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需求推动创新
  文章来源: 发布时间:2004-10-10 【字号: 小  中  大   

姜景山 空间微波遥感信息工程与航天应用工程学科专家、中国工程院院士、国际欧亚科学院院士。1936年2月生于吉林省龙井市,朝鲜族。1962年毕业于原苏联乌里亚诺夫电工学院无线电系。自20世纪70年代初起,主要从事微波遥感及航天应用研究,是我国微波遥感的主要开创者。为我国减灾、防灾做出了贡献。20世纪90年代,他作为我国载人航天应用系统主要负责人和参加者,为推动我国载人航天工程做出贡献。从1994年起,他连续两届出任863航天领域空间科学及应用专家组组长。曾获国家科技进步奖一等奖1项,二等奖1项;中国科学院科技进步奖特等奖1项、一等奖1项、二等奖2项;国家攻关奖4项,水利部科技进步奖一等奖1项。

自古以来,人类对浩瀚的太空、太阳系的奥秘具有浓厚的兴趣,进而又从人类自身生存、发展的角度着手研究他们。而人类家园--地球的研究是最优选的课题:气象、环境、资源、人口、各种能源等是关系到人类切身利益之事。在开辟太空时代以前,人们只能靠地面的局部条件和环境观测地球,只能靠最简单的望远镜观测空间,因此只能是“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。而人类跨入太空时代后,有可能把地球作为一个系统来研究,有可能把地球动态变化过程科学地加以描绘,有可能解决以往难以解决的各种应用问题和科学问题。

中国第一颗人造卫星的成功发射,同样对中国的科技工作者展示了太空技术的能力。我敏锐地认识到,如何适应太空时代,如何应用太空资源来解决中国的问题,首当其冲是我国急需建立星载探测技术。然而,当时在这一领域我国是一片空白。我从1969年起作国际情况调研,特别是1970年后,几乎全部精力都用来调研和思考。在调研中逐步涉及到在国外60年代中期形成的一种新技术“remote sensing”(即遥感),是人造卫星升天以来形成的新的空间探测技术。我在深入研究中领悟到,这是一个应太空时代的需要而产生的极具生命力的、全新的战略性科技领域。我们的祖先早已表述过“登高望远”的道理和办法,“欲穷千里目,更上一层楼”。卫星的发射,给我们提供了更上一层楼的途径;欲穷千里目,必须要解决“过河造桥”的问题即发展从遥远的太空观测地球的技术问题,这就是“遥感”。我国已有能力进入太空,问题是如何用卫星观测地球,解决中国的问题,进而为世界科技发展作出贡献。首先必须解决技术途径,这是我国当时航天活动和应用中的最大需求,经过三年多的调研,于1973年我完成了调研报告,提出发展我国遥感技术的建议。这个建议受到上级和国防科委领导的重视。1975年6月国防科委钱学森副主任领导召开了我国第一次遥感规划会议,著名光学专家王大珩先生为顾问。在此次会上,经近三个月的工作,起草了我国发展遥感技术的规划。我负责起草了微波遥感发展规划。从此我国正式起动了遥感技术的发展,至今已达到国际先进水平,成为应用卫星的主要技术。目前,我国已形成或将要形成气象卫星、资源卫星、海洋卫星及一批军用卫星系列。其中主要载荷都是我国自行研制的各种频段的遥感器。在这一过程中完成了多项创新工作,达到国际先进或领先水平。

遥感技术发展至今,其观测谱段主要包括可见光、红外及包括毫米波、亚毫米波的微波谱段。它们各有所长及局限性,而微波遥感具有独特的性质,是一种全天候工作的遥感系统,在国际上发展十分快,在发展过程中不断出现新的机理、理论及技术。我国在这一领域起动较晚,与国际上的差距较大。赶上国际先进水平、尽快发射微波遥感卫星是国家的迫切需求。我们如果还按国际上的步骤一步一步走,永远也赶不上。因此,80年代在考虑我国航天探测规划时,我们提出了一种跳跃式发展模式,大胆提出一种多模态综合功能技术。当时,国际上还没有这种技术。跳跃式发展是科技相对落后的国家在较短的时间,利用当代的科学技术条件,省去科技先进国家在某一技术领域曾经走过的一段发展经历,而直接与现时的科技水平接轨,尽快缩短该领域与国际先进水平的差距的有效途径。跳跃式发展不违背科技发展规律,更不是毫无根据的“大跃进”式的做法,而是一种基于很强的创新思想为基础的科学的办法。在我国载人航天“神舟四号”的主载荷研制中,我们跳过了国外单一模态独立上星试验和几种模态分散在星上工作的发展阶段,而直接提出三个模态在统一数管监控下形成各自独立的信息通道,分别获取各自数据的全新体制。而且,根据平台要求,在这一系统中采用国际上当时尚无先例的扫描型风场测量散射计模式。这两点创新在当时属国际领先水平。经过近十年的研制已形成了较完整的理论体系和技术体系,成为具有自主权的新的技术体系。2002年12月30日,“神舟四号”成功发射,主载荷多模态系统在轨运行四个多月,首次获取十分有价值的信息,完全验证了我们的创新思想和实践是正确的。

