揭秘蛟龙号水声通信:法国人羞辱成为巨大动力



  • 2019-06-06
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揭秘蛟龙号水声通信:法国人的羞辱成为巨大动力“蛟龙”号声学团队合影(科技日报图片)2012年6月24日,一个注定将写入中国载人深潜历史的时刻。这天清晨,北纬10度59分,东经141度59分的太平洋海面上波涛翻滚。此时,中国首台载人深潜器“蛟龙”号正在母船“向阳红09”上进行着各项“热身”活动,准备执行我国载人深潜7000米海试第4次下潜任务。与此同时,在一万公里以外的北京,一位75岁的老人一大早就匆匆地从家里赶到中科院声学所实验室,目不转睛地盯着中央电视台现场直播镜头。北京时间5时29分,“蛟龙”号入水,开始下潜。通过水声通信机,“蛟龙”号和母船建立了稳定的通信联系,其各种数据持续传输到母船的指挥室,指挥部成员们密切关注着下潜过程。9时07分,“蛟龙”号潜至7020米,当试航员用通信机的水声电话功能向指挥部报告深潜突破7000米时,整个“向阳红09”沸腾了,海试队员们互相拥抱握手,庆祝“蛟龙”号创造了我国载人深潜的新纪录。随后,“蛟龙”号在作业过程中经水声通信机多次传回图像数据。15时57分,“蛟龙”号浮出海面返回母船,此次海试取得圆满成功。看到潜水器将语音、指令、文字、图像都顺利传回了母船,甲板上的“蛟龙”号副总设计师、声学团队负责人——中科院声学所研究员朱敏感觉“心里的一块石头终于落地了”。而此刻,在北京观看电视直播的花甲老人终于露出了轻松的笑容,他就是“蛟龙”号专项总体组成员、中科院声学所研究员朱维庆。尽管由于年龄原因,朱维庆没能去海试现场,但他对自己的弟子充满了信心。事实上,他的学生最终没让他失望。令朱维庆倍感欣慰地是,“蛟龙”号随后又进行了两次下潜试验,最大深度达到7062米,创造了国际同类作业型载人深潜器的新纪录。在这期间,水声通信系统工作稳定,数据、文字、图像、语音的传输效果良好,期间现场电视记者和文字记者还分别多次通过水声通信系统对试航员进行了语音采访和文字聊天。至此,由中科院声学所研制的这套高速数字水声通信系统,经过深海大风大浪的洗礼,成为了“蛟龙”号深海载人潜水器上的通信利器。与国外的载人潜水器声学通信系统相比,其功能和性能都首屈一指。在科技部有关“蛟龙”号载人潜水器海试工作总结报告中,这套具有完全自主知识产权的水声通信系统得到了科技部部长万钢的亲自批示和好评。水声通信让深海“更透明”神秘浩瀚的海洋一直是人类探索自然奥秘的前沿领域,蔚蓝的大海不断激发着人们的好奇心。随着人类开发和利用海洋步伐的加快,利用海洋信道进行信息传输的需求大大增加。陆地通信主要靠电磁波,但由于海水是电的导体,电磁波在海水中衰减得很快,这一利器到了水中特别是深海中却没了用武之地。而声波在海水中可以传播很远,因此水声通信技术应运而生。水声通信是一项在水下收发信息的技术。它的工作原理是首先将文字、语音、图像等信息经过编码、调制处理后,由功率放大器推动声学换能器将电信号转换为声信号。声信号通过水这一介质,将信息传递到远方的接收换能器,这时声信号又转换为电信号,经过放大、滤波和数字化后,数字信号处理器对信号进行自适应均衡、纠错等处理,还原成声音、文字及图片。迄今为止,水声通信是唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式,其自身的技术特点和独特优势,使它已经成为海洋资源开发和海洋环境立体监测系统中的重要技术之一,在海洋技术与海洋工程、灾害预防和环境保护、航海等领域具有重要的应用价值。朱维庆介绍说,依靠水声通信技术,可以实现对水下机器人的远程控制,还可在载人潜水器和母船之间实现无缆语音通话和数据传输。除此之外,在海洋环境监测和资源开发方面,水声通信技术发挥着不可替代的作用。“它可以及时快速地将海洋观测和监测数据传输到水面,进而提供给科学家进行研究分析,这对于海洋相关科学研究以及海洋污染数据监测意义重大。”朱维庆表示,水声通信技术为深海观测和研究提供了新的技术手段。“打个形象的比喻,有了水声通信技术,浩瀚无垠深不可测的海洋立即就变得‘透明’起来,大洋的各种观测数据可以实时地呈现在你的面前,这是人类认识深海、研究海洋技术手段的一次重大突破。”正因如此,水声通信技术是当今海洋高技术领域最前沿的技术之一,但由于水声通信技术的敏感性以及巨大应用价值,国外长期将之列为禁止出口中国的高技术产品,目前仍严格控制。忆及这点,今年已75岁高龄的朱维庆有着深刻的体会:上世纪90年代初,我国863计划访问团在法国考察,有一次当中国专家谈起水声通信技术时,法国人却声称“什么都能谈,就是水声通信不能谈!”20年过去了,这句话至今让朱维庆难以忘怀。从那时起,把中国的水声通信技术搞上去便成了朱维庆等水声研究人员的一大心愿。尽管我国的水声通信研究起步较晚,但朱维庆和同事自上世纪80年代起开始关注和跟踪这项海洋前沿技术,并为此一直积蓄着力量。
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