刘永坦院士：为祖国海疆装上千里眼

尽管插件功能强大，但雷达和其他玩过实时战略游戏的小玩家一样重要，因为他们知道有一个插件可以显示所有地图。虽然游戏数据没有被修改，但它会对游戏的平衡产生很大的影响，将实时策略游戏变成操作游戏。插件用户知道对方的所有动作，没有插件帮助的一方将完全失去第一次战斗的机会。唯一的办法就是在前面努力。

在实际的军事活动中，如果我们的军队通过某种装备探测到敌人的各种移动，它将具有预测敌人的效果，并使我们能够像游戏中的外挂一样缩小规模并进行攻击。谈到侦察，人们通常会想到卫星。卫星具有从高空观察地面的优势，而且与侦察机不同，很少有武器能威胁到它。

然而，卫星在反映战场现状方面有巨大的缺点。首先，卫星有自己的轨道，它们的观测范围是固定的。频繁的变轨会消耗大量能量，直接影响卫星的寿命。其次，并不是所有的卫星都有侦察功能，甚至侦察卫星上的观测设备都是固定的，可能是全彩色的，也可能只适用于某个波段，同时，它受轨道高度的限制，不能调节放大率。最后，退一步说，即使使用同步卫星，它们也要服从数据传输和图像结果的判断。获得的数据基本上只能满足一场战争的多盘需求，不能实现预判。

《全民公敌》中男主人被侦察卫星追逐的场景其实是科幻小说。因此，在真正的战争中，卫星的实际功能远不如千里眼(望远镜的雏形)有用，而在超视距下真正起到望远镜功能的是各种类型的雷达。

二战中著名的德国甚高频雷达(来源:Pixabay.com CC0)

“就雷达所见，国防安全是可以保证的。其他国家已经在开发这种雷达。中国不能落后。这就是我想做的。”这是刘永坦院士学成归来后的抱负。可以说，刘永坦院士一生只做了一件事，但这一件事在中国的雷达水平上取得了三次重要的飞跃:

刘永坦院士(图片来源:人民网)

第一次飞跃:新雷达系统的成功开发打破了20世纪70年代的技术*。随着各种军用飞机和导弹技术的成熟，用于着陆的武器火炮的位置岌岌可危。在美国对越南的战争中，其空对地导弹“库祖”将越南军队的炮兵和雷达阵地钉在了地上。那时，传统的相控雷达位置成了黑暗中的一盏灯。

在这种情况下，任何有能力的国家都已经开始开发新的雷达系统，如无源雷达、低捕获率雷达和双(多)基地雷达。也是在这种情况下，中国开始测试新的雷达系统。在20世纪70年代中期，中国科学家进行了一场突如其来的战斗来解决这个问题。然而，由于许多因素，如太多的困难和在国外强加的技术*，结果没有实现。

苏联DUGA-3远程预警雷达(来源:Pixabay.com CC0)曾经出名

1982年初春，刘永坦向当时的航天工业部预研究司司长作了汇报，详细介绍了当时发达国家新系统雷达的发展情况。他大胆地讲述了自己的想法，并获得了预研究部门负责人的一致认可。从那以后，在新系统雷达从预研究项目被列为国家科技应用和基础研究项目之前，已经进行了四年多的技术积累。

1986年，刘永坦开始主持“新系统雷达研究”。然而，新系统雷达的难度仍然远远超出预期。甚至太空部的专家也低估了演示中的工程难度。在购买必要的仪器和设备后，批准的资金很少。

在关键时刻，经过与同事们的反复讨论，刘永坦决定自筹资金，并获得国家有关部门的大力支持。最终在1989年，中国第一个新系统雷达站建成。次年4月，雷达站完成了整机调试，其研究成果达到国际领先水平。1991年，该项目还获得了国家科技进步奖一等奖。

