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中国科学报:勇探“中国深度”——中科院声学所 “蛟龙”号声学系统研发纪实
2013/01/16 | 作者:中国科学报 | 【 【打印】【关闭】

 

“蛟龙”号7000米海试现场回收

 
声学所海试团队
 
 
近期,中国大洋矿产资源研究开发协会在无锡组织召开“蛟龙”号载人潜水器子课题验收会。验收专家组一致认为由中科院声学研究所自行设计、自主研制的声学系统已在海上试验中得到了充分考核,各项性能指标满足合同规定的要求,同意通过子课题验收。
 
自2002年6月12日,科技部正式启动“7000米载人潜水器”重大专项以来,经过10年的研制与试验,这台名为“蛟龙”的7000米级载人潜水器表现出色,最大下潜深度达到7062米,创造了同类载人潜水器深潜作业的新纪录,使我国成为世界上第5个掌握大深度载人深潜的国家。7000米海试的成功,意味着我国具备了在占世界海洋面积99.8%的海域进行科学研究和资源调查的能力,圆了我国进军深海科考的梦想。
 
回顾10年来走过的艰辛历程,骄人成绩的背后,是中国深潜人长期不懈的努力,凝聚着中国科学家的智慧,凝聚着中科院声学所科研人员的心血和汗水。
 
在“蛟龙”号研制和下潜试验中,中国科学院声学研究所作出了重要贡献,声学所研究人员不仅自主研制成功了处于国际先进技术的高速数字化水声通信技术,而且全程参加了所有深潜试验。
 
中科院声学所及参研团队在重大专项实施中表现出色,载誉中国深海潜水试验。
 
从“蹒跚起步”到“中国创造”
 
2002年,“蛟龙”工程蹒跚起步。中国载人深潜队伍,在克服了资金紧张和国外技术封锁等重重困难后,从“一穷二白”直至超越所有对手的“7000米”。历经十年磨砺,“蛟龙”号从最初的50米到300米,再到1000米、3000米、5000米……终于实现了当初的承诺,创下世界载人深潜发展的“中国深度”。
 
伴随“中国深度”纪录的不断刷新,作为“蛟龙”号重要系统之一的声学系统逐步走向成熟,其中的关键设备水声通信机和高分辨率测深侧扫声呐都是声学所自主创新的成果,核心技术获得多项国家和美国发明专利,技术水平达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。
 
从“水声电话”到“数字通信”
 
奔腾入海的“蛟龙”有着敏锐的“眼睛”、“嘴巴”和“耳朵”,它们就是由中科院声学所负责研制的声学系统,包括水声通信机、高分辨率测深侧扫声呐、避碰声呐、成像声呐、声学多普勒测速仪、定位应答器、声呐主控器以及配套传感器等,为“蛟龙”号提供了通信、定位、测速、障碍物规避、目标搜索和地形地貌观测等功能。
 
声学系统中水声通信机和高分辨率测深侧扫声呐是声学所自主创新成果。水声通信机可将潜水器在水下的图像、数据、文字、语音等各种信息实时传输到母船上,母船的指令也可以实时地传给潜水器;高分辨率测深侧扫声呐可获得精细的三维海底地形和地貌。
 
经过3000米级和5000米级的海试测验,声学系统已臻完善。但为了保证7000米海试的顺利进行,声学所项目组成员做了大量细致的前期准备工作,对系统进行反复测试和改进,对可能出现的问题多次梳理,对各种紧急情况作出应急预案。
 
出发前,声学所特地召开动员和送行会,所长王小民表示,研究所是海试团队的坚强后盾,将为海试工作开展提供大力支持,并希望全体队员要充分作好思想和技术上的准备,接受艰苦工作和生活的挑战,确保7000米海试顺利完成。
 
他们的辛苦没有白费,他们没有辜负全所同志的期望。在16天的试验过程中,声学系统在海试中工作状态良好,保证了潜器与母船之间的实时通信联络,实时传输的图像、数据、文字、语音效果良好,在海试中发挥了重要作用,并且在世界上首次实现了海底7000米深度潜器和母船之间的图像传输,首次获得了马里亚纳海沟区域的高分辨率等深线图和侧扫图。
 
然而,在今天成功的背后也有一段艰苦的回忆。
 
2009年,“蛟龙”号载人潜水器进行1000米级海试第一阶段50米深度试验时,由于母船“向阳红09”有30多年的船龄,受船体噪声干扰,水声通信质量受到一定影响。为保证试验顺利进行,声学所参试团队顶住压力,客观分析,冷静应对,凭借扎实的技术基础和有素的应急处理能力,在船上连续奋战逾72小时,临时迅速开发了一套具有较强抗噪性能的模拟系统——“水声电话”,在复杂的噪声环境中开辟了一条“绿色通道”,保证了300米和1000米海区下潜试验顺利进行。
 
