東海之濱,長興島造船基地的建設(shè)熱潮,如同燎原之火,熊熊燃燒。
每一天,那艘靜臥在船臺上的“龍騰級”首艦,都在以肉眼可見的速度,生長著它的鋼鐵骨骼。
與此同時,在千里之外的鳳凰軍工廠,另一間被列為高保密等級的雷達項目實驗室內(nèi),氣氛卻遠(yuǎn)不如長興島那般熱火朝天。
一種沉悶的、令人焦慮的陰云,籠罩在每一個科研人員的心頭。
林浩所長,這位剛剛從“磐石計劃”的勝利中走出來、重新煥發(fā)了斗志的14所老將,此刻正眉頭緊鎖,在一塊巨大的系統(tǒng)流程圖前,來回踱步。
他現(xiàn)在是“龍騰級”核心項目——代號“神盾”的346型相控陣?yán)走_系統(tǒng)的總工程師。
這個項目,由鳳凰軍工廠牽頭,聯(lián)合了他之前所在的14所等國內(nèi)頂尖雷達院所,共同進行攻關(guān)。
船體建造走上了正軌,這固然可喜。
但林浩比任何人都清楚,如果“神盾”系統(tǒng)造不出來,“龍騰級”造得再快,也不過是一具擁有強壯四肢、但卻雙目失明的“鋼鐵巨人”。
在現(xiàn)代海戰(zhàn)中,一個“睜眼瞎”,無論它的裝甲多厚,導(dǎo)彈多利,都只是一個漂浮在海面上的、任人宰割的活靶子。
而“神盾”項目之所以從一開始就立項,并被姜晨和海軍高層寄予厚望,是因為它采用了一種在1983年堪稱“天頂星科技”的雷達體制——有源相控陣(AESA)。
在當(dāng)時,無論是鷹醬海軍“提康德羅加”級巡洋艦上那名滿天下的AN/SPY-1“宙斯盾”雷達,還是聯(lián)邦海軍“基洛夫”級核動力巡洋艦上的“頂板”雷達,它們雖然也叫“相控陣”,但其本質(zhì),都屬于無源相控陣(PESA)。
無源相控陣?yán)走_,就像一個只有一個燈泡(中央發(fā)射機和接收機)的燈塔,通過一面由數(shù)千個移相器組成的、巨大的“透鏡陣列”,來控制燈光(電磁波束)的方向。
它的掃描速度雖然比傳統(tǒng)的機械旋轉(zhuǎn)雷達快得多,但其本質(zhì),依然是“一個大腦控制一個身體”。
一旦那個唯一的“燈泡”壞了,整部雷達就會立刻癱瘓。而且,由于所有能量都來自同一個源頭,它在進行多目標(biāo)跟蹤和對抗電子干擾時,能力也相對有限。
而姜晨為“龍騰級”規(guī)劃的“神盾”系統(tǒng),則是一條完全不同的、跨越時代的技術(shù)路線。
有源相控陣?yán)走_,它的天線陣面上的每一個T/R(收發(fā))組件,都相當(dāng)于一個獨立的小型雷達,擁有自己獨立的“燈泡”(發(fā)射機和接收機)。數(shù)千個T/R組件,就相當(dāng)于數(shù)千個可以獨立工作、又能協(xié)同作戰(zhàn)的“士兵”。
這種架構(gòu)帶來的優(yōu)勢,是革命性的。
即便有百分之十,甚至百分之二十的T/R組件失效,雷達依然能繼續(xù)工作,性能只是略有下降,不會出現(xiàn)“一點壞,全盤崩”的致命問題。
這在殘酷的海戰(zhàn)和高強度的電子對抗中,意味著更強的生存能力。
同時,它可以同時分出不同的波束,去執(zhí)行不同的任務(wù)。
一部分波束負(fù)責(zé)廣域搜索,一部分負(fù)責(zé)精確跟蹤來襲的導(dǎo)彈,一部分負(fù)責(zé)為己方導(dǎo)彈提供中繼制導(dǎo),甚至還能分出一部分波束,去執(zhí)行電子干擾任務(wù)。它就像一個擁有三頭六臂的哪吒,一部雷達,干了過去需要三四部不同雷達才能完成的活。
而由于能量是分布式地從數(shù)千個點發(fā)射出去,它的總功率可以做得更大,探測距離更遠(yuǎn)。