第二次飞跃:我国雷达信号与成像理论的提出和成熟。第二项重要成果是在20世纪90年代承担国家“863”计划重大研究项目“逆合成孔径实验雷达”(ISAR)取得的。这一成果极大地促进和发展了运动补偿理论，为大带宽信号和系统提出了新的补偿理论。

刘永坦院士雷达成像理论教材(图片来源:教材封面)

这个理论有多重要？简而言之，雷达有两个重要的指标，一个是看得远，另一个是看得准确，这个理论是从尽可能看得远发展而来的。这一理论直接促成了中国第一个实验性ISAR的诞生，具有深远的意义和影响。这为ISAR技术在中国的进一步发展，乃至以后的精细成像雷达技术奠定了坚实的理论基础。这也打破了我们一度长期受制于苏联雷达技术的尴尬局面。结果，中国终于在机载雷达等特种雷达技术上有了对抗苏联的资本，从此，中国的新型战斗机有了“魔法和军事双重修复”。

中国已经开发并生产了自己的具有巨大雷达天线的空军元帅2000(丹尼·余)

第三次飞跃:为中国海洋雷达打造“金眼”雷达有多难？可以说，从理论上讲，探空可以实现无限的探测范围，所以即使使用第五代战斗机的机载雷达也可以实现100多公里的超视距作战，更不用说配备大型机载雷达的预警飞机了。

舰载雷达的探测能力由于其巨大的载荷可以达到相当长的有效距离，但由于地球的曲率，其海洋探测能力只有几十公里(一般不到40公里)。

地球曲率引起的雷达盲区示意图

雷达在探测地面(海面)附近的单位时相当弱。一旦它超过一定的距离，它将位于地平线以下。如果你想探测得更远，你必须把雷达放得更高。那么，为什么现代战舰在重心允许的情况下试图把雷达放得更高，有些甚至把雷达直接放在桅杆顶上，原因是尽可能增加对低空和海上目标的探测距离。

桅杆顶部的雷达(来源:Pixabay.com CC0)

一旦飞机在低空掠过，它将进入雷达的盲区。同时，地面(海面)会扩散雷达发射的探测信号，干扰雷达探测结果，增加低空飞行器雷达探测的难度。从这个角度来看，在探测距离方面，飞机比船只有天然的优势。“空中制海”是二战后海军发展的重要理念，也是二战后大型战列舰衰落的重要原因。

因此，航空母舰作为飞行单位的海上基地，并没有成为海上的活死人，而是第二次世界大战后海上甚至空中话语权的代表。庞大的航空母舰战斗群一旦进入无线电静默状态，就会变成半径数千公里的黑洞，吞噬所有入侵的敌人。如果没有强有力的主动雷达来限制它，就会出现一种尴尬的局面，即知道它可能不会被发现，也可能不会被击中，从而让敌人的整个航空母舰舰队在自己的领水内胡作非为。

说到这里，你会明白航空母舰、战略轰炸机和空中预警飞机对一个国家的战略意义。实现这些战略意义的关键是要有相应的雷达控制系统和相应的雷达对抗措施。否则，即使是最强大的力量也会变得脆弱。

刘永坦院士的团队克服了地波超视距雷达等技术，利用高频波与波接触时产生的衍射现象，使波沿富含盐份的海面“爬行”，从而突破了视距限制，探测到目标。同时，由于不需要电离层折射，工作介质靠近天线，工作状态相对稳定，设备体积相对较小，更适用于舰载雷达。此外，探测距离适中，有效距离可达100多公里。尽管它不能直接指导导弹作战，但它已经可以在战斗和战术层面上用作预警雷达。

当然，这种雷达的意义并不仅限于此。技术进步为整体布局提供了无限可能。一旦水面舰艇数量达到一定水平，这种雷达与岸基(岛基)雷达的综合组网就可以实现对中国所有海域的无死角监测。届时，中国完善的雷达系统不仅能够在军事应用中发挥巨大作用，还将能够在海洋监测、科学考察、海洋导航、海上监视导航、打击走私等民用领域发挥更大作用。

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