福州科研力量闪耀太空：704所双频雷达助力风云三号G星精准测雨

风云三号G星在轨运行示意图。图片来源：中国航天科技集团九院704所

今年4月16日，我国首颗降水测量专用卫星——风云三号G星在酒泉成功发射。搭载其上的核心载荷，正是由中国航天科技集团九院704所自主研发的国内首套星载Ku/Ka双频降水测量雷达。作为扎根福建、服务全国的航天遥感技术重镇，704所团队以福州为重要研发基地，历时17年攻坚，终将这一“天空之眼”送入预定轨道。

雷达升空那一刻，正在北京测试厂房实时监测数据的杨润峰，耳边仿佛响起火箭点火的轰鸣。“就像亲手带大的孩子，终于展翅远行。”这位704所风云三号G星雷达主任设计师坦言。当年风华正茂的青年骨干，如今鬓角已染霜雪，而他和团队在福州实验室、盐城外场、四川山野间留下的足迹，早已融入这颗卫星的每一次精准回波。

“双管齐下”突破技术瓶颈

我国地处北太平洋西部台风活跃区，福建沿海及华南、华东多地常年面临台风暴雨与城市内涝双重压力。传统雨量计与地基雷达受限于布点密度与覆盖范围，难以获取高时空分辨率的全域降水数据。1997年美日TRMM卫星开启星载降水探测先河；进入21世纪初，704所科研人员立足福州本部，率先启动星载降水雷达预研，并敏锐判断：单频系统已难满足精细化气象需求，双频协同才是未来方向。

“Ku频段擅长捕捉强降雨，Ka频段对微弱降水更敏感——二者同步工作，连每小时0.2毫米的毛毛雨也能识别。”704所微波遥感技术研究室主任江柏森解释道。更关键的是，依托不同频段对雨、雪、冰雹散射特性的差异响应，该雷达可动态分辨降水相态演变，在福建汛期短时强降水预警、闽江流域洪涝风险研判等场景中具备独特价值。

2006年全国气象卫星发展论坛上，“自主研制降水测量主载荷”成为共识。704所主动请缨，正式承接这一国家任务。彼时，国际上GPM计划刚起步，双频星载雷达尚无成熟范式。“要做就做标杆”，江柏森带领福州、北京两地团队立下军令状。

精益求精锻造“太空标尺”

这是我国首次研制定量化星载降水雷达，所有技术指标均属首创。杨润峰指出：“常规雷达只需达标即可，而它必须是把‘标尺’——辐射功率、相位稳定性、动态范围等参数，必须精确到小数点后多位。”

2010年盛夏，团队携样机赴四川开展野外调试。高温高湿环境下，蚊虫密集，有同事徒手操作，单只右手竟被叮出26个红肿包块。同年9月，转战江苏盐城开展机载挂飞试验：需同时满足降水条件、6000米以上飞行高度、气象卫星过境窗口及地面同步观测四重约束。江柏森裹着羽绒服、吸着氧气，连续跟飞7次，仅少数几次捕获理想数据。与此同时，杨润峰团队租住在盐城郊区农房，夜间架设设备守候TRMM卫星凌晨过境——这一幕，曾让当地村民误以为“搞科研的城里人半夜在屋顶做法”。两个多月坚守，终获关键验证数据。

明察秋毫守护东南雨情

雷达上天只是起点。风云三号G星设计寿命6年，意味着雷达须连续稳定运行超5.3万小时。面对严苛的可靠性要求，704所团队在福州研发中心优化算法架构，以软件冗余弥补硬件局限；在系统、单机、软件三级实施备份设计，兼顾重量、功耗与体积约束。

星载雷达自上而下观测，地表强回波信号比降水信号高出百万倍，极易淹没真实雨情。为此，团队在雷达面阵精密加工数万个波导缝隙——宽度、深度、倾角各不相同，用以动态调控电磁波能量分布与相位关系，大幅抑制干扰。相较美日GPM卫星，风云三号G星Ku波段观测幅宽提升20%，Ka波段提升140%；同等灵敏度下，垂直分辨率实现每250米一层扫描，精细度翻倍。

目前，该雷达已在轨稳定运行，持续输出全球中低纬度降水三维结构数据，成功捕捉“玛娃”“泰利”等台风降雨系统，并在今年8月华北暴雨中精准刻画降水垂直演变过程。而来自福州的科研力量并未停步：新一代星载降水雷达预研已启动，面向福建台风频发、山洪易发等区域特点的定制化算法也在同步深化。

“气象安全是‘国之大者’，也直接关乎福建千家万户安澜。”704所所长于勇表示，“从福州实验室出发的这双‘Ku/Ka之眼’，只是我们在微波主动遥感领域深耕的第一步。未来将持续强化东南沿海气象观测能力，为建设气象强国贡献福建智慧与航天担当！”