刘永坦:给海疆装上“千里眼”
2019-03-18余玮
余玮
刘永坦,湖北武汉人,著名雷达与信号处理技术专家,中国对海探测新体制雷达理论与技术奠基人。1936年12月出生于江苏南京,现为哈尔滨工业大学教授,中国科学院院士、中国工程院院士。
打响攻坚战与持久战
奠定我国工业化初步基础的第一个五年计划是1953年开始实施的,也正是在这一年,刘永坦怀着投身祖国工业化的决心,以优异成绩考入哈尔滨工业大学。经过学习,成绩优异的他作为预备师资,被学校派往清华大学进修无线电技术。1958年,刘永坦回到哈尔滨工业大学参与组建无线电工程系。从此,走上讲台。
1965年春,刘永坦参加了科技攻关第一战,承担了国家“单脉冲延迟接收机”研制任务,主持并提出了总体设计方案。遗憾的是,他还没有来得及完成人生第一项研制任务,“文革”就开始了。1970年,刘永坦插队落户到黑龙江省五常县。积肥、种地、插秧,他的工作与无线电暂时“绝缘”,但在繁重的水田劳作之余,他坚持抽空研读携带的专业文献。
1973年重回学校后,刘永坦所在的专业正在从事声表面波的器件研究。由于研究需要大量数字计算,他成为系里第一个学会使用计算机的人。
英国是雷达技术发源地。世界第一台实用雷达1935年由英国人发明,1936年出生的刘永坦后来常常笑称自己与雷达同龄。“改革开放对我有非常深的影响,出国后就想,落后这么多怎么办?要拼命赶上去!”当年,经过半年多时间的外语强化培训后,1979年刘永坦作为公派访问学者来到英国进修,师从著名国际雷达权威谢尔曼教授。看到英国的先进,刘永坦开启了他不服输的逆袭之旅。一次难得的科研任务,让刘永坦对雷达有了全新的认识。
1981年的金秋,在英国进修结束后的刘永坦立刻起程回国。此刻,他的心中已萌生出一个宏愿———开创中国的新体制雷达之路。刘永坦说,“我学有所成,当然要回国。在英国,无论我工作多么努力,取得了多大的成绩,终归是在给别人干活。回到祖国,我可以堂堂正正地署上‘中华人民共和国。他坚守的信念里,不仅有科学,还有“家国”二字。
我国有近300万平方公里海洋面积,但当时能有效监测的不到20%。“大部分看不到、管辖不到,别人进入我们的海域,比如到岛礁捕鱼、勘探石油、建立钻井平台等,或者敌方目标进来,我们都不知道。”刘永坦说,如何能看得远、如何把我们的海域全都保护起来,这是国家的需求。当身边人提起“下海”,刘永坦不以为然:“你的情怀、你的理想才是最重要的。”
刘永坦要做的新体制雷达,摒弃直线传播的微波,选择一种可以绕着走、可以拐弯的表面波,这种波沿着海平面传播,但带来一个新问题———杂波干扰太厉害。这些来自海浪、无线电、电离层的干扰,其信号强度比要探测的目标强100万倍以上。“这要求我们发射出去的信号必须非常单纯,还要有很好的信号处理技术,能把微弱的反射信号从杂波中提取出来,形成我们需要的参数,比如速度、距离等。”刘永坦说。
为了争取国家支持,刘永坦团队一年里有两百多天都在往北京跑,向相关部门“宣讲”新体制雷达的作用以及可行性。1982年初春,刘永坦专程赶赴北京,向当时的航天工业部预研部门领导汇报,翔实地介绍了发达国家新体制雷达发展的动态,并畅谈了自己的大胆设想。预研部门的领导听得十分认真,当场拍板支持刘永坦的设想,希望他迅速组织科技攻关力量,早日把新体制雷达研制出来。
经过10个月的连续奋战后,一份20多万字的《新体制雷达的总体方案论证报告》诞生了。1983年夏,航天工业部科技委员会召开方案评审会,对这份新体制雷达方案报告做详细评审。专家们一致表决通过该报告。两位与会的知名老专家深有感触地说:我们已经多年没有看到过如此详细的论证报告了!
