茫茫大海深處，并非像傳說中那樣有燈火通明的“龍宮”，而是伸手不見五指，漆黑一片。在“龍宮”中探路，離開“聲納”就會寸步難行。海軍工程大學(xué)水聲電子工程實(shí)驗室，是全軍開展水聲工程裝備研究和培養(yǎng)軍用水聲工程人才的重要基地。3月中旬的一天，筆者走進(jìn)該實(shí)驗室，采訪了這些常年在水聲世界中探秘的科研人員。
大海把愛留給“聲波”
實(shí)驗室主任蔡志明教授撿起一粒小石子向水池丟去，“噗！”的一聲，一圈圈美麗的漣漪在水面蕩漾開來。張教授指著漣漪說：“我們把聲波在水中的傳播稱為水聲，水聲的傳播類似于漣漪，不同的是呈球形向外輻射。”雷達(dá)應(yīng)用的是電磁波，電磁波和光速相同，而聲波在空氣中的速度不過是電磁波的萬分之一，為什么舍快求慢，用聲波探測水中目標(biāo)？筆者提出了心中的疑問。
光和電磁波在空中可以說是“千里眼”，但是到了水里都成了“近視眼”。光在海水中的穿透能力十分有限，即便是最強(qiáng)的激光束也很難達(dá)到50米；電磁波的情況就更差了，由于水是電的良好導(dǎo)體，電磁波進(jìn)入水中很快就會以熱的形式消耗掉。相反，聲波能夠在水中遠(yuǎn)距離傳播。一枚幾公斤重的炸彈在深海爆炸，一萬公里以外都能夠收到信號。
第一次世界大戰(zhàn)中，為了應(yīng)對德國“U”形潛艇的威脅，協(xié)約國投入大量人力物力，開展水下探測設(shè)備的研究。
到第二次世界大戰(zhàn)時，聲納設(shè)備已經(jīng)得到長足發(fā)展，并在海戰(zhàn)中發(fā)揮出巨大作用。據(jù)統(tǒng)計，交戰(zhàn)雙方被擊沉的潛艇60%都是被聲納設(shè)備發(fā)現(xiàn)而后遭到打擊的。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種類型的水聲設(shè)備已經(jīng)成為海戰(zhàn)不可或缺的利器。
茫茫大海中捕捉最強(qiáng)“音”
大海充滿了活力，無時無刻不在演奏著“交響樂”。然而，在水聲專家聽來，大海的“交響樂”并非天籟之音。聲納發(fā)射的信號遇到海洋生物等同樣會產(chǎn)生類似于回波信號的干擾信號。這些干擾信號對水中目標(biāo)的探測會產(chǎn)生很大干擾。如何克服海洋混響背景的干擾，分離捕捉到需要的水聲信號，成為水聲研究人員關(guān)注的重點(diǎn)課題。
我軍水聲工程開拓者鄭兆寧教授，決定從水聲基礎(chǔ)理論研究著手，探尋海洋混響的內(nèi)在規(guī)律，破解這一科學(xué)難題。面對我國水聲工程研究起步晚的不利局面，鄭兆寧用3年時間完成了《水聲信號被動檢測與參數(shù)估計理論》一書，受到國際水聲界的高度關(guān)注。
隨后，鄭兆寧和同事又運(yùn)用海洋聲學(xué)環(huán)境建模、仿真等專業(yè)研究成果，主持完成了我國首臺綜合聲納測試設(shè)備等10多項科研課題，徹底改變了我國聲納測試設(shè)備的驗收手段和模擬訓(xùn)練的落后狀況。
長期以來，水聲研究人員一直采用統(tǒng)計建模的方法對海洋混響進(jìn)行分析處理。這種方法遠(yuǎn)不能滿足主動聲納發(fā)展的需要。蔡志明教授將基于動力學(xué)模型的非線性分析方法引入水聲信號分析，他對水池、湖泊、海洋混響進(jìn)行了大量科學(xué)試驗，在國內(nèi)首次構(gòu)建了海洋混響的非線性動力學(xué)建模方法，開辟了處理海洋混響干擾的新理論和新途徑。此項成果推廣應(yīng)用后將使我國聲納設(shè)備的技術(shù)性能得到明顯改善。
耳朵聽的聲波也能“看”
物體對光線的反射，在眼睛中成像，對于我們常人是再熟悉不過的事。然而聲波也能成像，不能不算稀奇事。
開發(fā)利用海洋，進(jìn)行海底測繪需要“看到”海底場景。而在伸手不見五指的海底，要想得到清晰的圖像，只能依靠聲波。因此，從聲納誕生起，人們就希望在聲納屏幕上看到目標(biāo)的真實(shí)圖像。
唐勁松教授是海軍培養(yǎng)的第一個博士后。博士后研究期間，他在國內(nèi)率先開展了某型聲納研究。由于在該領(lǐng)域取得的重要突破，唐勁松入選了中科院的“百人計劃”，成為國家“863”計劃某研究項目的主要負(fù)責(zé)人之一。
分辨率是圖像聲納最重要的技術(shù)指標(biāo)，分辨率越高，圖像越清晰。反之，分辨率低，就像沒有準(zhǔn)確聚焦的照片，模模糊糊。唐教授研究的課題采用全新的水聲信號采集處理技術(shù)，要求聲納平臺做勻速直線運(yùn)動，然而受海流等因素的影響，水中拖動的平臺不可能達(dá)到勻速直線運(yùn)動，如何進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償？在水聲傳播速度較慢的情況下如何達(dá)到信號不漏不丟呢？
唐勁松和同事們展開了長達(dá)4年的攻關(guān)，終于研制出我國第一臺某型聲納試驗樣機(jī)。試驗在美麗的湖中進(jìn)行，唐勁松和同事們白天采集數(shù)據(jù)，晚上分析處理，最后聯(lián)調(diào)的半個月，他們忙得連洗澡都顧不上了。當(dāng)顯示器上清晰地呈現(xiàn)出水下目標(biāo)圖像時，唐勁松和同事們歡呼起來。緊接著他們又從二維的平面圖像轉(zhuǎn)向三維的立體圖像研究，成功申報了國家“863”計劃課題。唐勁松帶領(lǐng)著同事們向著科技制高點(diǎn)繼續(xù)挺進(jìn)。(據(jù)解放軍報；劉海洋 劉迎軍)