到上世纪90年代,遥感图像主要是二维的信息,而地球的真实观测往往要了解三维图像,这也是对地球观测技术发展的重要趋向,也是重要的需求。因此,解决这一问题成为航天探测技术发展的前沿性、战略性课题。当时国际上也尚未解决这一问题。在需求的推动下,从“八五”开始,我们进行了研究,提出一种概念,得到“863计划”的支持。经多年研究,于1998年起,我指导张云华博士领导的研究小组完成了可行性方案。经三年关键技术突破后,研制出了国际上第一台三维成像高度计的样机,并获得国家专利。2002年4月首次飞行取得了满意的图像。这是一项典型的用户提出很高的要求,由科技人员经过差不多十年努力完成的国际领先的技术体系的创新实践。

在科研中,各种需求很多,如何抓住国家重大问题及具有战略意义的问题往往是不太容易把握的。特别是要紧密结合自己的专业优势和可以形成的综合优势,这一点尤为重要。有时如果思考方法只限于自己的能力和专业,而不去调动相关力量形成综合优势,就只能做小的工作,而解决国家层面上的需求,往往不是只靠自己能做到的。特别是在工程科技领域,创新是一个群体的实践,更需要在创新思维的指导下强-强联合,优势互补。下面的实例中可以看到这一点。

我国是一个自然灾害多发国家,每年各种灾害造成的损失超过2000亿元。特别是突发性自然灾害,如洪水、干旱、地震、森林火灾等。因此,减轻这一损失成了我国的一件大事,也是最重要的战略需求。解决国家紧迫的需求是有责任感的科技人员责无旁贷的义务。作为从事遥感信息及空间应用工程研究的科技人员,更是感到责任重大。我从事突发性自然灾害监测及评估研究是从80年代初的一次院省合作开始的。1984年,中科院与湖南省建立了院省合作。在交流中,湖南省领导谈到洞庭湖洪水问题,希望能解决洞庭湖洪水监测问题。以往当洪水季节来临,各级领导都十分紧张。为了知道水情,只能坐小船到洪水中测量必要的数据,这样做一方面十分危险,另一方面只能获得局部数据,再把各种数据汇总后层层上报,就要花一周多时间,失去了很多分析灾情形成原因及防灾的时机。根据这种需求,我们提出用遥感技术进行洪水监测的方案设想,并与省遥感中心签了合同。后来我们发展了一种技术,1985、1986年在洞庭湖做试验,突破了这项技术。1987年后国家水利部希望进一步发展这一技术,用于全国范围。我们在当时的国家科委领导下与水利部、空军等单位合作,发展了二代技术并用于当年洪水监测中,把监测时间从几天缩短为几小时。在当年试验中,这一技术提供的水情图第一次进入中南海,为中央领导决策提供了重要依据,受到好评。由于这一成果,我本人参加了当年总书记等中央领导与科技人员代表的座谈会。以后,这项成果由国家科委作为重要成果推荐到联合国,受到有关部门重视。根据防洪部门的要求,我们又发展了第三代技术,用于1989年洪水监测中,其成果曾获国家科技进步奖一等奖。但已发展的这些技术体系仍显不足,要真正做到及时掌握灾情及其发展,对减轻灾害损失、逐步做到预报灾害是至关重要的。为此,中央领导又提出把时效减到秒级,即能实时看到灾情及其发展。这个问题十分困难,一是技术难度大,二是涉及的技术领域多,需要相关专业的科技人员联合攻关,又没有先例。但解决国家急需是科技人员的责任。经过一段时间研究,我于1989年提出一种新的技术,即“机-星-地”系统。随后我组织进行了研究及关键技术试验,于1990年形成了较完整的技术方案。这一工作得到当时院领导支持,专门拨款作进一步研究。同年,我们正式向国家科委提出发展这一技术,立即得到科委领导的支持,最后于1991年立项,作为国家攻关、“863”共同支持项目。经过五年多的系统研究与联合攻关,“八五”完成了试验系统,由国家验收。根据边研制边应用的原则,该项成果在1994、1995、1996年洪水监测中发挥了重要作用,在1996年国家“863”十周年总结中,被定为“十大国际领先攻关成果”。我从事这项研究十几年,每一步创新都是在国家及用户进一步的需求推动下完成的。课题来自需求,创新的动力来自需求。

工程科学的创新与基础理论研究的创新有区别,绝大多数属于持续发展型的,当然也有突破性(或称破坏性)的创新。

人生的路是多样的,一个人在一生中会碰到许多机遇、困难、逆境。社会需求是最重要的机遇,要善于抓住机遇,坚定信念,勤奋努力,终会做出于人类与社会有用的事来。

撰稿人:姜景山

点评:

中国第一颗人造卫星发射成功后,姜景山先生敏锐地认识到我国必须尽快建立星载探测技术。经充分调研、精心分析,他把星载探测的技术途径定位在发展遥感技术上,并最早提出倡议,对我国及时启动遥感技术研究起到了重要作用。他能有这样的敏感,一个重要原因就是始终坚持把社会发展的需求作为研究工作选题的依据和创新的源泉。在遥感技术的发展途径上,他立足于赶上国际先进水平,采取跨跃式发展模式。他特别强调跨跃必须以很强的创新思想为基础。经在神舟四号飞船上运用,充分证明了他的创新思想和技术是成功的。

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