作者:刘如楠 来源:中国科学报 发布时间:2021/2/22 16:58:01
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刘烨瑶:静水流深
——记2020中国科学院年度先锋人物刘烨瑶

2020年10月至11月海试期间,刘烨瑶在调试水声通信设备 声学所供图

2020年10月至11月海试期间,刘烨瑶在调试水声通信设备 声学所供图

 

在已知海洋的最深处马里亚纳海沟,没有阳光,没有如浅海一般丰富的生物,更远离陆地与船只的喧嚣。

从海面上一路向下至海底需要三四个小时,在陆地上,这是珠穆朗玛峰再叠一座西岳华山的高度,坐在“奋斗者”号潜水器球舱里,中国科学院声学研究所(以下简称“中科院声学所”)高级工程师刘烨瑶一直紧盯着屏幕,利用潜水器的“眼睛、耳朵”——水声通信系统和前视成像声呐,避开海底山、淤泥和潜流,寻找最适合坐底的区域,并向母船汇报。

终于,深度计的指针停留在10909米,坐底成功!

从“蛟龙”号、“深海勇士”号一路走来,刘烨瑶从老一辈人口中的“娃娃兵”成长为了“老将”。工作16年来,这是令他最有成就感的事,“我非常非常荣幸,实现了心里一直以来的一个梦想。”

 

寻梦

寻找梦想的过程也像是下潜的过程,穿透了层层海水的阻隔。

对于这个“80后”而言,童年的物质生活还有些匮乏。又一次拆坏了家里的闹钟,为数不多的玩具也被反复拆装后,刘烨瑶总想找点新鲜玩意儿。

父母是国企的技术员,家里堆满了相关的书籍。机械原理、结构分析、制造工艺等等,无聊的时候他会挨个翻看,内容自然不懂,只对某些有趣的字词、插图有模糊的印象。

科学家、工程师,这些在那时很“厉害”的梦想刘烨瑶也有,可他们具体是做什么的?他全然不知。与其说是梦想,不如说是一时兴起的念头,是与伙伴玩耍争论时随口而来的一句玩笑。

直到进了声学所,这个梦想才逐渐清晰起来。

工作从调电路板、画图纸开始,如何避免短路、调整合适的电压,如何选择零部件,都是需要琢磨的问题。慢慢地,他可以独立调试电路板,并与软件进行配合,然后进行整机测试工作。

中科院声学所研究员、刘烨瑶的“师父”兼领导朱敏眼里,“这个新来的小伙子踏实、有主动性、爱琢磨,交给他的事情做完,还会自主扩充相关的知识库。”

“是时候考验他一下了。”朱敏心想。于是,刘烨瑶接到了单独设计、调试避碰声呐的任务,顾名思义,它通过发射声波来探测障碍物,以避免碰撞,通常安装在潜水器的不同方向上,功能和原理并不复杂。

但麻雀虽小,五脏俱全。什么时候发射?发射间隔多久?如何处理干扰信号?不同避碰声呐的信号如何协调?接收到数据后,怎么和整个潜水器的数据交互……这都是需要平衡考虑的问题。

做完这项任务,他成长了许多。通过日复一日地解构“牛头”“牛腿”,终于体会到了各个“器官”协调运行的精妙,体会到了“牛”的全貌。“第一次有了整体、系统的概念。这时再看潜水器的组成设备,都变得容易理解起来。”刘烨瑶说。

 

难题

2009年,“蛟龙”号在南海进行海试。作为团队里最年轻的人,刘烨瑶被安排下潜。他回忆,在非沿海城市长大,不会游泳,也没学过潜水,心情不免有些紧张,可眼前的任务容不得他想太多,注意力全都被水声通信系统吸引着。

这次下潜很不顺利,“蛟龙”号与母船无法建立通信,不得不一直漂在海面上,密闭的环境和不断散热的设备使舱内的温度、湿度迅速升高。处在晃动的“桑拿房”中,他的衣服很快湿透,脑袋也晕晕沉沉,在这样的环境下,也坚持开展了潜水器与母船的首次水声通信测试。