而今,“水声电话”已被高速数字化水声通信系统所代替,不仅实现了“千里传音”,还可以向母船传输图像、数据、文字和语音,为“蛟龙”号和母船之间架起了一条隐形的“电话线”,确保了水下和母船之间的实时通联。2012年6月24日,水下的三名潜航员还利用水声通信系统向遨游太空的神舟九号航天员送去祝福,实现了跨越海天的对话。
 
从“默默奉献”到“深潜精神”
 
中科院声学所作为“蛟龙”号副总师单位,负责声学系统的研制,先后有20余位同志参与了此项目。
 
朱维庆研究员是专项总体组成员,朱敏研究员是声学系统负责人、副总师。朱维庆已75岁高龄,虽然不能战斗在海试的第一线,可是他的心时时刻刻和“蛟龙”号及声学所团队在一起。每次到海试的关键节点,朱老都早早赶到声学所,和没去海试现场的项目组成员一起观看视频直播,见证历史性的一刻。
 
包括副总设计师朱敏在内的其他成员大都是“70后”、“80后”,他们继承了前辈们为国家不畏艰苦、无私奉献的精神。
 
海上伙食条件远不如陆上,再加上海试期间经常遭遇恶劣海况,很多人出现晕船反应,吃不下饭。南海的气温高,甲板被晒到80度的高温,站一会就汗流浃背,声学所的队员们仍然要一丝不苟地完成设备的布放、回收和巡查工作。下潜试验期间,声学所团队要早早开始准备,试验期间要全程值班,保障水声通信系统的正常工作,下潜试验完成后还要收拾设备,下载数据,对大量数据进行现场分析和处理。声学所团队是海试队中最繁忙的队伍。
 
为了深潜事业,海试队员们舍小家顾大家。
 
朱敏坚守在海试一线,无暇顾及家里怀孕待产的妻子。妻子患妊娠高血压紧急剖腹产时,朱敏还在海上紧张地试验,直到孩子出生几天后,才在船舶停靠避风锚地时得知这个消息;船回港后,赶回家看了一眼女儿又投入到海试中。
 
无独有偶,2012年7000米海试期间,工作人员刘烨瑶的孩子也出生了,不能陪在妻子身边的他,只能在海试全部结束后,匆匆赶回家里,给自己的宝宝一个迟到的欢迎。
 
2009年出海时,徐立军的儿子刚满月;2010年海试时,傅翔的儿子刚半岁;2011年海试时,张东升的儿子刚5个月。为了“蛟龙”号的试验任务,他们都义无反顾地投入到工作中,留下的是对家人的思念和亏欠。
 
为了让这些“前方的战士”没有后顾之忧,实验室和所在党支部的同事给予了家属积极的帮助和照顾,所领导也安排相关同志到家中走访慰问。
 
试航员杨波、张东升几年来多次参加下潜试验。尤其是杨波,虽然晕船反应严重,但仍坚持参加了每次创纪录的下潜试验。为了不让家人担心,杨波对家人只字未提他参加下潜的事情,直到2011年央视直播家人才知道。2012年7000米级海试中,杨波、张东升各参加两次下潜,个人最大下潜深度分别为7020米和7035米。
 
团队所有的成员都无怨无悔,默默奉献着,他们在用自己的行动实现着“能上九天揽月,能下五洋捉鳖”这一瑰丽而伟大的梦想。“团结协作、严谨求实、拼搏奉献、和谐共进”的中国深潜精神在他们身上得到了最好的诠释。
 
从“面向国家战略需求”
 
到“培养青年创新团队”
 
完成声学系统研制的是以朱维庆为指导、朱敏为项目组长的声学所“蛟龙”号声学系统科研团队。除朱维庆外,其他成员大都是“70后”、“80后”的“娃娃兵”,多是毕业没几年的硕士生、本科生。2009年海试时,这支由朱敏负责的声学系统团队还很青涩。在实施“863”计划重大专项7000米载人潜水器研制过程中,从实验室的理论分析、数值仿真到一次次的湖海试验,通过理论—实践—理论的过程,声学所自主研制的水声通信机逐渐达到世界一流水平,声学系统科研团队也在一步一步地走向成熟,成为领域内的创新领军人。
 
声学所在面向国家战略需求开展创新研究工作中,为培养我国声学领域青年创新团队交出了漂亮的答卷。
 
中科院声学所在所训“标新立异、一丝不苟、奋力拼搏、亲自动手”指引下,将不懈努力,精益求精,在浩瀚的深海里,在探索海洋的征程中,为我国载人深潜事业再立新功!
 
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