同時,面對敵方干擾,它可以智能地調(diào)整某些區(qū)域T/R組件的工作模式,形成“零陷”來規(guī)避干擾,抗干擾能力呈幾何級數(shù)提升。
可以說,從無源到有源,是雷達技術(shù)領(lǐng)域一次從冷兵器到熱兵器般的巨大代差。
然而,理想有多豐滿,現(xiàn)實就有多骨感。
要實現(xiàn)這一切,就必須制造出數(shù)千個高性能的、小體積、低功耗的T/R組件。而制造T/R組件的核心,則是一種在當(dāng)時龍國極其陌生的、堪稱“黑科技”的半導(dǎo)體材料——砷化鎵。
“林所長。”來自14所的、他曾經(jīng)最得力的弟子,如今的T/R組件項目負(fù)責(zé)人,滿臉愁容地匯報道,“我們又失敗了。從京城774廠那邊送來的最新一批國產(chǎn)砷化鎵材料,雜質(zhì)太多,位錯密度是軍用標(biāo)準(zhǔn)的一百多倍。用這種材料做出來的外延片,根本就是廢品。我們……我們已經(jīng)沒有材料可以進行下一步實驗了。”
林浩停下腳步,疲憊地揉了揉太陽穴。
在那個由他親自主持的國家級專項攻關(guān)小組里,專家們還在為采用“液封直拉法”還是“水平布里奇曼法”這兩種技術(shù)路線,爭論不休。
兩種方法,他們都沒有成熟的經(jīng)驗,設(shè)備也全都沒有。就算現(xiàn)在確定了路線,從設(shè)計制造設(shè)備,到摸索出穩(wěn)定的工藝,專家們估計,至少也需要三到五年的時間。
三到五年!
而“龍騰級”兩年內(nèi)就要下水!
這個時間差,像一道無法逾越的鴻溝,橫亙在所有人的面前。
林浩感到一陣深深的無力感。他感覺自己又回到了當(dāng)初面對“零號玻璃”時的那種困境。
他們擁有了世界上最先進的雷達設(shè)計理論,卻被最基礎(chǔ)的、一顆米粒大小的材料,卡住了脖子。
沒有合格的砷化鎵,就造不出合格的T/R組件。沒有T/R組件,所謂的“神盾”,就永遠(yuǎn)只是一面不會發(fā)光的、徒有其表的鐵板。
龍騰級,依然是一個睜眼瞎。
就在整個神盾項目因為材料問題而陷入停滯,林浩心急如焚,甚至準(zhǔn)備親自帶隊去京城向各大部委哭窮要飯的時候,姜晨,卻像個沒事人一樣,敲開了他的辦公室大門。
“林所長,看您這愁眉苦臉的,這是遇到難題了?”
姜晨微笑著,將一杯剛泡好的熱茶,放在了林浩的桌上。
“小姜,你還有心情開玩笑!”林浩看到姜晨,像看到了救星,又像看到了一個可以傾訴苦水的對象,“你快幫我想想辦法!‘神盾’的心臟,快要停跳了!沒有砷化鎵,我們什么都干不了!我這總工程師,現(xiàn)在就是個光桿司令!”
“砷化鎵嘛……”
姜晨故作沉吟,他拉過一張椅子,坐了下來。
“我最近也一直在關(guān)注這個問題。我翻閱了一些從國外帶回來的、最新的學(xué)術(shù)期刊和技術(shù)文獻,似乎……找到了一些思路。”
聽到這話,林浩的眼睛,瞬間就亮了。
他比誰都清楚,姜晨口中的“國外文獻”,含金量有多高。
姜晨不緊不慢地從隨身的公文包里,取出了一疊厚厚的、用英文打印的資料,遞給了林浩。
“林所長,您看這個。”
資料的封面上,用加粗的字體寫著一行標(biāo)題:《關(guān)于利用改良型“水平布里-奇曼法”(HB法)制備低位錯密度、高純度砷化鎵單晶的工藝研究》。
林浩一把奪過資料,戴上老花鏡,如饑似渴地閱讀起來。
他越看,心跳得越快。
他越看,臉上的表情,就從最初的疑惑,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎痼@,最后,變成了一種近乎于狂喜的、難以置信的神情。
這份“文獻”,寫得實在是太詳盡,太“體貼”了!
同時,也太他媽...來的及時了!
簡直就像是為了他們此時所處困境量身定做的!