“蛟龙”号研制试验期间,类似的困难频频碰到,如今看来不值一提的问题,对当时毫无基础的团队来说都是大麻烦。由于国外的技术封锁,只能摸着石头过河。

一次,从国外采购的一个声学设备出了问题,需要厂商的工程师来做技术指导和维修。不巧的是,那位工程师正在休假,调试只能等到他休假后才继续。

“技术受制于人,非常被动。”刘烨瑶说。因此,我国计划研制4500米海深的“深海勇士”号载人潜水器。

这一次,有了研制经验的刘烨瑶担任主任设计师,负责声学系统硬件设计及母船声学系统改造工作。

通常,潜水器下潜前,首先要将母船上的、用于接收信号的换能器通过吊臂和电缆布放到水下几百米的地方,使其远离海面的噪声,精准接收信号。这么做的缺点也很明显,“船大难调头”,何况还拖着长长的电缆和水下换能器,速度也很受限。

“若是把换能器放在母船肚子里,再安装个‘电梯’,使用时降下去,不用时升上来,不就能保证母船的灵活性,同时减少布放时间和人力了吗?”团队里有人给出了解决办法。

“这样做换能器离母船太近,噪声会淹没信号。”反对的声音也不无道理。

刘烨瑶想,“可以通过改进算法,从杂乱的噪声中高效提取、处理有用的信息。”最终,他们解决了吊放方式干扰母船航行的难题。

 

深流

在同事们眼里,刘烨瑶“做”的比“说”的多,在外海试时更是如此。

在广州的总装现场,船坞抽干了水,留下2、3公分的淤泥,要安装设备,只能蹚泥作业。“他当时穿着日常的鞋裤,毫不犹豫地就下去了。”中科院声学所助理研究员郭卫振说,后来在海试时,船底的换能器阵出了问题,只能通过竖井下去检修,当时有7、8个人都在现场,他还是冲在最前面。

海上的天气变化无常,海况好坏也全凭运气。一次,3、4米高的海浪接连打来,船上的金属舷门已经变形,甲板上满是积水,广播紧急通知,所有人不要去后甲板。“有声学设备还在甲板上,”想到这儿,刘烨瑶坚持带领团队去取。

中科院声学所助理研究员汪伟回忆,刚到后甲板,衣服、鞋就被打湿了,装设备的航空箱已经散架,趁着海浪的间隙,大家踉跄取回了设备。

有张照片一直存在郭卫振的手机里,舍不得删。拍摄时间是凌晨4点,在探索二号母船上,地上摊着几个打开的工具箱,一些物料包装还没来及收拾,这些物品的中间,是盘腿席地而坐、背靠柱子打盹儿的刘烨瑶。

“第二天我们即将随其它母船海试,而探索二号要去执行新的任务,汇合时间只有一天,要保证声学系统正常运行,只能加班加点调试。刘总忙完自己的工作也不回休息室,为了随时解答我们遇到的问题,就这么陪到最后。”郭卫振说。

2020年6月29日凌晨,刘烨瑶在“探索二号”母船上打盹 郭卫振供图

在刘烨瑶这个老党员的影响下,汪伟、郭卫振进所不久便提交了入党申请书,目前已是党员发展对象。

最近,刘烨瑶计划整理出声学系统的操作标准,以供科研考察使用。于他而言,工作、生活更像是深海中的水流,没有湍流,没有急波,绝大多数的时候是安静的流淌,设备出现的细碎问题和进度表上的任务引着他向前走。

提起技术细节,朱敏、刘烨瑶都可以滔滔不绝,可要是让他们讲经历的“故事”,描述心中的感受,便是一阵长长的沉默。

他们做的事不那么“日常”,也不为大多数人熟知。只是偶尔会有些高光时刻,比如“蛟龙”号获得了国家科学技术进步奖一等奖,或是“奋斗者”号的海底直播。就像潜水器到了海底,一下子把这个地方、这群人照亮了,他们被带到了公众面前,电视里、网络上,下潜的故事被反复传颂。

最近来采访的媒体不少,在声学所大猷楼的同一间屋子,关于自己和潜水器的事,刘烨瑶已经讲了好多遍。可面对着镜头和灯光,还是没能熟悉起来,他僵直着身子,几乎不动,双手交扣在两腿之间,保持了一个多小时。

镜头关闭,他长舒一口气,脸部的肌肉松弛下来,扭头扎进了走廊尽头的调试间。这里放满了机器、电缆、线路板,仅留下几条窄窄的过道,除了设备的声音和不时的讨论声,只剩下长久的安静。

 
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