给大国重器装上“千里眼”“顺风耳”

◎本报记者 朱 虹 李丽云 通讯员 霍 萍

“啁啾啁啾——”一串鸟鸣般的声音传来，证明水声通信机接收到了母船信号。

“试验成功了！”在海上连续奋战半个月的8位硕士、博士一起喊了起来。

这些已经在试验中独当一面的“00”后，来自哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队（以下简称“团队”）。多年来，团队心怀海洋强国梦，打造出被称为“千里眼”“顺风耳”的深海水声定位系统，为“奋斗者”号、“蛟龙号”等大国重器提供可靠的水下通信与定位技术保障。今年，团队获得第28届中国青年五四奖章。

升级水声通信技术

“想开发利用好海洋，就要有便捷的水下通信与定位设备。我们团队要为水下装备设计出深海水声定位系统。”团队成员、哈尔滨工程大学教授孙大军说。

20多年前，我国深海水声定位系统依赖进口。为了改变这种受制于人的局面，孙大军和其他青年教师从基础理论研究做起，走上攻关之路。

“起初国外同行认为，我们不可能研制成功。但我们坚信，只要努力，没有什么是不可能的。”团队成员、哈尔滨工程大学教授郑翠娥回忆，她2004年师从孙大军读研，从那时起就参与研制深海水声定位系统。此后，历经10余年的努力，团队不断攻克难关，从打造基础理论“地基”开始，一步步建起我国水声定位的创新“大厦”。

如今，团队研制的深海水声定位系统装配在我国多艘科考船上。

“水下环境会对声信号传播造成严重干扰。最初，水声通信设备如同对讲机，收发不能同步进行。我们想提高水声通信效率，让水下通信像陆地打电话一样方便。”团队成员、哈尔滨工程大学教授乔钢说。

2009年起，乔钢带领青年科研人员展开全双工水声通信技术研究。然而，水下环境复杂等诸多不利因素导致研究进展缓慢。但团队成员没有气馁，一步步攻克难关，创新研制出具有全双工通信能力和组网能力的水声通信机，让水声通信从“对讲机”时代步入“电话机”时代。

探测北极海冰冰形

北极冰川之下有什么奥秘？温室效应对冰川消融有哪些影响？这是长期困扰全球科学家的问题。“由于全球气候变暖，北冰洋海冰厚度和覆盖面积减小，对极地冰下声学环境和声场规律产生巨大影响，急需新的声学理论和信息处理技术。”团队成员、哈尔滨工程大学教授殷敬伟说。

2014年起，团队在殷敬伟的带领下，在国内率先开展冰下声场特性及冰下探测与通信技术研究，研发跨冰层介质的冰下通信、探测与定位一体化技术。

北极海域覆盖着厚厚的冰盖，开展冰下水声研究难度极大。

为了获取一手数据，2018年团队选派哈尔滨工程大学教授韩笑赴极地进行科学考察。他采用团队自主研发的实验仪器设备，开展极地冰下噪声场、声传播特性、冰下水声通信等方面的研究。历经数月，韩笑圆满完成相关试验，获得大量珍贵的冰下声学数据，解决了极地冰下稳健水声通信和跨冰层介质通信难题。

我国利用卫星等手段对北极海冰冰貌进行了有效观测，但对冰盖下面的冰形冰貌探测一直缺乏有效手段。为满足探测需要，团队2010年开始研制探测北极海冰冰形的设备。

2023年，搭载团队自主研发的多波束冰形探测声呐——哈工程“星海1000”极地探测无人潜器深潜至北极冰盖之下，使我国科研人员首次清晰地观测到北极海冰冰底形态，获取了大量关键海洋参数信息。

直面挑战勇闯难关

今年春节前夕，团队十余人在白雪皑皑的冰湖上测试样机性能。零下30摄氏度的低温让样机电池瞬间“掉电”，他们脱下军大衣给电池“取暖”。

那段时间，大雪封山，蔬菜运不到驻地，运到试验场的水冻成了冰。团队成员在“缺菜少水”的条件下完成了试验。

团队的试验场往往在远洋深海、荒僻海岛，年均试验时间超过200天。年关佳节，他们常常只能在海上船上向家人遥寄思念。

2020年10月，“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟成功下潜突破1万米。团队成员、哈尔滨工程大学博士生张文博和纪晓峰由于晕船导致身体不适，甚至一边呕吐一边为潜器深海定位做好保障。近30天的科考结束时，两人都瘦了10斤。

“深海试验周期很长，对我们的心理和生理都是挑战。”前不久刚参加完海试的团队成员、哈尔滨工程大学博士生王蕴聪说，“我们在海上一漂就是一两个月，赶上风急浪高，站都站不起来，常常吐一口，记一笔数据。”

“技术从研发到落地应用是一条漫长的路。我们会在路上经历九九八十一难，也会在过关斩将中逐渐成熟。”孙大军的这番话，团队几乎无人不知。

“这种坚韧不拔的精神，指引着团队一步步走到今天。”团队成员、哈尔滨工程大学教师韩云峰回忆，“10余年前，团队承担一项国家重点项目，要为科考船研发一款定位系统。我们明明在实验室已经做了大量实验，都没有问题，可一下海就搜不到信号。连轴转几天调整参数，大家都快支撑不住了，孙大军却没有抱怨，带着我们反复排查，硬扛了下来。”

关关难过关关过。近年来，团队一次次闯进我国乃至世界水声领域的“无人区”，一次次实现从原始理论到技术研发、再到实际应用的全链条创新。未来，他们将继续砥砺前行，乘风破浪。