东海之滨,长兴岛造船基地的建设热潮,如同燎原之火,熊熊燃烧。
每一天,那艘静卧在船台上的“龙腾级”首舰,都在以肉眼可见的速度,生长着它的钢铁骨骼。
与此同时,在千里之外的凤凰军工厂,另一间被列为高保密等级的雷达项目实验室内,气氛却远不如长兴岛那般热火朝天。
一种沉闷的、令人焦虑的阴云,笼罩在每一个科研人员的心头。
林浩所长,这位刚刚从“磐石计划”的胜利中走出来、重新焕发了斗志的14所老将,此刻正眉头紧锁,在一块巨大的系统流程图前,来回踱步。
他现在是“龙腾级”核心项目——代号“神盾”的346型相控阵雷达系统的总工程师。
这个项目,由凤凰军工厂牵头,联合了他之前所在的14所等国内顶尖雷达院所,共同进行攻关。
船体建造走上了正轨,这固然可喜。
但林浩比任何人都清楚,如果“神盾”系统造不出来,“龙腾级”造得再快,也不过是一具拥有强壮四肢、但却双目失明的“钢铁巨人”。
在现代海战中,一个“睁眼瞎”,无论它的装甲多厚,导弹多利,都只是一个漂浮在海面上的、任人宰割的活靶子。
而“神盾”项目之所以从一开始就立项,并被姜晨和海军高层寄予厚望,是因为它采用了一种在1983年堪称“天顶星科技”的雷达体制——有源相控阵(aesa)。
在当时,无论是鹰酱海军“提康德罗加”“宙斯盾”雷达,还是联邦海军“基洛夫”级核动力巡洋舰上的“顶板”雷达,它们虽然也叫“相控阵”,但其本质,都属于无源相控阵(pesa)。
无源相控阵雷达,就像一个只有一个灯泡(中央发射机和接收机)的灯塔,通过一面由数千个移相器组成的、巨大的“透镜阵列”,来控制灯光(电磁波束)的方向。
它的扫描速度虽然比传统的机械旋转雷达快得多,但其本质,依然是“一个大脑控制一个身体”。
一旦那个唯一的“灯泡”坏了,整部雷达就会立刻瘫痪。而且,由于所有能量都来自同一个源头,它在进行多目标跟踪和对抗电子干扰时,能力也相对有限。
而姜晨为“龙腾级”规划的“神盾”系统,则是一条完全不同的、跨越时代的技术路线。
有源相控阵雷达,它的天线阵面上的每一个t/r(收发)组件,都相当于一个独立的小型雷达,拥有自己独立的“灯泡”(发射机和接收机)。组件,就相当于数千个可以独立工作、又能协同作战的“士兵”。
这种架构带来的优势,是革命性的。
即便有百分之十,甚至百分之二十的t/r组件失效,雷达依然能继续工作,性能只是略有下降,不会出现“一点坏,全盘崩”的致命问题。
这在残酷的海战和高强度的电子对抗中,意味着更强的生存能力。
同时,它可以同时分出不同的波束,去执行不同的任务。
一部分波束负责广域搜索,一部分负责精确跟踪来袭的导弹,一部分负责为己方导弹提供中继制导,甚至还能分出一部分波束,去执行电子干扰任务。它就像一个拥有三头六臂的哪吒,一部雷达,干了过去需要三四部不同雷达才能完成的活。
而由于能量是分布式地从数千个点发射出去,它的总功率可以做得更大,探测距离更远。
同时,面对敌方干扰,它可以智能地调整某些区域t/r组件的工作模式,形成“零陷”来规避干扰,抗干扰能力呈几何级数提升。
可以说,从无源到有源,是雷达技术领域一次从冷兵器到热兵器般的巨大代差。
然而,理想有多丰满,现实就有多骨感。
要实现这一切,就必须制造出数千个高性能的、小体积、低功耗的t/r组件。组件的核心,则是一种在当时龙国极其陌生的、堪称“黑科技”的半导体材料——砷化镓。
“林所长。”来自14所的、他曾经最得力的弟子,如今的t/r组件项目负责人,满脸愁容地汇报道,“我们又失败了。从京城774厂那边送来的最新一批国产砷化镓材料,杂质太多,位错密度是军用标准的一百多倍。用这种材料做出来的外延片,根本就是废品。我们我们已经没有材料可以进行下一步实验了。”
林浩停下脚步,疲惫地揉了揉太阳穴。
在那个由他亲自主持的国家级专项攻关小组里,专家们还在为采用“液封直拉法”还是“水平布里奇曼法”这两种技术路线,争论不休。
两种方法,他们都没有成熟的经验,设备也全都没有。就算现在确定了路线,从设计制造设备,到摸索出稳定的工艺,专家们估计,至少也需要三到五年的时间。
三到五年!
