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上世紀90年代初，中國專家跟隨訪問團去法國考察，當談起水聲通信技術時，法國專家連忙這樣拒絕。那么水聲通信是什么？為什么要如此保密？隨著中國的綜合技術實力不斷提升，探索的足跡已從淺海延伸至深海。在這個過程中，離不開一件“大國重器”，載人潛水器。
去年，中國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器，成功在馬里亞納海溝坐底，創(chuàng)造了10909米的深潛新記錄，標志著中國深海探測能力已達到了世界頂尖水平。大家可能還記得，當時3位潛航員第一時間分享了各自的心情。在如今信息交互順暢無比的時代，這似乎是很平常的事。但實際上卻很復雜，用到了一項黑科技，水聲通信技術。正是借助水聲通信系統(tǒng)，“奮斗者”號實現(xiàn)了從萬米海底至海面母船的文字、語音及圖像的實時傳輸。
正如開頭提到的那一幕，在過去，國外將水聲通信技術列入禁止出口中國的清單。我們知道，手機等通訊工具，使用的是電磁波信號。電磁波可以說是近兩百年來人類最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，運用電磁波，人類實現(xiàn)了很多過去無法想象的夢想。不過，電磁波也有個缺陷，就是到了水里會衰減。尤其是遇到導電率強的水，比如含鹽量比較高的海水，衰減會更加厲害，無法遠距離傳播。標準海水的導電率是一般江湖水的千倍以上，如此高的導電率，讓電磁波在海水里很難實現(xiàn)遠距離傳送。到了萬米以下的海底，電磁波肯定無法使用了。
這里就必須使用“水聲通信”技術。水聲通信是在水下以聲波為載體，收發(fā)信息的技術，相比普通的通信，不同之處在于：把文字、語音等轉換成電信號之后，還要將電信號轉為聲信號。由于借助聲波傳輸信號，相比電磁波，水聲通信的傳輸速度非常地慢。早期的水聲通信采用模擬信號，會被海洋中的各種噪聲干擾。比如魚類產(chǎn)生的噪聲，各種船只產(chǎn)生的噪聲，還有海浪的聲音。要讓有效的聲波不被這些噪聲感染，其實是一個大難題。 過去，相關領域的專家一直沒有什么好的解決辦法。數(shù)字通信出現(xiàn)后，專家們借鑒了一種稱為跳頻通信的技術，成功解決了這個難題。所謂的跳頻，就是發(fā)送信號的頻率，不是固定不變，而是會按一定的規(guī)律，一定的速度，來回跳變。由于跳頻通信系統(tǒng)采用了比固定頻率多得多的頻點，因此具有良好的抗干擾能力。即便有一部分頻點被干擾，其它未被干擾的頻點仍然能正常通信。
專家們把這種技術運用到水聲通信中，有效地提高了信號傳輸質量。附圖2是通信圖，我們可以看到，奮斗者與母船之間是水聲通信，跟滄海號之間是藍綠光通信。當前，國際一流的水聲通信技術，可以遠距離接收清晰的語音信號。但只有少數(shù)強國才能做到。我們國家的水聲通信技術在國際上處于領先地位。通常，衡量水聲通信的質量有一個指標，就是通信速率與通信距離的乘積。在這個指標上，中國的成績要高于國際水平。用事實說話。在萬米水下，能做到清晰通信，能長時間停留并采樣，就充分展示出了中國深海潛航器的技術水平。類似“奮斗者”號這種大國重器，彰顯的是一個國家的綜合實力。 “奮斗者”號使用的水聲通信系統(tǒng)，是由中科院聲學研究所牽頭研制，并完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化。（附圖4是科研人員正在水池中進行試驗）讓我們?yōu)橹袊皧^斗者”號以及科研工作者點贊！ |
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