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(zhǔn)收發(fā)深海信號(hào),讓海底也能“打電話”……這些都是不久前榮膺“中國青年五四獎(jiǎng)?wù)录w”的哈爾濱工程大學(xué)水聲通信與定位技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),為中國海洋強(qiáng)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(duì)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(zhǔn),還能“聽”得清,這是幾代哈工程水聲人孜孜以求的目標(biāo)。
“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?!眻F(tuán)隊(duì)成員、博士研究生賈亦真說,這片浩瀚的“藍(lán)色國土”,正是他們奮斗的“戰(zhàn)場(chǎng)”。
據(jù)哈爾濱工程大學(xué)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(jìn)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(dòng)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(biāo)是相當(dāng)于‘大海撈針’的亞米級(jí)定位,都覺得不可思議。但我們堅(jiān)信,只要努力,沒有什么是不可能的?!眻F(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)面臨的新挑戰(zhàn)也不斷增加。“水下復(fù)雜環(huán)境對(duì)聲信號(hào)傳播影響嚴(yán)重,水聲通信往往難以滿足探索海洋的實(shí)際需求?!惫こ趟暪こ虒W(xué)院院長喬鋼說,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了多用戶、全雙工(即同時(shí)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(jī),讓水聲通信從“對(duì)講機(jī)”時(shí)代步入“電話機(jī)”時(shí)代。
團(tuán)隊(duì)成員在北極冰蓋做聲學(xué)實(shí)驗(yàn)
如今,團(tuán)隊(duì)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(hào)、“深海勇士”號(hào)、直下萬米的“奮斗者”號(hào)裝上“眼睛”。如是,系統(tǒng)可以精準(zhǔn)定位范圍在1米以內(nèi)的目標(biāo),讓“五洋捉鱉”不再是夢(mèng)想。瞄準(zhǔn)“透明海洋”建設(shè),團(tuán)隊(duì)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(bǔ)充,大幅提升“海洋感知網(wǎng)”的觀測(cè)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(duì)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(cè)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(cè)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(xué)副校長、該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人殷敬偉介紹,自2014年起,團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)率先開展冰下聲場(chǎng)特性及冰下探測(cè)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(cè)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(yán)寒,殷敬偉帶領(lǐng)成員組織實(shí)施冰下聲學(xué)試驗(yàn),驗(yàn)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?jǐn)?shù)據(jù),團(tuán)隊(duì)選派“85后”青年教師韓笑隨“雪龍”號(hào)展開科考,采用團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)儀器,投入極地冰下噪聲場(chǎng)、冰下水聲通信研究,揭開了北極聲學(xué)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(xué)及生物演化過程的關(guān)鍵。以往,相關(guān)探測(cè)只能仰賴衛(wèi)星等表面觀測(cè)手段,冰蓋下方的冰形冰貌則探測(cè)乏術(shù)。如今,依托自主研發(fā)的多波束冰形探測(cè)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(duì)于每一名哈工程水聲人來說,選擇了這個(gè)專業(yè),就意味著要把“為船為海為國防”的忠誠與夢(mèng)想化為行動(dòng)。但往往隨之而來的,是巨大的挑戰(zhàn)和壓力。
團(tuán)隊(duì)常常造訪遠(yuǎn)洋深海、荒僻海島,年均試驗(yàn)時(shí)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(hào)2020年成功坐底萬米之下的馬里亞納海溝,團(tuán)隊(duì)成員、博士生張文博和紀(jì)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(shí),兩人都瘦了10斤。
團(tuán)隊(duì)在冰上試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)合影
“深海試驗(yàn)周期漫長,對(duì)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(yùn)聰頗有感觸,“在海上一漂就是一兩個(gè)月,趕上風(fēng)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(xué)人的話,讓“85后”教師韓云峰深有感觸。他回憶說,10余年前團(tuán)隊(duì)承擔(dān)一項(xiàng)國家重點(diǎn)項(xiàng)目,要為科考船研發(fā)一款定位系統(tǒng)。明明在實(shí)驗(yàn)室里做了無數(shù)次原理計(jì)算、水池實(shí)驗(yàn),都沒有問題,可一下海就搜不到信號(hào)。“連軸轉(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(fù)排查,硬扛了下來?!?/p>
關(guān)關(guān)難過,關(guān)關(guān)過。近年來,團(tuán)隊(duì)一次次走進(jìn)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(shí)際應(yīng)用的全鏈條創(chuàng)新。為國“聽?!?、保持沖鋒,這支隊(duì)伍永遠(yuǎn)澎湃一腔熱血。
半月談?dòng)浾撸簵钏肩?/編輯:范鐘秀