呂騰波

半個多世紀以來，“兩彈一星”工程、載人航天工程、探月工程、北斗工程、火星探測工程……中國航天事業(yè)從無到有、由弱到強，一代代中國航天人將夢想化作現(xiàn)實。他們一步一個腳印，一棒接著一棒，埋頭苦干，奮力拼搏，不斷刷新著中國高度，創(chuàng)造著中國奇跡，空間微波技術(shù)國家級重點實驗室常務(wù)副主任李小軍及其團隊就是其中的一分子。

領(lǐng)跑有效載荷新技術(shù)

1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一個航天器“人造地球衛(wèi)星1號”。航天器的出現(xiàn)，使人類的活動范圍從地球大氣層擴大到廣闊無垠的宇宙空間，引起了人類認識自然和改造自然能力的飛躍，對社會經(jīng)濟和社會生活產(chǎn)生了重大影響。李小軍告訴記者，有效載荷是航天器的重要組成部分，承載了航天器的主要任務(wù)和功能。

2004年，博士畢業(yè)的李小軍入職中國航天科技集團有限公司第五研究院西安分院（原西安航天504所，以下簡稱“西安分院”），自此與航天器有效載荷結(jié)下不解之緣。這家1965年正式建所的科研機構(gòu)，是我國空間飛行器有效載荷和衛(wèi)星應(yīng)用電子系統(tǒng)與設(shè)備研制、生產(chǎn)的核心單位，也是國內(nèi)最強、具有國際競爭力的空間飛行器有效載荷研制和產(chǎn)業(yè)化基地之一。

作為中國航天科技的中堅力量，西安分院代表著我國通信衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的國家水平，是我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的主力軍和衛(wèi)星遙感技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，也是我國地面、海上、天基測控技術(shù)領(lǐng)域和星間鏈路技術(shù)領(lǐng)域的開拓者和星載天線、空間數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、空間微波產(chǎn)品研制的核心力量。50多年來，西安分院先后參與了自“東方紅一號”衛(wèi)星開始的我國歷次航天重大活動，成功參與發(fā)射了300多顆（艘）星船，為我國“兩彈一星”工程、載人航天工程、探月工程、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航工程、火星探測工程等國家重大航天工程研制了重要關(guān)鍵產(chǎn)品，為我國航天事業(yè)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟建設(shè)作出了重大貢獻。

“這里也是航天精神的重要發(fā)源地和忠誠踐行者、傳承者、弘揚者。”李小軍告訴記者，剛到單位不久，他就被調(diào)到空間微波技術(shù)國家級重點實驗室，從事空間微波技術(shù)的基礎(chǔ)研究工作?！斑@里雖然條件比較艱苦，但是科研氛圍特別好。”他回憶說，當時經(jīng)常要做外場實驗，連續(xù)幾天的不眠不休，讓他真正體會到了航天人“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻”的航天精神。

“實驗室依托于西安分院，1995年3月立項建設(shè)，1997年11月正式運行，主要面向我國航天器有效載荷技術(shù)的發(fā)展需要，瞄準空間微波技術(shù)領(lǐng)域前沿，圍繞空間微波通信轉(zhuǎn)發(fā)、空間微波遙感、空間微波實時高速數(shù)傳等研究方向開展具有探索性和創(chuàng)新性的新概念、新方法、新技術(shù)研究?！崩钚≤娬f，在實驗室工作的這段時間，為他打下了堅實的基礎(chǔ)，而老前輩甘為人梯、獎掖后學(xué)的精神也深深影響了他此后的科研人生?！皩嶒炇沂俏覈臻g微波技術(shù)領(lǐng)域自主創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、開放交流、合作與科學(xué)實驗的重要研究基地?？梢哉f，它引領(lǐng)著我國空間微波技術(shù)的發(fā)展，在推動我國空間有效載荷系統(tǒng)能力不斷提升方面發(fā)揮著不可替代的作用?！?/p>

“我們一直堅持把基礎(chǔ)研究做扎實，并將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為工程應(yīng)用，這也是做基礎(chǔ)研究的最終目標?！彼貞浾f，一線研制工作經(jīng)歷，養(yǎng)成了他的團結(jié)協(xié)作和全局意識，讓他在以后的工作中能全面看待問題。2013年起，李小軍及其前沿團隊一起努力攻關(guān)，在空間微波光子技術(shù)、空間無線能量傳輸、空間毫米波一體化集成、空間光頻梳技術(shù)領(lǐng)域不斷取得成果，逐步將實驗室打造成了有效載荷新技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。

