“奋斗者”号深潜，万米深海传来“中国之声”!揭秘背后故事( 四 )
在茫茫深海，“奋斗者”号深潜，如同一粒芝麻撒进了大海，如何确定它的位置?此时，“声音”成了最有效的信息传递方式。可以说，水声通信技术是载人深潜器与母船之间沟通的唯一纽带。朱敏告诉采访人员，水声通信可用的工作频率导致其数据率比较低，能够传输的信息量比较少。如何能在低频率下，尽可能多和尽可能快地传播信息?朱敏团队运用了一个关键的核心技术--相干通信技术，包括一整套从信号编码调制到信道自适应均衡和纠错编解码等技术构成的整体解决方案，来克服远距离传输带来的信号损耗，在信号微弱的情况下提取出有效信息。
“考虑到载人潜水器的应用，我们在通信系统中设计了六大功能。”朱敏告诉采访人员，在设计之初，这套系统就充分考虑到载人潜水器的各方面需求，比如潜水器与水面通话的语音功能、数据和文字传输功能。考虑到“一张图能顶千言万语”，为了让人们详细了解水下环境，朱敏和团队还在系统里设计了照片传输功能。同时，为了应对水底可能出现的复杂情况，这套系统还包括了一套摩尔斯码和扩频码，可在极其恶劣的噪声干扰下保证指令的传达。
从7000米到10000米的飞跃
百丈高楼，非一日垒成。“奋斗者”号水声通信技术骄人的成绩，是经过20年的科研积累，最终实现的一次飞跃。
在朱敏的办公桌上，摆放着一组模型，从上往下依次是“深海勇士”号、“蛟龙”号和“奋斗者”号，这代表着中国载人深潜发展的三个阶段。
中国深海水声通信的发展，也同样经历了“三步走”:2012年，“蛟龙”号深潜至海底7000米，当时水声通信以国内的“硬核”技术作为支撑，辅之以很少一部分的国外设备和零件;2017年的“深海勇士”号除了一个声呐外，从零件到技术已基本实现了国产化;及至2020年的“奋斗者”号，所有技术和零部件彻底实现了国产化。
“如果当年的‘蛟龙’号没有成功，就没有后面的‘深海勇士’号和‘奋斗者’号。”朱敏将“奋斗者”号的成功归结为“蛟龙”号打下的坚实基础。“蛟龙”号的“7000米载人潜水器声学系统”是朱敏独立承担的第一个项目，最令他难以忘怀。因为那是一次“从无到有”的经历，也是任务最困难、科研周期最长的一个阶段--
2002年，一个和朱敏科研生涯相关的决定悄然落地。那一年，科技部将深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项，启动“蛟龙”号载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作。凭借一直以来优异的表现，年仅32岁的朱敏从2003年开始担任国家“十五”863重大专项“7000米载人潜水器”的副总设计师、声学系统负责人，主要负责载人潜水器声学系统的总体设计。
接手这个工作，朱敏深感责任重大。在陆地上，通信依靠电磁波可达光速。但电磁波只能深入海水几十米，在几千米的深海完全没有用武之地。只有声波，在海水中可以传播很远，水声通信技术因此应运而生。水声通信，这是一项在水下收发信息的技术，它的工作原理是先将文字、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后，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。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，并进行海洋监测。
由于水声通信技术的敏感性以及巨大的应用价值，国外长期将之列为禁止出口中国的高技术产品。上世纪90年代初，有一次我国863计划访问团在法国考察，当中国专家谈起水声通信技术时，法国人连连摇头说:“关于水声通信技术，一切免谈!”
阻碍也是奋起的动力。当时，国外水声通信领域的主流技术是水声电话，我国的科研人员完全可以选择这个领域攻坚。但是，为了能在完成研发后仍保持在国际上的先进性，朱敏在导师朱维庆的带领下，选择了研发当时具有较好技术基础但还不成熟的高速数字水声通信技术方案。这是一个“冒险”的决定，因为当时这个技术在国际上还处于实验室阶段，相当不成熟。为了这个决定，朱敏和团队开始走上了一条艰苦卓绝的科研之路。
如何在复杂的海水环境中有效提取信号?“蛟龙”号潜入深海数千米，如何与母船保持联系?在对比国外相关技术，同时考虑“蛟龙”号实际需求的基础上，朱敏带领的声学所团队日夜奋战在实验室里，花了两年多时间突破了关键核心技术，自主研发水声通信系统的核心设备--水声通信机，并制定出了通信机的具体技术方案，即采用了相干水声通信、非相干水声通信、扩频水声通信、水声电话四种通信技术手段，使之能够在不同的水声环境下实现图像、文字、指令等数据的即时传输。朱敏形象地比喻，这是将水下通信功能由“水下电话”升级成了“水下QQ”。
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