靜水流深——記中國科學院年度先鋒人物劉燁瑤

        《中國科學報》 2021-03-19 14:45:13

        2020年10月至11月海試期間,劉燁瑤在調試水聲通信設備。 中科院聲學所供圖

        在已知海洋的最深處馬里亞納海溝,沒有陽光,沒有如淺海一般豐富的生物,遠離陸地與船只的喧囂。

        從海面一路向下至海底需要三四個小時,在陸地上,這是珠穆朗瑪峰頂上再疊一座西岳華山的高度。坐在“奮斗者”號潛水器球艙里,中國科學院聲學研究所(以下簡稱中科院聲學所)高級工程師劉燁瑤一直緊盯著屏幕,利用潛水器的“眼睛、耳朵”——水聲通信系統和前視成像聲吶,避開海底山、淤泥和潛流,尋找最適合坐底的區域,并向母船匯報。

        終于,深度計的指針停留在10909米,坐底成功!

        從“蛟龍”號、“深海勇士”號一路走來,劉燁瑤從老一輩人口中的“娃娃兵”成長為了“老將”。工作16年來,這是令他最有成就感的事,“我非常非常榮幸,實現了心里一直以來的一個夢想”。

        尋夢

        尋找夢想的過程就像是下潛的過程,穿透了層層海水的阻隔。

        對于這個“80后”而言,童年的物質生活還有些匱乏。又一次拆壞了家里的鬧鐘,為數不多的玩具也被反復拆裝后,劉燁瑤總想找點新鮮玩意兒。

        父母是國企的技術員,家里堆滿了相關的書籍。機械原理、結構分析、制造工藝等等,無聊的時候他會挨個翻看,內容自然不懂,只對某些有趣的字詞、插圖有模糊印象。

        科學家、工程師,這些在那時很“厲害”的夢想劉燁瑤也有,可他們具體是做什么的?他全然不知。與其說是夢想,不如說是一時興起的念頭,是與伙伴玩耍爭論時隨口而來的一句玩笑。

        直到走進中科院聲學所,這個夢想才逐漸清晰起來。

        工作從調電路板、畫圖紙開始,如何避免短路、調整合適的電壓,如何選擇零部件,都是需要琢磨的問題。慢慢地,劉燁瑤可以獨立調試電路板,并與軟件配合,進行整機測試工作。

        在中科院聲學所研究員、劉燁瑤的“師父”兼領導朱敏眼里,“這個新來的小伙子踏實、有主動性、愛琢磨,交給他的事情做完,還會自主擴充相關的知識庫”。

        “是時候考驗他一下了。”朱敏心想。于是,劉燁瑤接到了單獨設計、調試避碰聲吶的任務,顧名思義,它通過發射聲波探測障礙物,以避免碰撞,通常安裝在潛水器的不同方向上,功能和原理并不復雜。

        但麻雀雖小,五臟俱全。什么時候發射、發射間隔多久、如何處理干擾信號、不同避碰聲吶的信號如何協調、接收到數據后怎么和整個潛水器的數據交互……這都是需要平衡考慮的問題。

        做完這項任務,劉燁瑤成長了許多。通過日復一日地解構“牛頭”“牛腿”,他終于體會到了各個“器官”協調運行的精妙,體會到了“牛”的全貌。“第一次有了整體、系統的概念。這時再看潛水器的組成設備,都變得容易理解起來。”劉燁瑤說。

        難題

        2009年,“蛟龍”號在南海進行海試。作為團隊里最年輕的成員,劉燁瑤被安排下潛。他回憶,自己在非沿海城市長大,不會游泳,也沒學過潛水,心情不免有些緊張,可眼前的任務容不得他想太多,注意力全都被水聲通信系統吸引著。

        這次下潛很不順利,“蛟龍”號與母船無法建立通信,不得不一直漂在海面上,密閉的環境和不斷散熱的設備使艙內的溫度、濕度迅速升高。處在晃動的“桑拿房”中,劉燁瑤的衣服很快濕透,腦袋也暈暈沉沉,在這樣的環境下,他堅持開展了潛水器與母船的首次水聲通信測試。