这是一场填补国内空白、从零起步的具有开拓性的攻坚战,一场不知胜负与“停战”日期的持久战。接下来的战斗更加艰苦卓绝,经过800多个日日夜夜的努力、数千次实验、数万个测试数据的获取,刘永坦主持的航天部预研项目“新体制雷达关键技术及方案论证”获得硕果,许多关键技术的突破为中国新体制雷达研制成功打下了良好基础。
以匠心助推国之重器
1986年7月,航天工业部在哈工大举行了新体制雷达关键技术成果鉴定会。50多位专家认真审查、讨论和评议,一致认为:“哈尔滨工业大学用两年多的时间在技术攻关中取得了重大进展,已经掌握了新体制雷达的主要关键技术,某些单项技术已经进入国际国内先进行列。已经具备了进一步完善雷达系统设计并建立实验站的条件。”从此,新体制雷达从预研项目被列为国家科技应用与基础研究项目。
刘永坦和他的团队已经完成了预研使命,完全可以结题报奖了。但是,他认为仅仅“纸上谈兵”是不够的,国家真正需要的是进一步建立有实際意义的雷达实验站。1986年,刘永坦开始主持“新体制雷达研究”,为研制成完整的雷达系统而奋力拼搏。1989年,中国第一个新体制雷达站建成。
作为主帅,刘永坦承担着繁重的工作。他每天工作十几个小时,常常由于赶不上吃饭而用面包充饥,困了就倒在实验室的板凳上凑合一觉……超负荷的脑力和体力付出让刘永坦落下了腰间盘突出的老毛病。严重时他曾因疼痛,几个月不能行走。
一分耕耘一分收获。1990年4月3日,刘永坦团队首次完成了我国对海面舰船目标的远距离探测实验,标志着新体制雷达技术实现了我国对海探测技术的重大突破。当目标出现在屏幕上时,团队成员们都流下了激动的泪水。
此时,刘永坦团队从当初的6人攻关课题组发展成了几十人的研究所。
1990年10月,国家多个部门联合举行的鉴定会宣布:“新体制雷达研究成果居国际领先水平。”1992年初春,国家科技奖励大会在人民大会堂隆重举行。伴随1991年度国家科技进步“一等奖”名单的赫然公布,一个剑眉朗目、脸上透着英气的中年男子,气度不凡地走上领奖台,那是时年56岁的刘永坦。
在刘永坦看来,科研成果如不能转化为实际应用,就如同一把没有开刃的宝剑,中看不中用。“一定要让新体制雷达走出实验室,走向海洋。”他认为,要使雷达更加实用,不能光靠自己干,还要联合国内的有生力量、优势力量。
功成名就的刘永坦没有满足,转头又带着团队成员从实验场转战到实际应用场,投入到提高雷达性能的研制中去。为了节约时间和经费,刘永坦把队伍拉到离试验场地最近的废弃民房里,现场环境十分恶劣、生活条件非常艰苦,他们常常一待就是几个月。为了尽快把科研成果投入国防应用,他们时常吃睡在现场,每天工作十几个小时、有时甚至连熬几个昼夜……
由于国际上没有完备的理论,很多技术难点亟待填补,再加上各个场域环境差异巨大,新体制雷达的“落地之旅”格外艰难。“解决不了抗干扰问题,雷达就没有生命。”刘永坦说,各种各样的广播电台、短波电台、渔船,发出强大的电磁干扰是最大的难题。
皇天不负有心人!他带领团队进行上千次调整,终于找到了解决方案。2011年,他们成功研制出我国具有全天时、全天候、远距离探测能力的新体制雷达,与国际最先进的同类雷达相比,系统规模更小、作用距离更远、精度更高、造价更低,总体性能达到国际先进水平,核心技术处于国际领先地位,标志着我国对海远距离探测技术的一项重大突破。2015年,团队这项完全自主创新的研究成果再次获得国家科技进步奖一等奖。
