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系统|为“奋斗者”号奋斗的“90后”

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系统|为“奋斗者”号奋斗的“90后”
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2020年12月26日 ， 第五届“中国制造日”全国主会场活动“大国重器”板块圆桌论坛上 ， 中国科学院声学研究所工程师、“奋斗者”号海试队员廖佳伟起身与大家打招呼 。 中青报·中青网采访人员 陈剑/摄
一个大约长6米、高3米的潜水器模型此刻正静静地陈列在中国科技馆 。 这是“奋斗者”号全海深载人潜水器高仿真模型 。 2020年11月10日 ， “奋斗者”号成功坐底马里亚纳海沟 ， 创造了10909米的中国载人深潜新纪录 ， 标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平 。
“奋斗者”号科普展开幕首日 ， 中国科学院声学研究所工程师、“奋斗者”号海试队员廖佳伟化身讲解员 。 这位出生于1993年的年轻工程师2019年6月来到中科院声学所工作 ， “奋斗者”号声学系统的研制和总装、联调及试验占据了他在声学所的最初两年 。
2020年9月底 ， 他结束了总装联调和各类测试工作 。 当年10月10日 ， 上百名科研试验人员分两批乘坐科考船前往已知地球海洋最深处——马里亚纳海沟 。 在那里 ， 潜航员坐进“奋斗者”号潜水器 ， 13次下潜大海深渊 ， 其中8次突破1万米 。
“奋斗者”号是我国“十三五”国家重点研发计划的核心研制任务 ， 由多家单位近千名科研人员组成的研发团队历经5年艰苦攻关 。 仅中科院 ， 就有所属10余家单位参与 。
在马里亚纳海沟的海试中 ， 中科院声学所派出5位专家 ， 其中就包括曾承担“蛟龙”号、“深海勇士”号多次下潜工作的“奋斗者”号副总建造师刘烨瑶 。
尽管这次还没有机会亲自来到马里亚纳海沟的最深处 ， 但是廖佳伟也见证着“奋斗者”号总装 ， 在一次次水池测试、湖试、海试中 ， 他陪伴着“奋斗者”号 ， 也跟“奋斗者”号一同成长 。
作为最熟悉“奋斗者”号的研究者之一 ， 廖佳伟向前来参观的人详细介绍着它的声学系统——这是“奋斗者”号能在万米深渊中能“听”、能“说”、能“看”的关键 。 在此前的测试过程中 ， 一旦声学系统不能正常运行 ， 整个测试都要先暂停 ， 等待排除故障 。 要保障潜水器的安全性 ， 声学系统更是关键中的关键 。 这也赋予了参与测试的廖佳伟等声学系统工程师更重的责任 。
“奋斗者”号主体由白色和绿色组成 。 出于减少阻力的需要 ， “奋斗者”号的外观圆溜溜的 ， 有人亲昵地形容它为“大头鱼” 。 廖佳伟介绍 ， “奋斗者”号的声学系统包含9种18部声纳设备 。 大脑门上的黑色长条 ， 就是多波束前视成像声纳 ， 被称为国产化的大眼睛 ， 可以实现水下超视距观测 。 还有小巧的避碰声纳设备 ， 在潜水器上一共安装了7个 。 它可以实时监测“奋斗者”号到各个方向障碍物的距离 ， 避免碰撞 ， 正下方的避碰声纳还能提供潜水器距底高度数据 ， 用于控制定高航行 。
还有潜水器两侧扫描海底地形、绘制等高等深图的测深侧扫声纳 ， 以及声学多普勒测速仪、定位声纳及惯性导航等设备相集成的组合导航系统为“奋斗者”号的巡航作业助力 。 借助组合导航系统和声纳设备 ， “奋斗者”号潜航员仅用了半小时便成功取回了此前布放在万米海底的3个水下取样器 ， 成功实现“海底捞针” ， 并通过水声通信机将取样画面回传至母船 。
在第五届“中国制造日”全国主会场活动现场 ， 为了让观众对万米载人潜水器的工作环境有概念 ， 廖佳伟说：“全世界最深的地方马里亚纳海沟 ， 最大深度在1.1万米左右 ， 这相当于珠穆朗玛峰顶上再叠一座西岳华山的海拔高度 。 ”他进一步解释 ， 这种长距离的载人深潜 ， 首先要保证的就是潜水器与母船的实时通信 ， 让母船知道潜航员是否安全、潜水器的位置、潜水器在海底的状态等 。 此外 ， 由于电磁波在海水中的衰减很快 ， 通常使用的北斗、GPS等导航定位系统在水下统统失效 。 声波成为水中探测、信息传输的主要手段 ， 这时就得完全依赖于声学系统 。