“科技發(fā)展一日千里，必須時刻保持敏銳的前沿觸覺?！睂拵ㄐ判l(wèi)星作為空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的核心骨干節(jié)點，對通信容量和靈活性提出了越來越高的要求。微波光子技術(shù)具有超大帶寬、信息多維度處理、抗干擾能力強等技術(shù)優(yōu)勢，在寬帶通信衛(wèi)星中具有重要的應(yīng)用前景。李小軍、譚慶貴等帶領(lǐng)團隊面向我國空間信息網(wǎng)和空天地一體化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求，在技術(shù)方向、課題申報、團隊建設(shè)和國際合作等方面統(tǒng)籌規(guī)劃，積極開展微波光子寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)方案設(shè)計、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和成果轉(zhuǎn)化等研究工作，架起了微波通信與光子處理的橋梁。

團隊承擔(dān)了民用航天、天軍支撐、國家“863”、航天支撐等項目20余項，開展了微波光子陣列變頻、微波光子信道化、微波光子交換轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)攻關(guān)，建立了完備的微波光子軟件仿真與試驗驗證平臺，為微波光子技術(shù)星載應(yīng)用奠定堅實研究基礎(chǔ)。2020年結(jié)題的星載微波光子柔性交換轉(zhuǎn)發(fā)項目，經(jīng)中國航天科技集團公司鑒定，其信道化和柔性交換轉(zhuǎn)發(fā)性能指標達到國際先進水平，推動了衛(wèi)星通信技術(shù)的新發(fā)展。

打破太赫茲通信瓶頸

2021年，我國科學(xué)家率先突破太赫茲高精度自適應(yīng)捕獲跟蹤技術(shù)的消息入選了年度科技領(lǐng)域“十大新聞”，并在業(yè)內(nèi)引發(fā)熱議。由于太赫茲高精度自適應(yīng)捕獲跟蹤技術(shù)難度大，在此之前，窄波束條件下高精度自適應(yīng)捕獲跟蹤這一世界性技術(shù)難題還沒有人能夠破解，嚴重制約了太赫茲通信技術(shù)的應(yīng)用。最終完成這一歷史性跨越的，正是李小軍、朱忠博團隊。

“太赫茲通信具有速率高、帶寬大、安全性強的特點，在空間高速率數(shù)據(jù)傳輸和下一代移動通信中技術(shù)優(yōu)勢突出，成為近年來國內(nèi)外通信領(lǐng)域研究熱點之一。”李小軍告訴記者，太赫茲技術(shù)之所以引起科學(xué)界廣泛的關(guān)注，是由于太赫茲波頻率上要高于微波，低于光波，能量大小則在電子和光子之間，與其他頻率的電磁波相比，具有高穿透性、低能量性、瞬態(tài)性等許多獨特性能優(yōu)勢。正是因為這些特殊性能，讓太赫茲技術(shù)給通信、雷達、電子對抗等領(lǐng)域帶來了深遠的影響，其廣袤的科學(xué)前景為世界所公認，被譽為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一。

“事實上，早在2005年第270次香山會議后，我國太赫茲技術(shù)研究就掀起熱潮?！闭劶疤掌澕夹g(shù)的發(fā)展歷程，李小軍同樣如數(shù)家珍。他告訴記者，隨著對太赫茲價值認識的不斷深入，各國紛紛加快了針對這一波段的探索。太赫茲技術(shù)在美國得到了很大的重視和發(fā)展，2006年被列為國防重點科學(xué)，目前美國有多個研究機構(gòu)正在積極發(fā)展此項技術(shù)。在歐洲，政府和企業(yè)圍繞太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用，加強產(chǎn)學(xué)研合作的研發(fā)日益活躍。2005年1月，日本政府把太赫茲技術(shù)確立為十年內(nèi)重點開發(fā)的“國家支柱技術(shù)十大重點戰(zhàn)略目標”之首，其標志性成果是2006年研制出的1500米太赫茲無線通信演示系統(tǒng)，完成世界首例太赫茲通信演示。

“從2005年開始，國家連續(xù)部署太赫茲技術(shù)攻關(guān)課題，力爭在新技術(shù)領(lǐng)域彎道超車，實現(xiàn)新技術(shù)跨越式發(fā)展?！崩钚≤娊榻B說，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，太赫茲技術(shù)領(lǐng)域的新理論、新現(xiàn)象、新方法和新應(yīng)用層出不窮。經(jīng)過不懈的努力，我國也已經(jīng)在太赫茲技術(shù)這一“真空地帶”有所建樹，“我們要保持高度的緊迫感和責(zé)任感，努力推動太赫茲技術(shù)及其應(yīng)用更進一步的發(fā)展，在這一重要戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域占據(jù)制高點和主動權(quán)”。

