用声波铸就探海利器

霍萍

地球上存在数千年的北极冰川之下有哪些奥秘？全球温室效应之下对冰川的消融有哪些影响？

带着这些长期困扰全球科学家的疑问，2023年，搭载哈尔滨工程大学水声学院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于北极冰盖之下。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，丰富了北极海洋信息数据库，为有效应对全球气候变化对我国的影响提供了坚实的数据支撑。

研发这一探极“利器”的团队是一支充满朝气且敢于碰硬的团队——哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队。这支团队获得第28届中国青年五四奖章集体荣誉，他们始终“以祖国需要为第一需要，以国防需求为第一使命，以人民满意为第一标准”，深入贯彻落实习近平总书记视察哈尔滨工程大学时的重要讲话重要指示精神，发扬“哈军工”优良传统，多年来勇闯科研无人区，勇于挑战极限，致力为“国之重器”打造探索深海极地的“千里眼、顺风耳”。他们研发了一系列水声领域“拳头”设备 ，使深海装备“耳聪目明”；他们精准定位水下目标，让“大海捞针”变为现实；他们使设备能够准确收发深海信号，让海底也能“互通有无”。

实现“大海捞针”和深海“通话”

青春动力来源于国家需求。二十多年前，我国水下装备安装的水声定位系统基本依赖进口，中国的深海水下定位技术基本处于空白。为了改变这种受制于人的局面，哈尔滨工程大学孙大军教授带领青年教师们从基础理论研究做起，一步步稳扎稳打，实现了从基础理论到技术研发再到实际应用的全链条科技创新。

伴随着中国载人和无人深海潜器不断挑战极限、刷新记录，哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队也不断攻克技术难关。“起初，国外同行得知我们的技术目标是相当于‘大海捞针的亚米级目标定位，都觉得不可思议，认为这是不可能做到的，但我们认为中国青年只要努力，没有什么是做不到的。”团队成员郑翠娥教授说。她从2004年师从孙大军教授读研起就参与了深海水声定位系统的研究，并一直为之默默奉献。

一路走来，哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队奋起直追。现如今，团队研发的多型深海高精度水声定位系统已经装配于多数中国科考船上，为深潜探渊数千米的“蛟龙号”“深海勇士号”和坐底万米的“奋斗者号”“悟空号”装上目光如炬的“眼睛”，为众多国之重器研发的水声定位系统可以精准定位范围在1米以内的目标。

要让“国之重器”在深海之下不但“看”得准还要“听”得清，让中国的“耳朵”听懂大海的声音，这是几代哈工程水声人孜孜以求的夙愿。乔钢教授带领青年骨干针对水下复杂环境对水声信号传播的影响严重，水声通信在质量、效率和组网能力等方面难以满足探索海洋需求等难题，发明了水下多用户、全双工的水声通信方法，并研制了国际上首创的具有全双工通信能力和组网能力的水声通信机，解决了过去水下声通信中收发不能同时进行的问题，让水声通信从“对讲机”时代走进“电话机”时代。

致力于“透明海洋”建设，哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队提出多项原始创新性技术，取得了国际领先水平的研究成果，使水声通信网络与固定海底通信网络相互补充，开展区域内观测设备的联合作业，构建水下“移动网络”系统，实现多参数、多站位同步联合观测，大幅提升“海洋感知网”的观测能力。

做探索北极冰川的开路先锋

在哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队成员的眼中，中国的版图如同一支熊熊燃烧的火炬，而海洋国土就是擎起火炬的手柄。为了守卫和建设海洋国土，团队成员将自己的青春年华融入万里海天。

“每完成水声领域一项技术突破，就可以推进海洋强国建设与海洋命运共同体建设前进一步。”殷敬伟教授如是说。自2014年起，团队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，尤其是跨冰层介质的冰下通信、探测与定位一体化技术。

