研發(fā)水聲高端設(shè)備，使深海裝備“耳聰目明”，讓“大海撈針”成為可能；精準收發(fā)深海信號，讓海底也能“打電話”……這些都是不久前榮膺“中國青年五四獎?wù)录w”的哈爾濱工程大學水聲通信與定位技術(shù)創(chuàng)新團隊，為中國海洋強國建設(shè)交出的答卷。
勇闖“無人區(qū)”，挑戰(zhàn)無極限。這支平均年齡35歲的隊伍，在不為人知的極深海底，蹚出了一條怎樣的創(chuàng)新之路？
萬米深?！奥牎钡们?/strong>
確保探索深海的國之重器不但“看”得準，還能“聽”得清，這是幾代哈工程水聲人孜孜以求的目標。
“在我們眼中，如果說中國的版圖好似一支熊熊燃燒的火炬，300多萬平方公里的海洋國土就是托起火炬的手柄。”團隊成員、博士研究生賈亦真說，這片浩瀚的“藍色國土”，正是他們奮斗的“戰(zhàn)場”。
據(jù)哈爾濱工程大學教授孫大軍回憶，20多年前，我國水下裝備安裝的水聲定位系統(tǒng)基本依賴進口，深海水下定位技術(shù)尚是一片空白。為了擺脫受制于人的被動局面，2000年起他帶領(lǐng)青年教師展開攻關(guān)，希望能從基礎(chǔ)理論的地基開始，建起中國水聲定位的創(chuàng)新大廈。
“起初，國外同行得知我們的目標是相當于‘大海撈針’的亞米級定位，都覺得不可思議。但我們堅信，只要努力，沒有什么是不可能的。”團隊成員、“80后”教授鄭翠娥說。
隨著中國載人和無人深海潛器不斷挑戰(zhàn)極限，團隊面臨的新挑戰(zhàn)也不斷增加?！八聫碗s環(huán)境對聲信號傳播影響嚴重，水聲通信往往難以滿足探索海洋的實際需求?！惫こ趟暪こ虒W院院長喬鋼說，團隊設(shè)計了多用戶、全雙工（即同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)）的水聲通信方法，在國際上首先研制出具有全雙工通信能力和組網(wǎng)能力的水聲通信機，讓水聲通信從“對講機”時代步入“電話機”時代。
團隊成員在北極冰蓋做聲學實驗
如今，團隊研發(fā)的深海高精度水聲定位系統(tǒng)已裝配于多艘中國科考船，為深潛數(shù)千米的“蛟龍”號、“深海勇士”號、直下萬米的“奮斗者”號裝上“眼睛”。如是，系統(tǒng)可以精準定位范圍在1米以內(nèi)的目標，讓“五洋捉鱉”不再是夢想。瞄準“透明海洋”建設(shè)，團隊更著手探索構(gòu)建水下“WIFI網(wǎng)絡(luò)”系統(tǒng)，讓水聲通信網(wǎng)絡(luò)與固定海底通信網(wǎng)絡(luò)相互補充，大幅提升“海洋感知網(wǎng)”的觀測能力。
闖入北極冰川
地球上存在數(shù)千年的北極冰川之下有哪些奧秘？全球溫室效應(yīng)對冰川有何影響？
帶著這些難題，2023年10月，哈工程“星海1000”極地探測無人潛器潛入北極冰蓋之下。我國科研人員由此首次清晰地觀測到北極海冰冰底形態(tài)，獲取大量關(guān)鍵海洋參數(shù)信息。
據(jù)哈爾濱工程大學副校長、該團隊負責人殷敬偉介紹，自2014年起，團隊在國內(nèi)率先開展冰下聲場特性及冰下探測與通信技術(shù)研究，特別著眼于跨冰層介質(zhì)的冰下通信、探測與定位一體化，為“冰上絲綢之路”探路。
由于北極海域冰蓋極厚，開展冰下水聲科研難度非同尋常。冒著零下20多攝氏度的嚴寒，殷敬偉帶領(lǐng)成員組織實施冰下聲學試驗，驗證相關(guān)理論模型和關(guān)鍵技術(shù)；為了獲取極地水聲一手數(shù)據(jù)，團隊選派“85后”青年教師韓笑隨“雪龍”號展開科考，采用團隊自主研發(fā)的實驗儀器，投入極地冰下噪聲場、冰下水聲通信研究，揭開了北極聲學的神秘面紗。
極區(qū)海水不同深度的溫度、鹽度、葉綠素濃度等海洋參數(shù)信息，是研究北極海洋物理、化學及生物演化過程的關(guān)鍵。以往，相關(guān)探測只能仰賴衛(wèi)星等表面觀測手段，冰蓋下方的冰形冰貌則探測乏術(shù)。如今，依托自主研發(fā)的多波束冰形探測聲納，哈工程得以透視冰蓋之下，為人類探索極地未知領(lǐng)域提供更為充分的數(shù)據(jù)支撐。
矢志為國“聽?！?/strong>
對于每一名哈工程水聲人來說，選擇了這個專業(yè)，就意味著要把“為船為海為國防”的忠誠與夢想化為行動。但往往隨之而來的，是巨大的挑戰(zhàn)和壓力。
團隊常常造訪遠洋深海、荒僻海島，年均試驗時間超過200天，年關(guān)佳節(jié)，每每只能在海上船上遙寄思念?！皧^斗者”號2020年成功坐底萬米之下的馬里亞納海溝，團隊成員、博士生張文博和紀曉峰經(jīng)受了惡劣海況、暈船帶來的身體不適，甚至要在嘔吐中為潛器深海定位做好保障。近30天的科考結(jié)束時，兩人都瘦了10斤。
團隊在冰上試驗現(xiàn)場合影
“深海試驗周期漫長，對我們的心理和生理都是挑戰(zhàn)。”前不久參加完海試的博士生王蘊聰頗有感觸，“在海上一漂就是一兩個月，趕上風急浪高，站都站不起來，常常吐一口、記一筆數(shù)據(jù)?！?/p>
“從技術(shù)到應(yīng)用有很漫長的路要走，就像西天取經(jīng)，你已經(jīng)身懷絕技，但還是要經(jīng)歷九九八十一難，才能在過關(guān)斬將中逐漸成熟”……前輩學人的話，讓“85后”教師韓云峰深有感觸。他回憶說，10余年前團隊承擔一項國家重點項目，要為科考船研發(fā)一款定位系統(tǒng)。明明在實驗室里做了無數(shù)次原理計算、水池實驗，都沒有問題，可一下海就搜不到信號?！斑B軸轉(zhuǎn)幾天調(diào)整參數(shù)，大家都快支撐不住了，孫大軍教授卻沒有抱怨，帶著我們反復排查，硬扛了下來?！?/p>
關(guān)關(guān)難過，關(guān)關(guān)過。近年來，團隊一次次走進中國乃至世界水聲領(lǐng)域的“無人區(qū)”，一次次完成從原始理論到技術(shù)研發(fā)、再到實際應(yīng)用的全鏈條創(chuàng)新。為國“聽?！?、保持沖鋒，這支隊伍永遠澎湃一腔熱血。
半月談記者：楊思琪 /編輯：范鐘秀
半月談教育App
官方微信
