中國科學院電子學研究所12日宣布，成功研制出中國第一台微波光子雷達樣機，並通過外場非合作目標成像測試，獲得國內第一幅微波光子雷達成像圖像，分辨率與國際已知同類雷達相比，提高了一個數量級，圖像清晰度明顯提升。
傳統雷達以電子為載體實現信號的產生和處理，分辨率和處理速度因電子器件的帶寬限制而存在提升樽頸，難以滿足未來應用對高性能雷達的需求。微波光子雷達以光子為信息載體，利用豐富的光譜資源和靈活的光子技術，能夠更好、更快地產生和處理雷達寬帶信號，具有快速成像、高分辨率和清晰辨識目標的能力。
微波光子雷達樣機（中科院圖片）
中科院的這台微波光子雷達采用雙站雷達體制和光子架構，在發射機和接收機的射頻前端分別引入雷達信號微波光子產生和去調頻接收技術，能夠支持寬帶工作，具有提升距離向分辨率的潛力。在目前國際同類型雷達中，中科院這台微波光子雷達的外場成像分辨率最高，成像清晰度提高了約30倍，並具有將分辨率繼續提升一個數量級的潛力。
中科院研究團隊負責人李王哲指，團隊攻克了雷達總體光子架構設計、雷達信號光子產生和光子壓縮處理以及成像算法等關鍵技術，經過實驗平台原理驗證、微波暗室轉台實驗、系統集成聯調和外場試驗等一系列測試後，成功實現了對空中隨機目標—一架波音737飛機的快速成像。圖像成圖快、分辨率高，從中可以辨識如發動機、尾翼、襟翼導軌及其數量等飛機細節，展現微波光子雷達的優勢。
微波光子雷達對一架波音737飛機的快速成像。（中科院圖片）
微波光子雷達對目標精細結構和特征的快速識別，具有全天時全天候對目標探測、成像的能力，使其不僅能夠應用於作戰平台對小型化目標的實時辨識，也能為無人智能設備提供准確的環境信息，在軍事民用上都具有廣泛應用前景。
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大自然讓龍蝦進化出奇妙的眼睛，繼而啟發科學家設計太空望遠鏡，觀測宇宙內的神秘現象。
中科院國家天文台近日介紹，中國科學家研製的一台龍蝦眼X射線望遠鏡已成功獲得一批天體的X射線實測圖像和能譜。這是國際上首次獲得並公開發布的寬視場X射線聚焦成像天圖。有專家認為，中國科學家這項重要創新，將為宇宙X射線監測帶來變革性推動。
科研人員在安裝「龍蝦眼」X射線望遠鏡。中科院國家天文台圖片。
事實上，生物學家很早發現，龍蝦的眼睛非常特別。該器官有大量方孔形狀的微型管道，管道壁光滑，指向同一球心，讓光線能透過方孔反射，匯聚到龍蝦的視網膜。
早在1979年，美國科學家就提出模擬龍蝦眼製造望遠鏡。但這一設想提出後，在很長時間內都未能實現，直到微加工工藝提高後，科學家才逐漸研製出微孔龍蝦眼鏡片，上面佈滿只有髮絲般粗細的小方孔。
如今，中國科學家應用同一原理，經過多年努力再取得突破，研製出X射線望遠鏡，成功取得實測圖像和能譜。
負責這一項目的國家天文台淩志興博士介紹，該儀器搭載在中科院微小衛星創新研究院抓總研製的空間新技術試驗衛星上，於7月27日發射升空，是為計畫於2023年底發射的愛因斯坦探針衛星開展多項在軌實驗和測試的「探路者」。
這個「探路者」將發揮怎樣的作用？
專家介紹，宇宙中的天體在X射線波段大多呈現複雜的亮度變化，時隱時現。由X射線光子能量非常高，穿透性極強，很難像可見光一樣通過折射聚焦，需要用上特殊的手段，例如採用「龍蝦眼」結構，讓X射線聚焦。淩志興以打水漂為例，「向水裡扔一塊石頭，石頭會因太重而沉下，但如果以一個很小的角度把石頭丟出去，石頭可以在水面彈跳起來」。
淩志興提到，「龍蝦眼」望遠鏡的最大好處是，實現大視場觀測，視野范圍不再是用其他X射線望遠鏡所看到，只有地球看月亮的大小，而是覆蓋約1000個月亮的天區，有助科學家發現隨機發生的宇宙極端事件，預計未來的愛因斯坦探針衛星上會安裝12個「龍蝦眼」望遠鏡，視場達到約1萬個月亮的大小。
科研人員在測試「龍蝦眼」X射線望遠鏡。中科院國家天文台圖片。
他介紹，今次使用的微孔「龍蝦眼」眼鏡片和CMOS探測器都是中國自主研發，是國際上首次將CMOS探測器應用於空間X射線天文觀測，同時是X射線天文技術的重要創新。
該領域的著名專家、英國萊斯特大學保羅•布賴恩教授認為，這項技術會為宇宙X射線監測帶來變革性推動，也顯示了愛因斯坦探針巨大的科學潛力。
「龍蝦眼」X射線望遠鏡獲得的銀河系中心天區圖像。中科院國家天文台圖片。
愛因斯坦探針衛星將於2023年底發射，屆時會開展多項在軌實驗和測試。愛因斯坦探針首席科學家助理張臣博士稱，中國團隊經過十多年艱辛努力終於成功獲得「龍蝦眼」望遠鏡的觀測成果，對於中國能為世界天文學研究貢獻先進的設備，他感到非常自豪。
張臣說，愛因斯坦探針將對宇宙中的高能暫現天體開展系統性巡天監測，有望發現隱身的沉寂黑洞、測繪宇宙黑洞的分布、研究其形成演化及物質吸積過程，以至搜尋來自引力波事件的X射線信號和精確定位。
據介紹，愛因斯坦探針計劃已吸引廣泛的國際關注，歐洲空間局、德國馬普地外物理研究所以及法國航天局都共同參與這項計劃。