青春就是要敢打敢拼。由于北极海域覆盖着厚厚的冰盖，开展冰下水声科研难度极大，且我国极地声学领域研究近乎空白，团队面对未知的科研领域不但没有退缩，反而斗志昂扬。殷敬伟教授带领团队冬天冒着低温严寒破冰做测试，开展极地特殊环境中水声技术的基础理论、关键技术和设备研制方向的开拓，牵头启动了相关重大专项论证，多次组织实施冰下声学试验，验证相关理论模型和关键技术，有力推动了我国极地声学领域的技术发展。

“极地声学试验到底应该怎么做？怎么获取更有价值的试验数据？”为了获取极地水声第一手的研究数据，2018年，团队选派韩笑教授跟随“雪龙”号进行科学考察，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，圆满完成极地冰下声学试验，揭开北极声学的神秘面纱。

极区海水不同深度的温度、盐度、叶绿素等海洋参数信息是研究北极海洋物理、化学及生物演化过程的关键，获取北极海冰的形貌特征，尤其是冰盖下方的冰形冰貌，对研究北极海冰融化机理有重要的意义。当前，对北极海冰冰貌探测多基于卫星等表面观测手段，对冰盖下方的冰形冰貌探测一直缺少有效手段。哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队马不停蹄地投入到对北极海冰的研究探索之中，不断取得新的突破，自主研发的多波束冰形探测声呐开展冰下冰形冰貌探测，为人类探索极地未知领域提供了有力技术支撑。

一切为了祖国需要

对于哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队成员来说，选择了水声专业，就意味着要把“为船为海为国防、做人做事做学问”的忠诚与梦想刻入心灵、融入血脉、化为行动，他们始终不忘初心、牢记使命，团结奋进、挑战极限，坚守奋战于深海大洋、极地冰原的科研第一线，以青春之我奉献于青春之中国的海洋强国事业。

面对巨大的挑战与压力，孙大军教授常对团队成员说：“从技术到应用有一段漫长的路要走，就像西天取经，你已经身怀绝技，但还要经历九九八十一难，才能在过关斩将中逐渐完善。”十余年前，团队承担了一项国家863项目，为科考船研发超短基线定位系统。系统在实验室里经过无数次的原理计算、水池实验，都没有问题，可是到了复杂多变的深海环境，放下水后就是捕捉不到信号，无法稳定跟踪。大家连续调整了几天的参数，依然捕捉不到信号。在团队成员都快支撑不住时，孙大军教授却依然坚定地告诉团队成员：“坚持住，胜利就在眼前。”他带领团队成员一遍遍反复排查问题、调整参数，终于解决了问题。

在一次次从技术走向应用的磨砺中，团队成员不仅积累了经验，更打磨出坚守信念、吃苦耐劳的科研风格，成长为一批有着超强意志的水声人。

深海试验的周期都很长，常常在海上一漂就是一两个月，团队成员年均试验时间超二百天，寒来暑往，每逢节假日只能在海上湖上船上遥寄对家人的思念。深海实验中往往会遇到风高浪急的恶劣海况，人晕船晕得站都站不起来，常常是旁边放一个桶，吐一口，记录一笔数据，这对每个人的心理和生理都是挑战。“奋斗者”号在2020年成功坐底万米之下的马里亚纳海沟时，团队成员承受着恶劣海况晕船带来的身体不适，坚持为潜器深海定位做保障，近三十天的科考任务结束时，平均每人瘦了十余斤。

殷敬伟教授常常对学生们说：“学了水声就要干水声，要有为国倾听大海之声的定力。”这对博士研究生贾亦真影响很深，她道出肺腑之言：“我们何其有幸，生于祖国日益强大的这个伟大的时代！站在巨人肩膀上的我们要接过前辈们的接力棒，只要是国家需要的，就是我们水声学子应该干的！”。

对于哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队的成员来说，青春的意义就在于为了海洋强国事业，以冲锋的姿态勇往直前，让青春拼搏的印记闪耀在深海大洋和极地冰川。这支为国倾听大海声音的国家队，正青春，也必将永葆青春！