面向空間高速數(shù)據(jù)傳輸對新技術(shù)的迫切需求，李小軍提出了在空間領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展全電子學(xué)太赫茲通信技術(shù)，快速推進應(yīng)用，后期介入光電聯(lián)合的超高速太赫茲通信技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略。他帶領(lǐng)前沿技術(shù)團隊太赫茲通信課題組，圍繞空間太赫茲載荷應(yīng)用，提前部署、大力投入，針對太赫茲通信技術(shù)空間應(yīng)用基礎(chǔ)問題開展專項攻關(guān)，形成了一系列的創(chuàng)新成果，關(guān)鍵指標達到了國際先進水平。

“頻譜資源是構(gòu)建全球信息技術(shù)、科技創(chuàng)新和經(jīng)濟發(fā)展競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略資源，并以其稀缺性日益成為新形勢下國際博弈和競爭的戰(zhàn)略熱點?！?021年，團隊研制的太赫茲高精度自適應(yīng)跟瞄系統(tǒng)在多次地面動態(tài)試驗過程中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、性能優(yōu)越，解決了窄波束條件下高精度自適應(yīng)捕獲跟蹤這一世界性技術(shù)難題。他們成功研制的220GHz頻段太赫茲高精度自適應(yīng)捕跟系統(tǒng)，為國際首次機載飛行平臺220GHz頻段千米級無線通信系統(tǒng)驗證提供了核心技術(shù)保障。這些成果，為我國太赫茲技術(shù)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)，讓太赫茲通信實現(xiàn)了從地面靜態(tài)節(jié)點到空中動態(tài)節(jié)點的里程碑式跨越，并將極大推動空間太赫茲通信及移動通信商業(yè)化的快速發(fā)展。

這些年的科研歷程讓李小軍感觸良多：“這些技術(shù)沒有哪個是可以直接拿來用的，必須帶領(lǐng)團隊進行攻關(guān)，科研創(chuàng)新沒有捷徑，必須腳踏實地，踏踏實實去做?！币舱沁@樣腳踏實地攻堅克難的精神，幫他們鋪就了叩問蒼穹的階梯。

基礎(chǔ)和應(yīng)用有機結(jié)合

“成就代表過去，未來任重道遠?！弊鳛榍把丶夹g(shù)團隊的領(lǐng)頭雁，如今，李小軍帶領(lǐng)團隊不懈奮斗，其研究涉及空間信息獲取及傳輸領(lǐng)域的關(guān)鍵前沿技術(shù)。作為前沿技術(shù)團隊的帶頭人，李小軍時刻關(guān)注領(lǐng)域內(nèi)最新科研技術(shù)發(fā)展動態(tài)，面向國家需求，帶領(lǐng)團隊成員攻堅克難，不斷創(chuàng)新，取得了豐碩的成果。

“微波能量傳輸顛覆了傳統(tǒng)的電纜電力傳輸模式，突破了傳輸路徑限制，拓展了電磁波新的應(yīng)用領(lǐng)域?！泵嫦蛭覈p碳工作發(fā)展目標，李小軍、董士偉等團隊成員圍繞空間太陽能電站應(yīng)用，專注微波能量傳輸技術(shù)發(fā)展，在微波能量傳輸系統(tǒng)理論、有源集成微波能量發(fā)射陣列、非均勻序整流表面、簡約化高精度反向波束控制等方向開展細致深入的研究，形成了一系列創(chuàng)新成果。2021年，團隊研制了全功能微波能量傳輸試驗系統(tǒng)，全面驗證了上述理論和設(shè)計方法研究，指向精度和整流效率等指標達到國際同等水平，這些研究成果持續(xù)受到國際同行的關(guān)注和廣泛好評。

此外，面向未來衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展需求和我國航天技術(shù)的發(fā)展實際，李小軍、李韻等梳理形成空間毫米波一體化集成新技術(shù)方向，涉及電磁場微波、材料學(xué)、微納工藝、增材制造、計算電磁學(xué)、自動化工程等多學(xué)科交叉，是空間微波技術(shù)的重要發(fā)展方向和核心前沿技術(shù)。