廖佳伟形容水声通信是潜水器的“微信”和“电话” 。 “在地面上打电话是利用无线电或者说电磁波的长距离传输原理 ， 但是在水下 ， 无线电是完全失效的 。 深海里水声可以实现远距离传输 。 作为‘奋斗者’号与母船‘探索一号’之间沟通的唯一桥梁 ， 水声通信系统将万米深渊的风景和声音带到了地球表面 ， 实现了潜水器从万米海底至海面母船的文字、语音及图像的实时传输 。 ”
廖佳伟分享了一个小故事 。 “上世纪90年代初 ， 曾有专家出国考察 ， 有一天中国的专家谈到水声通信的时候 ， 外国专家说什么都可以谈 ， 就是水声通信没得谈 。 因为它有更广阔的应用 ， 发达国家都禁止对中国出口这种技术 ， 所以我们要一直致力于研究水声通信” 。
说起“奋斗者”号实现全海深通信 ， “蛟龙”号和“深海勇士”号也绕不开 。 “蛟龙”号在2012年创造7062米的中国载人深潜纪录 ， “深海勇士”号4500米载人潜水器的国产化率进一步提高 。 从“蛟龙”号到现在的“奋斗者”号 ， 声学系统团队自2002年就开始了自主研发 ， 经过近20年的研发历程 。 “奋斗者”号上的水声通信系统完全国产化 ， 并突破了全海深难关 ， 技术指标更高 。
刚到声学所时 ， 廖佳伟还不知道自己参与的是什么样的项目 。 他从项目基础做起 ， 一步步熟悉系统和设备 ， 跟项目成员一起加班 ， 想办法实现规定的技术指标 。
直到第一次去了车间 ， 他看到一个“蛟龙”号的1:1模型 ， 特别激动 。 然后看着当时还是空架子的“奋斗者”号 ， 才知道自己参与了这么大的项目 。 “我特别自豪 ， 这是真正的大国重器 。 ”廖佳伟说 。
下潜深度从四位数到五位数 ， 不仅是简单的数字变化 。 突破这3000米 ， 是对未知的自然边界的探索 ， 更是对水声通信、合金材料、精密加工等技术的探索和挑战 。
在他看来 ， “奋斗者”号的研制成功 ， 显著提升了我国载人深潜的技术装备能力和自主创新水平 ， 推动了潜水器向全海深谱系化、功能化发展 ， 为探索深海科学奥秘、保护和合理利用海洋资源提供了又一利器 ， 为引导公众关心认识海洋、提升全民海洋意识、加快建设海洋强国作出了突出贡献 。
廖佳伟是陕西咸阳人 ， 正宗的西北汉子 ， 对水不算亲近 ， 甚至还有点怕 。 但是“奋斗者”号海试时 ， 动辄就要两三周 ， 最长一次他20天没上过岸 。
除了第一次出海时“蒙”了半天 ， 其他时间 ， 这位西北小伙儿很好地适应了海上生活 。 由于“奋斗者”号涉及的机构多 ， 比如20天的这次海试里 ， 做声学设备实验可能只有四五天 。 不过 ， 在船上有临时党支部 ， 也形成了一种新的文化：只有岗位 ， 没有单位 。 如果遇到海况特殊 ， 大家都会帮忙一起拉绳子、拖设备 ， 一切都为了“奋斗者”号 ， 不管你来自哪里 。
在海上 ， 廖佳伟曾经在日头暴晒的甲板上拷贝设备数据 ， 也曾经在漆黑的夜里布放和回收设备 。 他见过日出日落的美景 ， 也感受过暴风雨的猛烈 。
无论是在辽阔的海洋里 ， 还是在平静的湖水中 ， 在现场调试的工作人员压力都是非常大的 。 因为水声系统正常运作 ， 是潜水器下水的充分必要条件 。
【系统|为“奋斗者”号奋斗的“90后”】廖佳伟粗略地算过 ， 自己入职中科院声学所的最初400多天时间里 ， 有300多天都在出差 。 2020年年初遇到新冠肺炎疫情 ， 他3月穿着羽绒服从北京前往无锡 ， 8月初回来时 ， 短袖衫都是在当地新买的 。
虽然那段时间出差的日子多到“可怕” ， 但是廖佳伟觉得自己“特别高兴、特别自豪” ， 收获也特别大 。 他不光是积累了专业经验 ， 还有机会与不同机构、不同专业的专家交流 。 直到看到直播画面里 ， 自己那位曾经朝夕相处的“大头鱼”朋友成功坐底马里亚纳海沟 ， “10909米”也成了廖佳伟最刻骨铭心的数字 。
有人问 ， 地球上已经没有更深的地方可以下潜 ， 你们该怎么办？廖佳伟说 ， 深海万米之处是科研“无人区” ， 载人潜水器是进入“无人区”的科考利器 ， “奋斗者”号远远不是终点 ， 应该说 ， “我们刚刚打开了深海的一个门缝” 。
对于廖佳伟的科研生涯来说 ， “奋斗者”号的成功也只是开始 。
中青报·中青网采访人员 胡宁 来源：中国青年报

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