金秋十月,2011年度“赵九章优秀中青年科学奖”在京颁发。以我国著名科学家赵九章先生名字命名的这一奖项,主要奖励在大气物理学、地球物理学、空间物理学和空间探测学科领域取得优异成绩,年龄在45岁以下的优秀中青年科技工作者。
中国科学院国家空间科学中心微波遥感部李靖研究员,以其在空间探测领域做出的突出成绩,从27位参选者中脱颖而出,位列四位获奖者之一,从“赵九章优秀中青年科学奖”理事会理事长、中科院副院长阴和俊手中接过获奖证书和奖杯。李靖多年从事微波遥感器研制与应用研究,他作为主任设计师的“风云三号”卫星微波湿度计,为我国空间探测微波有效载荷研制做出了突出贡献。
在学习中积淀
1967年5月出生于辽宁沈阳的李靖,用他的话说,“从小就喜欢自己拿主意”,高考填写志愿时自己做主,报考了吉林大学无线电技术专业。大学时期理工结合的培养特色,为他打下了扎实的理论基础。李靖勤奋好学,每次考试均名列前茅,毕业时更是以全专业第一的优异成绩被保送至中科院长春地理研究所攻读地图与遥感专业硕士。
1990至1994年,李靖一边在长春地理研究所进行研究生学习,一边在所属长春净月潭遥感实验站开展了大量实践性的地物微波辐射特征测量工作。这个具有东北典型生态系统特色的辐射实验区,留下了李靖一年四季忙碌的身影:夏天土壤湿度,春秋植被生长,冬天积雪、湖冰……他早起晚眠,辛苦奔忙,积累了大量数据和感性经验,理论值和实测值取得了很好的一致性,大大丰富了他对微波遥感的认识。
1994年,李靖师从国内知名遥感专家张俊荣教授开始做博士研究。此间他逐步转入微波辐射计设计,先后提出和研制成功了实时定标型微波辐射计和增益自动补偿型微波辐射计。凭借出色的表现,他获得中国科学院研究生教育的最高奖励“中科院院长奖学金”。
1997年,李靖到中国科学院空间科学与应用研究中心(空间中心)做博士后,从事高性能微波辐射计和毫米波辐射计的设计。在提高系统灵敏度和系统线性度方面取得了较大进展,为微波辐射计星载应用奠定了良好的技术基础;同时在毫米波辐射计设计上取得了重要进展,先后研制成功了W波段、F波段和G波段微波辐射计,在国内均属首次研制成功;并发现了微波辐射计逆向辐射的存在,对微波辐射设计及提高微波辐射计定标精度起到理论指导作用。
在任务中历练
1999年博士后出站,李靖留在空间中心工作,主要致力于毫米波辐射计设计和微波辐射计星载设计与定量化应用研究,自此开始了在航天工程领域的不懈耕耘。
1999年7月到2002年10月,李靖负责中韩科技合作“94GHz微波辐射计研究”,任中方研究组课题组长,负责接收机系统设计和接收机定标工作。经过3年的刻苦钻研和技术攻关,成功研制完成这一当时国内最高频率的微波辐射计,获得韩方一致好评,促进了中韩两国科技交流。
初战告捷,李靖并未停留在欣喜当中,紧接着又投入到国家863项目先进模块化微波遥感器的研制中,任毫米波辐射计课题组组长,负责89GHz和118.75GHz毫米波辐射计设计,其中118.75GHz辐射计是当时国内最高频率的微波辐射计,采用了中频分频技术,用一个微波前端实现5个通道探测的目的,技术指标达到了国内领先水平。在W波段辐射计校飞过程中,他又针对飞行高空环境,对辐射计系统进行恒温控制,极大地提高了系统稳定性,为2002年4月黄河及渭河流域校飞试验的圆满成功奠定了基础,获得了国内第一张机载W波段微波辐射图像。
李靖不仅在毫米波辐射计及高精度微波辐射计设计方面取得重大技术突破,在星载微波辐射计设计方面也取得了可喜成绩。我国星载微波遥感起步于载人航天工程神舟四号的主载荷——“多模态微波遥感器”,李靖在该系统中担当微波前端和地检设备的主管设计师,同时也负责系统发射功率监测电路的研制。这是一个集雷达高度计、雷达散射计和多波段微波辐射计为一体的综合技术试验系统。其中,高度计和散射计内定标要求发隔离度大于120dB,当时在国内是一个技术难题,寻找了多家合作单位,由于技术难度和技术风险大,都婉言谢绝了研制任务。李靖只好率领课题组发挥“钉子精神”锲而不舍进行钻研,对前端中的微波前端进行了新的设计,以提高隔离度,另外通过多项屏蔽措施,最终使微波前端收发隔离度达到125dB以上,圆满完成任务,为多模态微波遥感器成功在轨运行做出了重要贡献,荣获中国科学院“载人航天工程优秀工作者”荣誉称号。