受限于我國現(xiàn)有毫米波工藝和國外航天工業(yè)在相關(guān)方面的鉗制，發(fā)展適用于現(xiàn)有工藝水平的、具有自主創(chuàng)新科技能力的毫米波一體化集成技術(shù)，成為前沿技術(shù)團隊發(fā)展的重要方向，將為下一代衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展和多項國家重點研究項目的順利實施提供必要的技術(shù)支撐。李小軍與團隊多位技術(shù)人員一起，從一開始就制定了“自主研制多頻段多功能高性能空間毫米波一體化集成技術(shù)”的遠期目標，面向衛(wèi)星實際應(yīng)用需求，在關(guān)鍵頻段進行前期布局，開展創(chuàng)新研究工作。目前，團隊已獲得中國航天科技集團研發(fā)項目支持，開展技術(shù)驗證工作，為打造高集成、高可靠的空間毫米波集成前端而攻堅克難，力爭實現(xiàn)2023年的近期研究目標。后續(xù)將持續(xù)突破，輻射形成毫米波一體化集成前端、空間集成技術(shù)、一體化集成多物理場仿真等核心技術(shù)群，為我國衛(wèi)星研制持續(xù)提供核心理論和關(guān)鍵技術(shù)支撐。

在前沿載荷技術(shù)研究領(lǐng)域深耕細作多年，李小軍積累了深厚扎實的專業(yè)知識。同時，他也敢于向交叉領(lǐng)域橫跨，解決科研中遇到的難題。

光學(xué)頻率梳技術(shù)是激光技術(shù)領(lǐng)域的一項重大革新。2005年，兩位科學(xué)家因?qū)忸l梳技術(shù)的開創(chuàng)性工作而獲得了當年的諾貝爾物理學(xué)獎，2018年國際計量大會上，國際單位制的7個基本單位全部基于光頻梳技術(shù)進行了重新定義。這是SI基本單位采用實物基準的歷史性變革，是人類科學(xué)發(fā)展進程中的一座里程碑。在這一技術(shù)發(fā)展的短短幾十年間，它已成為迄今為止最有效的進行絕對光學(xué)測量的工具，可將銫原子微波頻標與光頻標準確而簡單地聯(lián)系起來，這為發(fā)展高分辨率、高精度、高準確性的頻率標準提供了載體。因此，光頻梳技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于光學(xué)頻率精密測量、精密光譜、天文物理、量子操控、阿秒科學(xué)等精密測量領(lǐng)域。

基礎(chǔ)研究注重科學(xué)解釋世界，應(yīng)用研究注重運用研究成果積極改變世界。在李小軍看來，如果能把基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究有機結(jié)合起來，以基礎(chǔ)研究的底蘊支撐應(yīng)用研究創(chuàng)新，以應(yīng)用研究的活力促進基礎(chǔ)研究深化，那將是最好的狀態(tài)。在做基礎(chǔ)研究的過程中，他敏銳地發(fā)現(xiàn)，光頻梳技術(shù)在空間應(yīng)用方面目前仍是一片空白，但如果這項技術(shù)能在空間光通信、衛(wèi)星遙感、導(dǎo)航定位、深空探測等航天應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)用，將具有開拓性的應(yīng)用前景和顛覆性的發(fā)展?jié)摿?。?018年開始，他帶領(lǐng)團隊開展了面向空間應(yīng)用的光頻梳技術(shù)的發(fā)展布局。利用空間微波技術(shù)國家級重點實驗室和西安分院博士后流動站這兩個平臺，分別在國家自然科學(xué)基金、裝備發(fā)展預(yù)研基金以及科工局穩(wěn)定支持基金項目方面展開了光頻梳波前檢測、光頻梳穩(wěn)定性基礎(chǔ)科學(xué)問題、光頻梳精密測距、光頻梳測速測距一體化，以及天線面形檢測等一系列遞推式研發(fā)布局。

李小軍與葛錦蔓還率先制定了“1+4+X”的科研發(fā)展戰(zhàn)略布局，即“1”個前沿技術(shù)（光頻梳技術(shù)）、“4”個載荷空間應(yīng)用方向（導(dǎo)航、通信、雷達、空間精密測量）、“X”個科研平臺（如光頻梳波前檢測平臺、光頻梳測距平臺等），充分發(fā)揮重點實驗室的技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)作用，構(gòu)建基礎(chǔ)科研與工程應(yīng)用相輔相成的科研發(fā)展藍圖，繼續(xù)探索新興實用型光頻梳光源，并深入挖掘光頻梳在頻標基準、時頻分發(fā)、空間激光通信、微波相控雷達、天線測量、空間探測等方面的空間應(yīng)用潛力。未來已來，朝著新的目標，他帶領(lǐng)團隊繼續(xù)奔跑向前。