而“龙腾级”两年内就要下水!
这个时间差,像一道无法逾越的鸿沟,横亘在所有人的面前。
林浩感到一阵深深的无力感。他感觉自己又回到了当初面对“零号玻璃”时的那种困境。
他们拥有了世界上最先进的雷达设计理论,却被最基础的、一颗米粒大小的材料,卡住了脖子。
没有合格的砷化镓,就造不出合格的t/r组件。组件,所谓的“神盾”,就永远只是一面不会发光的、徒有其表的铁板。
龙腾级,依然是一个睁眼瞎。
就在整个神盾项目因为材料问题而陷入停滞,林浩心急如焚,甚至准备亲自带队去京城向各大部委哭穷要饭的时候,姜晨,却像个没事人一样,敲开了他的办公室大门。
“林所长,看您这愁眉苦脸的,这是遇到难题了?”
姜晨微笑着,将一杯刚泡好的热茶,放在了林浩的桌上。
“小姜,你还有心情开玩笑!”林浩看到姜晨,像看到了救星,又像看到了一个可以倾诉苦水的对象,“你快帮我想想办法!‘神盾’的心脏,快要停跳了!没有砷化镓,我们什么都干不了!我这总工程师,现在就是个光杆司令!”
“砷化镓嘛”
姜晨故作沉吟,他拉过一张椅子,坐了下来。
“我最近也一直在关注这个问题。我翻阅了一些从国外带回来的、最新的学术期刊和技术文献,似乎找到了一些思路。”
听到这话,林浩的眼睛,瞬间就亮了。
他比谁都清楚,姜晨口中的“国外文献”,含金量有多高。
姜晨不紧不慢地从随身的公文包里,取出了一叠厚厚的、用英文打印的资料,递给了林浩。
“林所长,您看这个。”
资料的封面上,用加粗的字体写着一行标题:《关于利用改良型“水平布里-奇曼法”(hb法)制备低位错密度、高纯度砷化镓单晶的工艺研究》。
林浩一把夺过资料,戴上老花镜,如饥似渴地阅读起来。
他越看,心跳得越快。
他越看,脸上的表情,就从最初的疑惑,逐渐转变为震惊,最后,变成了一种近乎于狂喜的、难以置信的神情。
这份“文献”,写得实在是太详尽,太“体贴”了!
同时,也太他妈来的及时了!
简直就像是为了他们此时所处困境量身定做的!
它不仅从理论上,深刻地剖析了“水平布里奇曼法”相比于“液封直拉法”,在降低位错密度、控制杂质方面的巨大优势。
更可怕的是,它还提供了一整套完整的、详尽到每一个螺丝钉的、用于实现该工艺的“单晶生长炉”的设计图纸!
从石英舟的形状设计,到多温区加热炉的温控曲线,再到用于防止砷蒸汽压失控的“冷凝端”精密控温方案,每一个细节,都标注得清清楚楚。
这哪里是什么“学术文献”?
这分明就是一份可以直接拿去工厂车间,按图索骥进行施工的、手把手的“制造说明书”!
“小姜这这份资料”林浩的声音颤抖着,他指着图纸上一个极其精巧的、用于精确控制晶体生长界面的“热挡板”设计,“这个设计太天才了!它完美地解决了水平生长法中,固液界面不平直、容易产生孪晶的世纪难题!想出这个办法的人,简直就是个天才!”
“或许吧。”姜晨笑了笑,不置可否,“我也是看了半天才看懂。我觉得,这个思路,或许值得我们试一试。”
“试?必须试!马上就试!”林浩猛地一拍桌子,激动地站了起来,“我现在就召集所有人开会!不!我亲自带队,我们现在就去新材料实验室!把我们最好的设备,最好的技术员都调过去!我们不睡觉了!必须在最短的时间内,把这个炉子给我造出来!”
在姜晨这份从天而降的、超越时代至少二十年的“黑科技”图纸的指导下,凤凰军工厂的新材料实验室,爆发出了一股前所未有的、疯狂的创造力。
原本还在为技术路线而争吵不休的专家们,在看到这份堪称“圣经”的工艺方案后,所有的争论都消失了。
他们像一群最虔诚的学生,围在图纸旁,研究着、学习着、感叹着其中每一个闪耀着智慧光芒的设计细节。
在接下来的短短一个月里,奇迹,再次发生了。
一座全新的、完全由龙国自主设计和制造的、高达数米的“水平布里奇曼法”砷化镓单晶生长炉,在新材料实验室里,拔地而起。
当第一次试拉开始时,整个实验室,灯火通明,所有人都屏住了呼吸。
林浩和姜晨,亲自站在观察窗前,注视着炉体内那根在高温下闪烁着暗红色光芒的石英舟。
经过长达数十个小时的、漫长而精密的加热、熔化、降温和缓慢拉晶过程。
最终,当石英舟从炉体中被缓缓取出时,一根长约半米、直径约两英寸、通体呈现出完美金属光泽的、圆柱形的晶体棒,静静地躺在其中。
它就是砷化镓单晶。
“快!立刻进行检测!”林浩的声音因为紧张而有些嘶哑。
晶体棒被小心翼翼地送入检测室。
几分钟后,一名负责检测的工程师,拿着一份报告,像一阵风一样冲了出来,他的脸上,带着一种近乎于癫狂的狂喜。
“成功了!林所长!成功了!”他挥舞着手中的报告,语无伦次地大喊道,“位错密度低于每平方厘米500个!纯度纯度达到了7个9!!完全达到了军用标准!我们成功了!”
