“大海撈針”、深海“對話”，他們做到了

地球上存在數千年的幽藍色純凈的北極冰川之下有哪些奧秘？全球溫室效應之下對冰川的消融有哪些影響？

帶著這些長期困擾全球科學家的疑問，2023年，搭載哈工程科研團隊自主研發的多波束冰形探測聲納，哈爾濱工程大學“星海1000”極地探測無人潛器深潛于北極冰蓋之下，我國科研人員首次清晰地觀測北極海冰冰底形態，獲取了大量關鍵海洋參數信息，豐富了北極海洋信息數據庫，為有效應對全球氣候變化對我國的影響提供數據支撐。

研發這一探極“利器”的團隊就是獲得2024年全國青年五四獎章的哈爾濱工程大學水聲通信與定位技術創新團隊。

哈爾濱工程大學水聲通信與定位技術創新團隊。受訪者供圖

讓水聲通信從“對講機”時代走到“電話機”時代

20多年前，中國的水下裝備安裝的水聲定位系統基本依賴進口，中國的深海水下定位技術基本處于空白。為了改變這種受制于人的局面，哈爾濱工程大學教授孫大軍帶領青年教師們從基礎理論研究做起，一步步穩扎穩打，實現了從原始理論到技術研發再到實際應用的全鏈條科技創新。

“起初，國外同行得知我們的技術目標是相當于‘大海撈針’的亞米級目標定位，都覺得不可思議，認為這是不可能做到的，但我們認為中國青年只要努力沒有什么是做不到的。”哈爾濱工程大學教授鄭翠娥從2004年師從孫大軍讀研起就參與了深海水聲定位系統的研究。

團隊從零開始奮起直追，多次與外國設備同船競技。如今，團隊研發的多型深海高精度水聲定位系統已經裝配于多數中國科考船上，為深潛探淵數千米的“蛟龍號”“深海勇士號”和坐底萬米的“奮斗者號”“悟空號”裝上目光如炬的“眼睛”，為眾多國之重器研發的水聲定位系統可以精準定位范圍在1米以內的目標，助力中國人自立自強實現“五洋捉鱉”的夢想。

要讓國之重器在深海之下不但“看”得準還要“聽”得清。哈爾濱工程大學教授喬鋼帶領青年骨干針對水下復雜環境對聲信號傳播的嚴重影響，水聲通信在質量、效率和組網能力等方面難以滿足探索海洋需求的難題，發明了水下多用戶、全雙工的水聲通信方法，并研制了國際上首創的具有全雙工通信能力和組網能力的水聲通信機，解決了過去水下聲通信中收發不能同時進行的問題，讓水聲通信從“對講機”時代走到“電話機”時代。

團隊致力于“透明海洋”建設，提出多項原始創新性技術，取得了國際領先水平的研究成果，使水聲通信網絡與固定海底通信網絡相互補充，開展區域內觀測設備的聯合作業，構建水下“WIFI網絡”系統，實現多參數、多站位同步聯合觀測，大幅提升“海洋感知網”的觀測能力。

成為探索北極冰川的開路先鋒

“每完成水聲領域一項技術突破，就可以推進海洋強國建設與海洋命運共同體建設前進一大步。”團隊在哈爾濱工程大學教授殷敬偉帶領下，不斷開拓創新，將探索的目光瞄準極地，自2014年起，在國內率先開展冰下聲場特性及冰下探測與通信技術研究，尤其是跨冰層介質的冰下通信、探測與定位一體化技術。

由于北極海域覆蓋著厚厚的冰蓋，開展冰下水聲科研難度極大，且我國極地聲學領域研究近乎于空白，團隊面對未知的科研領域不但沒有退縮，反而斗志昂揚，殷敬偉帶領團隊冬天冒著低溫嚴寒破冰做測試，開展極地特殊環境中水聲技術的基礎理論、關鍵技術和設備研制方向的開拓，牽頭啟動了相關重大專項論證，多次組織實施冰下聲學試驗，驗證相關理論模型和關鍵技術，有力推動了我國極地聲學領域的技術發展。

“極地聲學試驗到底應該怎么做？怎么獲取更有價值的試驗數據？”為了獲取極地水聲第一手的研究數據，2018年，團隊選派哈爾濱工程大學教授韓笑跟隨“雪龍”號進行科學考察，采用團隊自主研發的實驗儀器設備，開展極地冰下噪聲場、聲傳播特性、冰下水聲通信等方面的研究，圓滿完成極地冰下聲學試驗，揭開北極聲學的神秘面紗。

極區海水不同深度的溫度、鹽度、葉綠素等海洋參數信息是研究北極海洋物理、化學及生物演化過程的關鍵，獲取北極海冰的形貌特征，尤其是冰蓋下方的冰形冰貌，對研究北極海冰融化機理有重要的意義。

然而，當前對北極海冰冰貌探測多基于衛星等表面觀測手段，對冰蓋下方的冰形冰貌探測一直缺少有效手段。團隊馬不停蹄地投入到對北極海冰的研究探索之中，不斷取得新的突破，自主研發的多波束冰形探測聲納開展冰下冰形冰貌探測，為人類探索極地未知領域提供了有力的技術支撐。

練就為國“聽聲”的定力

由于團隊開展的科研，幾乎都是中國乃至世界水聲領域的無人區，需要從零開始啃下硬骨頭，這也往往練就了團隊一副“好牙口”；并且團隊承擔的往往是涉及國之重器實際應用的“硬核”技術項目，這就使團隊練就了一身“硬功夫”。

面對重壓，哈爾濱工程大學教授孫大軍常說：“從技術到應用有一段漫長的路要走，就像西天取經，你已經身懷絕技，但還要經歷九九八十一難，才能在過關斬將中逐漸完善。”

這些話讓哈爾濱工程大學教授鄭翠娥深有感觸。10余年前團隊承擔了一項國家“863”項目，為科考船研發超短基線定位系統。系統明明在實驗室里已經經過了無數次的原理計算、水池實驗，都沒有問題，可是到了復雜多變的深海環境，放下水后就是抓不到信號，無法穩定跟蹤。

大家連續調整了幾天的參數，依然拿不到信號，在團隊成員精神上都快支撐不住時，孫大軍卻堅定信念，始終不放棄努力，廢寢忘食地一遍遍反復排查問題、調整參數，終于解決了問題。

深入遠洋深海、海島邊陲，年均試驗時間超200天，寒來暑往，每逢年關佳節只能在海上湖上船上遙寄對家人的思念。“奮斗者”號在2020年成功坐底萬米之下的馬里亞納海溝時，團隊成員承受著惡劣海況暈船帶來的身體不適，一邊嘔吐一邊為潛器深海定位做保障，近30天的科考結束時，平均每人瘦了十余斤。

深海試驗的周期都很長，常常要在海上一漂就是一兩個月，“這對我們的心理和生理都是一個挑戰”，前不久剛參加完海試的哈爾濱工程大學博士生王蘊聰表示。深海中往往會遇到風高浪急的惡劣海況，有時候大家暈船暈得站都站不起來，常常是旁邊放一個桶，“吐一口，記錄一筆數據”，由于注意力高度集中于觀測試驗進展，有時也會忘記了暈船這回事。

殷敬偉常常對團隊的學生們說：“學了水聲就要干水聲，要有為國傾聽大海之聲的定力。”這對哈爾濱工程大學博士生賈亦真影響很深，“站在巨人肩膀上的我們要接過前輩們的接力棒，只要是國家需要的，就是我們水聲學子應該干的！”