“获奖时,刘老师要把我的名字写在第一位,我坚决不同意。新体制雷达是他一辈子的梦想,这对他而言很重要。”许荣庆是刘永坦第一个博士,毕业后也成为这个项目的骨干。
刘永坦为自己的团队感到自豪。“我们团队的特点就是不服输,绝不向外面的封锁低头,不怕别人卡我们脖子,往前走,自主创新,被人称为‘雷达铁军。”
“依靠传统雷达,我国海域可监控可预警范围不足20%,有了新体制雷达,则实现了全覆盖。”面向国家未来远海战略需求,耄耋之年的刘永坦依然活跃在科研前线,继续带领团队规划实施对海远程探测体系化研究,逐步开展分布式、小型化等前瞻技术的自主创新,为构建“海防长城”添砖加瓦。
初心不改“海防长城”梦
刘永坦曾反复对团队成员们说:“跟理论相比,实际情况会有很多意想不到的事情掺入其中,需要仔细分析各种各样的原因,一件件解决。书本上的很漂亮的理论,应用到实际中去就发现不是那么回事了,只有在实际中解决问题,才能体现出理论的完美。”
新体制雷达不同于以往的微波雷达,就连原航天部的专家们在论证时也低估了其工程化的难度。批复的经费在采购完必要的仪器设备之后,可支配的资金已经所剩无几。
经过反复讨论,刘永坦决定自筹资金并争取到国家有关部门的大力支持。随后的日子,这群优秀的科技工作者顶风冒雪,日晒雨淋,终于在1989年建成了中国第一个新体制雷达站。由于成绩出色,刘永坦于1990年被人事部批准为有突出贡献的中青年专家,1991年当选为中国科学院学部委员(院士),1994年又当选为中国工程院首届院士。
2019年1月8日,刘永坦在北京人民大会堂接过沉甸甸的2018年度国家最高科学技术奖奖章、证书。“荣获国家最高科学技术奖是一种无上的光荣,这份殊荣不仅仅属于我个人,更属于我们的团队,属于这个伟大时代所有爱国奉献的知识分子。”刘永坦淡然说道。
刘永坦长期致力于电子工程的教学与研究工作,几十年来在国内外学术会议和学术刊物上共发表200余篇有价值的学术论文,并撰写了两部专著。无论获得什么荣誉和头衔,刘永坦最看重的还是“教师”这一身份。在教育生涯中,虽然科研任务繁重又兼多项社会职务,但他一直坚持在创新人才培养上下功夫,为我国科技队伍的建设和人才培养做出了重要贡献。
正如原国防科工委副主任聂力所赞誉“刘永坦是个难得的‘帅才”那样,刘永坦带出了一支作风过硬、能攻克国际前沿课题的科技队伍。对于团队成员,刘永坦从来不“许愿”,却总是尽己所能地去观察、去爱护、去培养。迄今,他已培养研究生80多名,其中获博士学位者40多人,其中不乏两院院士、大学校长和国家级专家等为代表的一批高层次人才,他的很多学生已成为我国空间遥感、雷达技术、电子對抗等领域的领军人物。
作为第八届、九届、十届、十一届全国政协委员,刘永坦还把对教育的思考投向全社会。他认为,受社会上所谓“不能输在起跑线上”思想的影响,学生从小就课业繁重,这对创新思维的培养会造成很大禁锢。他建议在实际课程教学目标中,要明确培养学生的思维能力、创新能力;进一步改进考试制度、评价体系等;重视人格、性格等对创新型人才培养的影响……他也很重视大学生文化素质教育,并且多次强调:“当今世界知识爆炸,大学生要适应社会可持续发展的新特点,学会学习,要在学习中加强创造性,努力夯实自己的文化基础,刻苦培养自己的创新能力。”
性格如侠士一般的刘永坦还是个音乐爱好者,尤其喜欢听贝多芬的交响乐。他常常感到,交响乐的音符和雷达发射出的波束相融在一起,是他生活的交响曲。
尽管年已耄耋,但刘永坦依然骨骼硬朗。他致力于中国新体制雷达事业的发展,为中国筑起了“海防长城”。
(责编 郭博文)