“我们成功了——!”
整个实验室,在经历了短暂的寂静之后,爆发出了一阵猛烈的、震耳欲聋的欢呼声!
无数的科研人员,激动地拥抱在一起,喜极而泣。
他们知道,从这一刻起,困扰了整个“神盾”项目、甚至困扰了整个龙国半导体工业的、最致命的材料枷锁,被彻底砸碎了!
林浩看着那根在灯光下闪烁着迷人光泽的砷化镓单晶棒,这位坚强的汉子,再也抑制不住内心的激动,老泪纵横。
他知道,这根小小的晶体棒,不仅仅是一块半导体材料。
它是“神盾”系统的心脏,是“龙腾级”驱逐舰的眼睛,更是整个国家在微电子领域,吹响的、反击的号角!
在解决了最核心的材料问题之后,整个“神盾”项目的进度,如同被解开了封印一般,开始以一种不可思议的速度,疯狂推进。
高纯度的砷化镓单晶棒,被源源不断地从新材料实验室里拉制出来,然后被送往14所的合作单位。在那里,它们被切割、研磨、抛光成一片片薄如蝉翼的晶圆。
紧接着,在全新的、专门为砷化镓工艺而建立的生产线上,这些晶圆经过外延、光刻、刻蚀、蒸镀等数十道复杂的工序,最终,被制造成了一颗颗指甲盖大小的、集成了低噪声放大器、功率放大器、移相器和收发开关的单片微波集成电路(ic)。
最后,这些芯片与其他的元器件一起,被封装在一个个火柴盒大小的、带有散热鳍片的金属模块之中。
凤凰军工厂郊外,一座专门为“神盾”系统建造的、巨大的陆上联调试验场。
林浩和所有的项目组成员,都聚集在下方的总控室里。
所有人的脸上,都带着一种即将见证历史的、庄严而又紧张的表情。
“各单位注意,系统自检程序已完成,所有t/r组件状态正常。”
“供电系统正常,冷却系统正常。”
“准备进行第一次开机测试,倒计时开始!”
“十,九,八”
随着倒计时声,林浩的心,提到了嗓子眼。他紧紧地攥着拳头,手心里全是汗。
“三,二,一!开机!”
随着总工程师一声令下,巨大的能量,瞬间注入了那面庞大的雷达天线。
总控室里,所有人都下意识地屏住了呼吸。
巨大的主显示屏上,一片漆黑。
一秒,两秒,三秒
时间仿佛在这一刻凝固了。
就在一些年轻工程师的心开始往下沉的时候,突然,屏幕的中央,亮起了一个绿色的光点。
紧接着,这个光点,如同被注入了生命一般,迅速地、以扇形的方式,向四周扫描扩散开去!
无数个代表着不同目标的、大小不一、颜色各异的光点,如同雨后春笋般,在漆黑的屏幕上,一个接一个地冒了出来!
“捕获目标!方位275,距离180公里,高度9000米,速度850公里/小时!信号特征识别民航客机,波音707!”
“捕获目标!方位310,距离260公里,高度11000米,速度920公里/小时!信号特征识别民航客机,伊尔-62!”
“捕获低空目标!方位195,距离95公里,高度300米!信号特征疑似小型通用飞机!”
一声声清晰、自信的报告声,在总控室里此起彼伏。
主显示屏上,数百个空中目标的航向、速度、高度等信息,被清晰地、实时地标注了出来,构成了一幅无比壮观的、尽在掌握之中的三维空情态势图。
整个总控室,在经历了短暂的寂静之后,再次爆发出了一阵更加猛烈的、发自肺腑的狂热欢呼!
成功了!
林浩看着屏幕上那片璀璨的“星空”,看着那一个个被牢牢锁定、无所遁形的目标,他那颗为之奋斗了数年的心脏,因为巨大的狂喜而剧烈地跳动着。
从这一刻起,从这第一束电磁波射向天空,这艘承载着整个民族百年海军梦想的未来战舰,它那双能够洞穿千里、明察秋毫的“火眼金睛”,终于被点亮了!
“龙腾”之“神盾”,已然铸成!