“万米的海底 ， 妙不可言 。 ”
2020年11月10日8时12分 ， “奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟 ， 刷新了我国载人深潜的新纪录 ， 三位潜航员在地球最深处向国人直播海底世界 。
潜航员如何跟海面上的人们直播交流？在漆黑一片的深海 ， “奋斗者”号怎么躲避障碍物？这些都能在中国科学院声学研究所东海研究站找到答案 。
5月22日 ， “走进声学世界·探索声音奥秘”2021年公众科学日活动在这里举办 。 “奋斗者”号高仿真模型、科普舞台剧表演、科普讲座、趣味实验、潜航员分享会等 ， 让参观的上海中小学生近距离感受声学魅力 。
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中科院声学所东海研究站举办“走进声学世界·探索声音奥秘”公众科学日活动 。本图片均由澎湃新闻采访人员 张慧 摄
“奋斗者”号上的声学密码
“‘奋斗者’号下水后 ， 往哪走？怎么走？”在“奋斗者”号高仿真模型旁 ， 有参观学生向中科院声学所副研究员童晖提问 。
在陆地上 ， 人们有导航软件帮忙 ， 但是海水会阻碍电磁波远距离传播 ， 意味在深海中 ， 信号失效了 。 因此 ， 声波成了潜水器的通讯导航利器 。
童晖说 ， 在深海里 ， 声学多普勒测速仪、定位声纳、惯性导航等设备共同帮助潜水器定位导航 。 定位声纳告诉潜航员现在在哪儿 ， 母船安装定位声纳基阵 ， 潜水器安装应答器 ， 它们之间借助声波互相喊话；多普勒测速仪利用多普勒效应测量潜水器的行驶速度 ， 以及潜水器下方的海流速度 ， 经过运算 ， 就能得出潜水器的轨迹 ， 让潜水器和母船知道对方的位置 。
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参观学生与“奋斗者”号模型合影
露在潜水器外面的多种声纳设备 ， 也发挥着不同的功能 。 前视成像声呐好似“眼睛” ， 负责探测前方的目标和海底地貌；避碰声纳安装在潜水器四周各个方向 ， 实时监测自己到各个方向障碍物的距离 ， 为潜航员提供“路况”信息 。
从“蛟龙”号、“深海勇士”号一路走来 ， “奋斗者”号的声学系统实现了完全国产化 ， 该系统由中国科学院声学研究所牵头研制 。
深海科学与信息技术研究室主任郭霖告诉采访人员 ， 声学导航是如今水下高精度导航的主要手段 。 此外 ， 载人潜水器的安全性非常重要 ， 潜水器下水后 ， 除了自身感知环境信息 ， 还有很多信息要靠母船支持 ， 进行信息交互就需要通信 。 水声通信是“奋斗者”号与海面母船之间沟通的唯一桥梁 ， 能够实现潜水器从万米海底至海面的实时文字、语音和图像传输 。
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参观学生观察超声乳化实验
让声学实验可玩可看可体验
水和油不能互溶 ， 在超声波的作用下 ， 水和油混合形成乳白色的液体 。 看到这一幕 ， 有学生感到神奇又疑惑 ， 这能有什么应用？工作人员解释说 ， 超声乳化可用在化妆品的制造中 。
在趣味声学实验区 ， 东海研究站设计开发了10余项趣味声学互动实验 ， 除了“油和水的交融”——超声乳化 ， 还有“看见你的声音”——声音特性、“云里雾里”——超声雾化、“污垢杀手”——超声清洗、“神奇悬浮术”——超声悬浮、“广场舞神器”——超指向性声源等 。 通过一个个神奇而又震撼的声学现象 ， 无所不在的声音变得看得见、摸得着、玩得了 ， 参观的中小学生们能亲身体验声学科学 。
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参观学生敲击薄板 ， 观察克拉尼图形 。
为什么要设立公众科学日向学生开放？郭霖表示 ， 深海探索是一个系统工程 ， 除了潜水器 ， 还有信息支持系统、船等各种各样的海洋仪器装备 ， 这需要许多科学家和工程师一起攻坚克难 。 海洋强国目标的实现需要一代代人的接力 ， 如果孩子们从小接触海洋科学 ， 并对此感兴趣 ， 借助日益开放的信息 ， 他们就能更早了解海洋、关注海洋 ， 并积累知识、为日后打下良好基础 ， 很多科学大家的经历就是如此 。
郭霖说 ， 地球表面71%被海水覆盖 ， 想了解地球 ， 就必须充分了解海洋 。 气候问题、环境问题中 ， 海洋在其中占据了很大比重 。
他还提到 ， 如今人类有移民火星的想象 ， 有没有可能在将来也移民海底？要去海底生活 ， 就要将海底建设得像陆地一样；还有旅游观光、海底采矿……这一切的发展 ， 全部要靠技术的支撑 。 “如果年轻一代可以在人生更早阶段介入、参与海洋科学 ， 对国家整个海洋科学的发展 ， 应会有很大的促进” 。
【定位导航|“奋斗者”号如何深海定位导航？公众科学日一起探索声音奥秘】(本文来自澎湃新闻 ， 更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)
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