        “蛟龍”號研制試驗期間,類似的困難頻頻出現。如今看來不值一提的問題,對當時毫無基礎的團隊來說都是大麻煩。由于國外的技術封鎖,團隊只能摸著石頭過河。

        一次,從國外采購的一個聲學設備出了問題,需要廠商的工程師來做技術指導和維修。不巧的是,那位工程師正在休假,調試只能等到他休假后繼續。

        “技術受制于人,非常被動。”劉燁瑤說。因此,我國計劃研制4500米海深的“深海勇士”號載人潛水器。

        這一次,有了研制經驗的劉燁瑤擔任主任設計師,負責聲學系統硬件設計及母船聲學系統改造工作。

        通常,潛水器下潛前,首先要將母船上用于接收信號的換能器通過吊臂和電纜布放到水下幾百米的地方,使其遠離海面的噪聲,精準接收信號。這么做的缺點也很明顯,“船大難調頭”,何況還拖著長長的電纜和水下換能器,速度也受限。

        “若是把換能器放在母船肚子里,再安裝個‘電梯’,使用時降下去,不用時升上來,不就能保證母船的靈活性,同時減少布放時間和人力了嗎?”團隊里有人給出了解決辦法。

        “這樣做換能器離母船太近,噪聲會淹沒信號。”反對的聲音也不無道理。

        劉燁瑤想,“可以改進算法,從雜亂的噪聲中高效提取、處理有用的信息。”最終,他們解決了吊放方式干擾母船航行的難題。

        深流

        在同事們眼里,劉燁瑤“做”的比“說”的多,在外海試時更是如此。

        在廣州的總裝現場,船塢抽干了水,留下兩三厘米的淤泥,要安裝設備,只能蹚泥作業。“他當時穿著日常的鞋褲,毫不猶豫地就下去了。”中科院聲學所助理研究員郭衛振說,后來在海試時,船底的換能器陣出了問題,只能通過豎井下去檢修,當時有七八個人在現場,他還是沖在最前面。

        海上的天氣變化無常,海況好壞也全憑運氣。一次,三四米高的海浪接連打來,船上的金屬舷門已經變形,甲板上滿是積水,廣播緊急通知所有人不要去后甲板。“有聲學設備還在甲板上。”想到這兒,劉燁瑤堅持帶領團隊去取。

        中科院聲學所助理研究員汪偉回憶,剛到后甲板,衣服、鞋就被打濕了,裝設備的航空箱已經散架,趁著海浪的間隙,大家踉蹌著取回了設備。

        有張照片一直存在郭衛振的手機里,舍不得刪。拍攝時間是凌晨4點,在“探索二號”母船上,地上攤著幾個打開的工具箱,一些物料包裝還沒來得及收拾,這些物品的中間是盤腿席地而坐、背靠柱子打盹兒的劉燁瑤。

        “第二天我們即將隨其他母船海試,而‘探索二號’要去執行新的任務,匯合時間只有一天,要保證聲學系統正常運行,只能加班加點調試。劉總忙完自己的工作也不回休息室,為了隨時解答我們遇到的問題,就這么陪到最后。”郭衛振說。

        在劉燁瑤這個老黨員的影響下,汪偉、郭衛振進所不久便提交了入黨申請書,目前已是黨員發展對象。

        最近,劉燁瑤計劃整理出聲學系統的操作標準,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,沒有湍流,沒有急波,絕大多數的時候是安靜地流淌,設備出現的細碎問題和進度表上的任務引著他向前走。

        提起技術細節,朱敏、劉燁瑤都可以滔滔不絕,可要是讓他們講經歷的“故事”,描述心中的感受,便是一陣長長的沉默。

        他們做的事不那么“日常”,也不為大多數人熟知。只是偶爾會有些高光時刻,比如“蛟龍”號獲得了國家科學技術進步獎一等獎,或是“奮斗者”號的海底直播。就像潛水器到了海底,一下子把這個地方、這群人照亮了,他們被帶到了公眾面前,電視里、網絡上,下潛的故事被反復傳頌。

        最近來采訪的媒體不少,在中科院聲學所大猷樓的同一間屋子里,關于自己和潛水器的事,劉燁瑤已經講了好多遍。可面對著鏡頭和燈光,他仍然僵直著身子,雙手交扣在兩腿間,保持了一個多小時。

        鏡頭關閉,他長舒一口氣,臉部的肌肉松弛下來,扭頭扎進了走廊盡頭的調試間。這里放滿了機器、電纜、線路板,僅留下幾條窄窄的過道,除了設備的聲音和不時的討論聲,只剩下長久的安靜。(劉如楠)

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