它不僅從理論上,深刻地剖析了“水平布里奇曼法”相比于“液封直拉法”,在降低位錯密度、控制雜質(zhì)方面的巨大優(yōu)勢。
更可怕的是,它還提供了一整套完整的、詳盡到每一個螺絲釘?shù)摹⒂糜趯崿F(xiàn)該工藝的“單晶生長爐”的設(shè)計圖紙!
從石英舟的形狀設(shè)計,到多溫區(qū)加熱爐的溫控曲線,再到用于防止砷蒸汽壓失控的“冷凝端”精密控溫方案,每一個細(xì)節(jié),都標(biāo)注得清清楚楚。
這哪里是什么“學(xué)術(shù)文獻”?
這分明就是一份可以直接拿去工廠車間,按圖索驥進行施工的、手把手的“制造說明書”!
“小姜……這……這份資料……”林浩的聲音顫抖著,他指著圖紙上一個極其精巧的、用于精確控制晶體生長界面的“熱擋板”設(shè)計,“這個設(shè)計……太天才了!它完美地解決了水平生長法中,固液界面不平直、容易產(chǎn)生孿晶的世紀(jì)難題!想出這個辦法的人,簡直就是個天才!”
“或許吧。”姜晨笑了笑,不置可否,“我也是看了半天才看懂。我覺得,這個思路,或許值得我們試一試。”
“試?必須試!馬上就試!”林浩猛地一拍桌子,激動地站了起來,“我現(xiàn)在就召集所有人開會!不!我親自帶隊,我們現(xiàn)在就去新材料實驗室!把我們最好的設(shè)備,最好的技術(shù)員都調(diào)過去!我們不睡覺了!必須在最短的時間內(nèi),把這個爐子給我造出來!”
在姜晨這份從天而降的、超越時代至少二十年的“黑科技”圖紙的指導(dǎo)下,鳳凰軍工廠的新材料實驗室,爆發(fā)出了一股前所未有的、瘋狂的創(chuàng)造力。
原本還在為技術(shù)路線而爭吵不休的專家們,在看到這份堪稱“圣經(jīng)”的工藝方案后,所有的爭論都消失了。
他們像一群最虔誠的學(xué)生,圍在圖紙旁,研究著、學(xué)習(xí)著、感嘆著其中每一個閃耀著智慧光芒的設(shè)計細(xì)節(jié)。
在接下來的短短一個月里,奇跡,再次發(fā)生了。
一座全新的、完全由龍國自主設(shè)計和制造的、高達數(shù)米的“水平布里奇曼法”砷化鎵單晶生長爐,在新材料實驗室里,拔地而起。
當(dāng)?shù)谝淮卧嚴(yán)_始時,整個實驗室,燈火通明,所有人都屏住了呼吸。
林浩和姜晨,親自站在觀察窗前,注視著爐體內(nèi)那根在高溫下閃爍著暗紅色光芒的石英舟。
經(jīng)過長達數(shù)十個小時的、漫長而精密的加熱、熔化、降溫和緩慢拉晶過程。
最終,當(dāng)石英舟從爐體中被緩緩取出時,一根長約半米、直徑約兩英寸、通體呈現(xiàn)出完美金屬光澤的、圓柱形的晶體棒,靜靜地躺在其中。
它就是砷化鎵單晶。
“快!立刻進行檢測!”林浩的聲音因為緊張而有些嘶啞。
晶體棒被小心翼翼地送入檢測室。
幾分鐘后,一名負(fù)責(zé)檢測的工程師,拿著一份報告,像一陣風(fēng)一樣沖了出來,他的臉上,帶著一種近乎于癲狂的狂喜。
“成功了!林所長!成功了!”他揮舞著手中的報告,語無倫次地大喊道,“位錯密度低于每平方厘米500個!純度……純度達到了7個9!%!完全達到了軍用標(biāo)準(zhǔn)!我們成功了!”
“我們成功了——!”
整個實驗室,在經(jīng)歷了短暫的寂靜之后,爆發(fā)出了一陣猛烈的、震耳欲聾的歡呼聲!
無數(shù)的科研人員,激動地?fù)肀г谝黄穑矘O而泣。
他們知道,從這一刻起,困擾了整個“神盾”項目、甚至困擾了整個龍國半導(dǎo)體工業(yè)的、最致命的材料枷鎖,被徹底砸碎了!
林浩看著那根在燈光下閃爍著迷人光澤的砷化鎵單晶棒,這位堅強的漢子,再也抑制不住內(nèi)心的激動,老淚縱橫。
他知道,這根小小的晶體棒,不僅僅是一塊半導(dǎo)體材料。
它是“神盾”系統(tǒng)的心臟,是“龍騰級”驅(qū)逐艦的眼睛,更是整個國家在微電子領(lǐng)域,吹響的、反擊的號角!