人才建設(shè)是創(chuàng)新根本

科技創(chuàng)新，人才為本。李小軍深知人才對于科技創(chuàng)新的重要性，他非常重視培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和創(chuàng)新型團隊，也對年輕科研工作者充滿了期望。

“人才是創(chuàng)新的根本，年輕人是祖國的未來?！彼f，我國的航天事業(yè)不斷前行，將來的太陽系探測以及走出太陽系，要靠一代一代的航天人堅守下去。正是有了年輕科研工作者的不斷加入，航天事業(yè)的發(fā)展才會有無限光明的前景。他鼓勵年輕人要克服孤獨和畏難情緒，“在任何一個領(lǐng)域，只有長期堅持下去才能夠出成果，才能夠有所收獲。所以，一定要永遠心懷夢想，永遠努力向前”。

在日常的工作中，李小軍以身作則，潛移默化地影響著身邊的同事們。他鼓勵團隊里的科研人員調(diào)研新方向、新進展，讓科研團隊中的每位成員及時了解本學(xué)科的最新進展和國際前沿，促進科研團隊學(xué)習(xí)新知識，把培養(yǎng)人才和創(chuàng)新科研相結(jié)合，使團隊成員在保持自身活力的同時將航天精神的優(yōu)良傳統(tǒng)繼承并發(fā)揚。

“思想的碰撞是會成倍升值的?！崩钚≤姺浅Ｖ匾晫W(xué)術(shù)交流和協(xié)作，“科研工作者一定要懂得團隊協(xié)作的重要性。”由他大力打造的學(xué)術(shù)交流平臺，已經(jīng)堅持10年，共舉辦了200多期論壇，在推動實驗室的良性發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。實驗室大力營造學(xué)習(xí)型團隊氛圍，鼓勵研究人員攻讀博士學(xué)位、出國進修、參加海外聯(lián)合培訓(xùn)、參加各類國內(nèi)外會議及高水平培訓(xùn)，讓研究人員走出去、開闊眼界。同時鼓勵研究人員以技術(shù)前沿和工程需求為核心，積極爭取國家科研項目，把本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識最大限度轉(zhuǎn)化為推動課題立項與研究的科研創(chuàng)新能力。

“我們就是上一代航天人培養(yǎng)起來的，必須繼續(xù)為黨和國家培養(yǎng)更多航天人才?！崩钚≤姺浅Ｗ⒅貙教烊瞬诺呐囵B(yǎng)，這也源于老一輩航天人的精神傳承。直到今天，他依然清晰記得自己剛?cè)肼殨r，老一輩科研工作者手把手地言傳身教和毫無保留地傾囊相授。習(xí)近平總書記說：“偉大事業(yè)始于夢想、基于創(chuàng)新、成于實干。”李小軍認為，今天堅持大力發(fā)揚航天精神，就是要發(fā)揚老一輩航天人“苦干驚天動地事，甘做隱姓埋名人”的無私奉獻精神，樹立“團結(jié)拼搏、爭創(chuàng)一流”的堅定信念。

近年來，重點實驗室在人才培養(yǎng)方面取得了不俗的成績：培養(yǎng)了國家青年拔尖、陜西省特支計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍等省部級人才，多人次獲得中國航天科技集團青年拔尖人才和五院杰出青年的榮譽稱號等；在國際學(xué)術(shù)會議上開展百余次交流，獲得業(yè)內(nèi)學(xué)者的高度評價……

“在重點實驗室建設(shè)之初，國家對我們的定位就是應(yīng)用基礎(chǔ)和前沿基礎(chǔ)研究?！崩钚≤姼嬖V記者，除了前沿技術(shù)研究方向，實驗室還承載著衛(wèi)星通信、衛(wèi)星遙感等傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的科研項目，為衛(wèi)星有效載荷的未來發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。

追逐探索浩瀚宇宙是中華民族千年的夢想，建造空間站是幾代中國航天人的夙愿。“未來，我們會繼續(xù)努力，向建設(shè)國內(nèi)一流國際領(lǐng)先的實驗室這個目標繼續(xù)努力。”李小軍說，如今，技術(shù)迭代速度太快，“今年的前沿技術(shù)可能明年就已經(jīng)落伍了”，“作為一個國家級的實驗室，不能僅僅埋頭研究技術(shù)，而是應(yīng)該打造一個國際交流的學(xué)術(shù)平臺，真正發(fā)揮出開放性、接納性的平臺效應(yīng)，這才是實驗室未來發(fā)展的方向。”仰望星空，腳踏實地，李小軍及其團隊期待著他們能像眾多中國航天科技工作者前輩那樣用實力詮釋未來可期。