“奋斗者”号如何深海定位导航？公众科学日一起探索声音奥秘

“万米的海底，妙不可言。 ”
2020年11月10日8时12分， “奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟，刷新了我国载人深潜的新纪录，三位潜航员在地球最深处向国人直播海底世界。
潜航员如何跟海面上的人们直播交流？在漆黑一片的深海， “奋斗者”号怎么躲避障碍物？这些都能在中国科学院声学研究所东海研究站找到答案。
5月22日， “走进声学世界·探索声音奥秘”2021年公众科学日活动在这里举办。 “奋斗者”号高仿真模型、科普舞台剧表演、科普讲座、趣味实验、潜航员分享会等，让参观的上海中小学生近距离感受声学魅力。

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中科院声学所东海研究站举办“走进声学世界·探索声音奥秘”公众科学日活动。本图片均由****采访人员张慧摄
“奋斗者”号上的声学密码“‘奋斗者’号下水后，往哪走？怎么走？”在“奋斗者”号高仿真模型旁，有参观学生向中科院声学所副研究员童晖提问。
在陆地上，人们有导航软件帮忙，但是海水会阻碍电磁波远距离传播，意味在深海中，信号失效了。因此，声波成了潜水器的通讯导航利器。
童晖说，在深海里，声学多普勒测速仪、定位声纳、惯性导航等设备共同帮助潜水器定位导航。定位声纳告诉潜航员现在在哪儿，母船安装定位声纳基阵，潜水器安装应答器，它们之间借助声波互相喊话；多普勒测速仪利用多普勒效应测量潜水器的行驶速度，以及潜水器下方的海流速度，经过运算，就能得出潜水器的轨迹，让潜水器和母船知道对方的位置。

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参观学生与“奋斗者”号模型合影
露在潜水器外面的多种声纳设备，也发挥着不同的功能。前视成像声呐好似“眼睛” ，负责探测前方的目标和海底地貌；避碰声纳安装在潜水器四周各个方向，实时监测自己到各个方向障碍物的距离，为潜航员提供“路况”信息。从“蛟龙”号、“深海勇士”号一路走来， “奋斗者”号的声学系统实现了完全国产化，该系统由中国科学院声学研究所牵头研制。
深海科学与信息技术研究室主任郭霖告诉采访人员，声学导航是如今水下高精度导航的主要手段。此外，载人潜水器的安全性非常重要，潜水器下水后，除了自身感知环境信息，还有很多信息要靠母船支持，进行信息交互就需要通信。水声通信是“奋斗者”号与海面母船之间沟通的唯一桥梁，能够实现潜水器从万米海底至海面的实时文字、语音和图像传输。