|
: q' e( E; I1 F" ` 澎湃新闻记者 张慧
. ~! |4 }( x: \3 v7 a4 y “万米的海底，妙不可言。”
, b: s4 v/ f/ l$ a 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。
* u& ~8 _3 R. R3 k* y7 N 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。 , r6 F( F$ C" ~0 ~
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。 
; {- N! g H5 \# f+ ^' b' W6 g 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记者 张慧 摄 0 H5 G* d& z4 M5 x+ t9 ~
“奋斗者”号上的声学密码
( r$ W4 h: k C3 K “‘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。 4 [' s F9 q3 `$ v: e% q! J7 ~3 {: d0 w
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。
- v% h3 R1 s% Q 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。 
2 d0 P5 T' ]7 R; j6 d 参观学生与“奋斗者”号模型合影 3 x2 p/ m, Q3 v. c
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。 7 u8 q9 T1 {& J- I
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。
( H% g0 i) T, K; t1 T+ s 深海科学与信息技术研究室主任郭霖告诉记者，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。  f- W# {( {7 L% }: z. a
参观学生观察超声乳化实验
- w: l" S+ [% u0 x, Q 让声学实验可玩可看可体验 / s; [2 F6 Q) w8 i' c
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。
. l) {. m# H( g' q/ [/ w 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。 
$ P6 I; F0 a3 C8 S1 E3 i 参观学生敲击薄板，观察克拉尼图形。 ; i; i4 S2 v" ~& D: O, e1 f; k# C
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。 . E# L/ Y8 i; l& I' {/ P; a, M: T
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。
% G7 \* T4 n& e1 P- E2 N 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”。 / n9 f1 i% v1 E2 w
责任编辑：巩汉语 ) A; l6 c8 G* w( m! H- ~8 E
校对：栾梦
/ R$ }: V- `- i' I! ?! P, c, `! `- K2 P. p y8 o t
) t8 W/ w2 D) o- E) S4 R
/ T+ d1 E' u6 I/ ?; l( h: s, t
1 h1 d) b5 R+ _5 E' x% _2 ~4 O2 {
| 
