哈尔滨工程大学创新团队：用声波铸就探海利器

本文转自：人民日报客户端

郭晓龙 霍萍

存在数千年的北极冰川之下有哪些奥秘？全球温室效应对冰川消融有哪些影响？

带着诸多科研问题，搭载哈尔滨工程大学科研团队自主研发的多波束冰形探测声纳，哈工程“星海1000”极地探测无人潜器深潜于北极冰盖之下，让我国科研人员首次清晰地观测北极海冰冰底形态，获取了大量关键海洋信息。

研发这一探极“利器”的团队是获得2024年全国青年五四奖章的哈尔滨工程大学水声通信与定位技术创新团队。

团队研制的系列水声高端装备，能为万米之下的深海潜器精确定位，探幽极地冰层水下信息，打造深远海水下互联网……这是一支勇闯科研无人区、善于挑战极限的青年科教先锋队，团队成员发扬哈军工优良传统，树牢科技报国志、勇攀科学高峰，致力为国之重器打造探索深海极地的“千里眼、顺风耳”。

实现“大海捞针”和深海“通话”

水声通信与定位技术创新团队是一支充满青春动力的团队，研发了一系列水声领域“拳头”设备，使深海装备“耳聪目明”。

青春动力来源于国家需求。20多年前，中国的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。孙大军教授带领青年教师们从基础理论研究做起，实现了从原始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，团队历经10余年的不懈努力，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，认为不可能做到，但我们只要努力没有什么是做不到的。”团队郑翠娥教授说。

一路走来，团队展现了哈工程“智造”的技术实力。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”时代走到“电话机”时代。

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“WIFI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。

成为探索北极冰川的先锋

“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大步。”团队在殷敬伟教授带领下，将探索的目光瞄准极地，自2014年起，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，我国极地声学领域研究近乎于空白。团队面对未知的科研领域斗志昂扬，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，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。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纳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的技术支撑。

练就为国“听声”的定力

对于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。

由于团队开展的科研，多是水声领域的无人区，需要从零开始啃下硬骨头。在一次次从技术走向应用的磨砺中，团队积累了创新的经验和勇气，更打磨出坚守信念。

10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，就是抓不到信号，无法稳定跟踪。

连续调整了几天的参数，依然拿不到信号，在团队成员精神上都快支撑不住时，孙大军教授却坚定信念，废寝忘食地一遍遍反复排查问题、调整参数，终于解决了问题。

团队面向水声学科前沿和国家战略需求，深入远洋深海、海岛边陲，年均试验时间超200天。“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，一边呕吐一边为潜器深海定位做保障，近30天的科考结束时，平均每人瘦了十余斤。

深海试验周期长，常常要在海上漂一两个月。“这对我们的心理和生理都是一个挑战。”前不久刚参加完海试的博士生王蕴聪表示，有时候大家晕船晕得站都站不起来，有时由于注意力高度集中于观测试验进展，也会忘了晕船这事。

“学了水声就要干水声，要有为国倾听大海之声的定力。”殷敬伟教授常常对团队的学生们说。这对博士生贾亦真影响很深，她道出肺腑之言：“何其有幸，生于祖国日益强大的时代。国家需要的，就是我们水声学子应该干的。”