在解決了最核心的材料問題之后,整個“神盾”項目的進度,如同被解開了封印一般,開始以一種不可思議的速度,瘋狂推進。
高純度的砷化鎵單晶棒,被源源不斷地從新材料實驗室里拉制出來,然后被送往14所的合作單位。在那里,它們被切割、研磨、拋光成一片片薄如蟬翼的晶圓。
緊接著,在全新的、專門為砷化鎵工藝而建立的生產(chǎn)線上,這些晶圓經(jīng)過外延、光刻、刻蝕、蒸鍍等數(shù)十道復(fù)雜的工序,最終,被制造成了一顆顆指甲蓋大小的、集成了低噪聲放大器、功率放大器、移相器和收發(fā)開關(guān)的單片微波集成電路(MMIC)。
這,就是T/R組件最核心的“芯片”。
最后,這些芯片與其他的元器件一起,被封裝在一個個火柴盒大小的、帶有散熱鰭片的金屬模塊之中。
數(shù)千個合格的T/R組件,以前所未有的速度,被制造了出來。
鳳凰軍工廠郊外,一座專門為“神盾”系統(tǒng)建造的、巨大的陸上聯(lián)調(diào)試驗場。
一座高達十幾米、由數(shù)千個T/R組件拼接而成的、巨大的八邊形相控陣?yán)走_天線,如同史前巨獸的盾牌,靜靜地矗立在測試塔架上,充滿了科幻般的、令人敬畏的美感。
林浩和所有的項目組成員,都聚集在下方的總控室里。
所有人的臉上,都帶著一種即將見證歷史的、莊嚴(yán)而又緊張的表情。
“各單位注意,系統(tǒng)自檢程序已完成,所有T/R組件狀態(tài)正常。”
“供電系統(tǒng)正常,冷卻系統(tǒng)正常。”
“準(zhǔn)備進行第一次開機測試,倒計時開始!”
“十,九,八……”
隨著倒計時聲,林浩的心,提到了嗓子眼。他緊緊地攥著拳頭,手心里全是汗。
“三,二,一!開機!”
隨著總工程師一聲令下,巨大的能量,瞬間注入了那面龐大的雷達天線。
總控室里,所有人都下意識地屏住了呼吸。
巨大的主顯示屏上,一片漆黑。
一秒,兩秒,三秒……
時間仿佛在這一刻凝固了。
就在一些年輕工程師的心開始往下沉的時候,突然,屏幕的中央,亮起了一個綠色的光點。
緊接著,這個光點,如同被注入了生命一般,迅速地、以扇形的方式,向四周掃描擴散開去!
無數(shù)個代表著不同目標(biāo)的、大小不一、顏色各異的光點,如同雨后春筍般,在漆黑的屏幕上,一個接一個地冒了出來!
“捕獲目標(biāo)!方位275,距離180公里,高度9000米,速度850公里/小時!信號特征識別……民航客機,波音707!”
“捕獲目標(biāo)!方位310,距離260公里,高度11000米,速度920公里/小時!信號特征識別……民航客機,伊爾-62!”
“捕獲低空目標(biāo)!方位195,距離95公里,高度300米!信號特征……疑似小型通用飛機!”
一聲聲清晰、自信的報告聲,在總控室里此起彼伏。
主顯示屏上,數(shù)百個空中目標(biāo)的航向、速度、高度等信息,被清晰地、實時地標(biāo)注了出來,構(gòu)成了一幅無比壯觀的、盡在掌握之中的三維空情態(tài)勢圖。
整個總控室,在經(jīng)歷了短暫的寂靜之后,再次爆發(fā)出了一陣更加猛烈的、發(fā)自肺腑的狂熱歡呼!
成功了!
林浩看著屏幕上那片璀璨的“星空”,看著那一個個被牢牢鎖定、無所遁形的目標(biāo),他那顆為之奮斗了數(shù)年的心臟,因為巨大的狂喜而劇烈地跳動著。
從這一刻起,從這第一束電磁波射向天空,這艘承載著整個民族百年海軍夢想的未來戰(zhàn)艦,它那雙能夠洞穿千里、明察秋毫的“火眼金睛”,終于被點亮了!
“龍騰”之“神盾”,已然鑄成!