在“风云”中前行
经过中韩科技合作、国家“863”项目、载人航天工程等多个型号研制任务的历练,李靖的科研业务能力日臻精进成熟。与此同时,他率领团队为争取“风云三号”任务而潜心研制的毫米波辐射计,技术指标更是达到了国际先进水平。
机会从来只留给有准备的人。2001年,中国气象局、航天科技集团及中科院有关领导、专家来空间中心视察,对李靖课题组研制的微波湿度计给予高度肯定。经过研究,国家卫星气象中心和卫星总体决定新增微波湿度计为“风云三号”气象卫星主载荷,并任命李靖担当主任设计师。
重任在肩,李靖感受到了前所未有的责任与挑战。身为年轻的主任设计师,他要负责总体方案设计,带领团队一起攻关,按时完成任务;挑战是微波湿度计作为后加载荷,其他载荷已经进入初样阶段时才根据用户需求立项,时间紧、任务急、且接收机最高频率达到毫米波段,具有较大技术难度。关键时刻,李靖勇挑大梁,在姜景山院士及研究室其他同志的帮助与支持下,带队全力投入了新任务的研制。
五年时间,李靖带领课题组披星戴月、不惧困难,为“风云三号”微波湿度计的研制发展倾注了满腔心血。不记得加了多少次班,不记得熬过多少个不眠之夜,他们在紧迫时间里对方案进行了详细、合理的设计,攻克了一道道技术难关,先后圆满完成了模样、初样和正样的研制任务,并对正样产品进行了热真空定标试验,为该载荷的定量化应用打下基础。最终在保证质量的前提下,赶上了卫星总体的研制进度,及时将载荷交付卫星总体。
风云三号01星于2008年5月发射成功并成功运行,为2008年奥运会提供了良好的气象服务,对当年多发的“海鸥”、“凤凰”、“黑格比”等台风监测和预报提供了重要手段,为国家卫星气象中心的应用服务和气象卫星工程建设两方面取得了显著的社会经济效益。而微波湿度计在150GHz双极化探测、毫米波技术瓶颈的突破、准光学极化分离技术和高线性度接收机等方面具有很强的创新性,达到了“国内领先,部分指标国际领先”水平,成为目前国内最高频率的微波有效载荷。
在继承01星技术基础上,研制了02星微波湿度计,于2010年11月发射,目前已经完成在轨测试,灵敏度等技术指标全面优于01星,达到国际先进水平。美国NOAA及欧洲数值预报中心等单位提出使用微波湿度计数据申请,提高了我国气象卫星的国际地位和话语权。
由于前两颗星的出色表现,用户要求在03-06星微波湿度计增加89GHz和118GHz探测频率,探测通道也由原来的5个增加到15个,功能大大增强,目前正在进行03星微波湿度计研制工作。
作为我国自己培养的中青年科技骨干的优秀代表,李靖除了担任主任设计师,带领30多名青年科研人员技术攻关,还承担着微波遥感部副主任的管理职务,以其沉稳细致、勤恳认真的工作风格潜移默化影响着其他人。他关心青年成长,倡导营造轻松融洽的工作氛围,团队里的年轻人形成了讨论问题时各抒己见、遇到问题时勇于自省的优良传统,在承担其他型号任务时,也将这种精神发扬光大,呈现出青年科技工作者积极向上的良好风貌。
机缘巧合,李靖于1998年加入民主党派九三学社,而赵九章先生正是九三学社中央第三至五届委员。“他是我们全体社员的学习榜样”,李靖由衷的说。获得本届“赵九章优秀中青年科学奖”,对李靖而言,是荣誉,更是激励。回顾过去,展望未来,李靖和一众优秀中青年科研工作者一起,正蹈循着赵九章先生倡导和开创的空间科学伟大事业,秉承着老一辈科学家锲而不舍、开拓创新的科学精神,坚定不移,在广阔的微波遥感世界里继续探索下去。
(供稿:综合办公室 周瑶)
科研工作中的李靖研究员
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