科学视点

静水流深——记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。中科院声学所供图

  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,远离陆地与船只的喧嚣。

  从海面一路向下至海底需要三四个小时,在陆地上,这是珠穆朗玛峰顶上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

  寻找梦想的过程就像是下潜的过程,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。

  直到走进中科院声学所,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,刘烨瑶可以独立调试电路板,并与软件配合,进行整机测试工作。

  在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,刘烨瑶成长了许多。通过日复一日地解构“牛头”“牛腿”,他终于体会到了各个“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成员,刘烨瑶被安排下潜。他回忆,自己在非沿海城市长大,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,刘烨瑶的衣服很快湿透,脑袋也晕晕沉沉,在这样的环境下,他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,类似的困难频频出现。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,团队只能摸着石头过河。

  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,留下两三厘米的淤泥,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,当时有七八个人在现场,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,三四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,大家踉跄着取回了设备。

  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得及收拾,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他母船海试,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。

  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地流淌,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,在中科院声学所大猷楼的同一间屋子里,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,他仍然僵直着身子,双手交扣在两腿间,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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