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(guó)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(guó)海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)交出的答卷。

勇闖“無(wú)人區(qū)”，挑戰(zhàn)無(wú)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(wàn)米深海“聽”得清

確保探索深海的國(guó)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(shuō)中國(guó)的版圖好似一支熊熊燃燒的火炬，300多萬(wàn)平方公里的海洋國(guó)土就是托起火炬的手柄。”團(tuán)隊(duì)成員、博士研究生賈亦真說(shuō)，這片浩瀚的“藍(lán)色國(guó)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(guó)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(guó)水聲定位的創(chuàng)新大廈。

“起初，國(guó)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。”團(tuán)隊(duì)成員、“80后”教授鄭翠娥說(shuō)。

隨著中國(guó)載人和無(wú)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。”哈工程水聲工程學(xué)院院長(zhǎng)喬鋼說(shuō)，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(guó)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(guó)科考船，為深潛數(shù)千米的“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)、直下萬(wàn)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(wú)人潛器潛入北極冰蓋之下。我國(guó)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(zhǎng)、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(guó)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(guò)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(guó)“聽海”

對(duì)于每一名哈工程水聲人來(lái)說(shuō)，選擇了這個(gè)專業(yè)，就意味著要把“為船為海為國(guó)防”的忠誠(chéng)與夢(mèng)想化為行動(dòng)。但往往隨之而來(lái)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(guò)200天，年關(guān)佳節(jié)，每每只能在海上船上遙寄思念。“奮斗者”號(hào)2020年成功坐底萬(wàn)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(lái)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(zhǎng)，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(lái)，常常吐一口、記一筆數(shù)據(jù)。”

“從技術(shù)到應(yīng)用有很漫長(zhǎng)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(guò)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(shuō)，10余年前團(tuán)隊(duì)承擔(dān)一項(xiàng)國(guó)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(wú)數(shù)次原理計(jì)算、水池實(shí)驗(yàn)，都沒有問(wèn)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(lái)。”

關(guān)關(guān)難過(guò)，關(guān)關(guān)過(guò)。近年來(lái)，團(tuán)隊(duì)一次次走進(jìn)中國(guó)乃至世界水聲領(lǐng)域的“無(wú)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(guó)“聽海”、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