十二月一日，在西安光機所海洋光學技術研究室的實驗室內，吳國俊（中）正在指導科研人員進行相關設備測試。
「我們在艙內3個人的身體狀態都非常好，現在觀察到的海底地形是比較平坦的……」11月13日，「奮鬥者」號全海深載人潛水器潛航員通過直播信號，向中央廣播電視總臺的主持人和觀眾介紹了他們在萬米深海的身體狀態和觀測到的畫面。
當天，「奮鬥者」號和深海視頻著陸器「滄海」號、「凌雲」號在馬裡亞納海溝開展聯合作業，在全球首次實現了萬米海底的電視直播。
「我們研發的全海深超高清攝像機、3D攝像機、全海深小型高清相機以及全海深對接通信與高速數據傳輸系統性能穩定、工作正常，為此次『奮鬥者』號萬米海底作業及萬米載人深潛電視直播提供了技術支撐與保障。」西安光機所相關負責人說。
12月1日，記者來到西安光機所，探訪所內科研團隊參與「奮鬥者」號萬米海試的故事。
攻關
讓指甲蓋能承受一頭大象的重量
自10月10日起，「奮鬥者」號赴馬裡亞納海溝開展萬米海試，成功完成13次下潛，其中8次突破萬米。11月10日，「奮鬥者」號創造了10909米的中國載人深潛新紀錄。
「在這次海試任務中，我們研製的全海深超高清攝像機、3D攝像機搭載在『滄海』號上，全海深小型高清相機搭載在『凌雲』號上，肩負著拍攝『奮鬥者』號執行深淵海底地質環境、海溝典型地質環境變化、海底樣品抓取等深淵科考任務超高清影像資料的重任。」西安光機所海洋光學技術研究室主任吳國俊告訴記者。
2018年10月，全海深超高清攝像機的科研項目正式立項，要供「奮鬥者」號深海科考時使用。全海深攝像機，要求在任何深度都能進行拍攝。擺在吳國俊面前的第一道難題，就是攝像機在深海環境中的抗壓能力。
「水下每增加10米，相當於增加1個大氣壓的壓力，按照1.1萬米的設計深度，相當於在1平方釐米的面積上產生1.1噸的壓力，就像成年人的指甲蓋上要承受一頭大象的重量。」吳國俊說。
為了解決攝像機的水下抗壓問題，吳國俊和團隊決定研製一個帶窗口的密封艙，把攝像機裝進去，由密封艙來承受深海的巨大壓力，攝像機通過「窗口」進行拍攝工作。「要保證密封艙的抗壓性能，有兩種辦法，內部充油和幹艙密封。」吳國俊說，「內部充油相對容易，但是會影響攝像機的成像效果，因此只能用幹艙密封的辦法。」
方案確定以後，吳國俊和他的團隊開始了緊張的研製工作，從密封艙材料的選擇、窗口與艙體連接部位的抗壓和密封設計、加工和裝配工藝等，每一項都追求極限。
「剛開始進行打壓測試時，窗口與艙體連接部位出現了嚴重破裂，針對這個薄弱環節，我們進行了設計優化，加工工藝也精益求精，像連接部位的一組螺絲，我們按對稱關係循環固定、逐步加力，確保每一個螺絲的力度數值保持精確。」吳國俊說。
就這樣，設計、仿真、優化、製作樣機、實驗、再優化，經歷了10餘輪次的努力，吳國俊和他的團隊研製的全海深超高清攝像機通過了打壓測試，可以承受1.27萬米的深海高壓，完全滿足在1.1萬米深度工作的要求。
創新
為「奮鬥者」號研製會「美顏」的「水下相機」
與深海高壓下光學幹艙密封問題攻關同時進行的，還有水體折射率變化帶來像差、水體中成像色彩失真等關鍵問題的研究。「由於深海折射率、水下散射等原因，會出現成像模糊、圖像偏藍綠色等問題。像紅光在水下衰減更嚴重，會導致整體色彩出現偏差。」吳國俊說。
為了給深海科考任務提供可靠的影像資料，吳國俊和他的團隊開展了深海物鏡系統、圖像增強算法、色彩校正算法等研究工作，就像給「奮鬥者」號研製具有「美顏」功能的相機一樣，力求恢復深海環境和生物的真實面貌。
功夫不負有心人。經過1年多的研發和試驗，2019年底，各項技術指標均已達標的全海深超高清攝像機達到了下海條件，並於2020年1月開始在南海進行了近海試驗。
「實踐證明，我們的攝像機具有水下光學變焦、圖像增強、色彩恢復、實時傳輸、遠程控制等功能，適用水深、視場角、解析度等技術指標均達到了國際先進水平，能夠滿足全海深超高清拍攝和3D拍攝。」吳國俊說。
11月13日，在「奮鬥者」號和「滄海」號、「凌雲」號聯合作業時，吳國俊和他的團隊研製的全海深超高清攝像機表現穩定，在全球首次實現了萬米海底的電視直播，讓億萬電視觀眾親眼目睹了萬米深海的別樣風情。
吳國俊介紹：「當天的聯合作業，我們共採集了30個小時的超高清視頻數據，而在『奮鬥者』號的其餘下潛海試中，我們也採集了大量有效的超高清視頻，為馬裡亞納海溝的海洋生物、物理海洋等多學科研究提供了重要的原始數據。」
「海洋光學在海洋探索中大有可為，我們希望踏踏實實搞好科研，在海洋生態系統監測、海洋養殖、海洋勘探等領域繼續努力，服務於國家的海洋戰略。」吳國俊如是說。
出海
為萬米海底作業提供技術保障
「奮鬥者」號在萬米海底進行科考作業，影像資料的拍攝和採集很重要，面對複雜的海底狀況，保證數據的及時、準確回傳同樣重要。「我們研製的全海深對接通信與高速數據傳輸系統，實現了全海深視頻數據對接和高速數據傳輸，為此次萬米海底作業及萬米級深海電視直播提供了技術保障。」西安光機所光子網絡技術研究室副主任汪偉說。
汪偉告訴記者，他們研製的傳輸系統包括「奮鬥者」號載人艙內光學視頻採集系統、艙內光電數據交換系統及艙外對接通信與高速數據傳輸系統。「艙內光學視頻採集系統和光電數據交換系統能夠進行艙內高清實時視頻數據採集、處理和交換等，艙外對接通信與高速數據傳輸系統能夠進行『奮鬥者』號載人艙內視頻和『滄海』號的數據對接通信和高速數據傳輸。」汪偉說。
西安光機所光子網絡技術研究室的助理研究員李鵬就隨著「滄海」號的母船「探索二號」出海，參與了「奮鬥者」號海試全過程並在出海保障工作中表現出色。
「我是10月26日隨『滄海』號的母船『探索二號』出發，開往馬裡亞納海溝，路上海況較差，遇到了4次颱風，因此比預定時間晚到了幾天。」李鵬告訴記者，「11月13日、16日、19日，『奮鬥者』號和『滄海』號、『凌雲』號進行了3次聯合作業，每次我都提前一天做好準備工作，對『奮鬥者』號的潛航員進行相關培訓，聯合作業當天在母船的中控室做好監測和技術保障。」
「11月13日是第一次電視直播，信號接通以後，畫質清晰，通信良好，直播室、『奮鬥者』號、中控室裡面的所有人都很激動。」李鵬說，「實時畫面不僅讓億萬觀眾看到了萬米海底的樣子，也能夠讓母船上的科學家和潛航員進行實時溝通，根據實時狀況做出指導和決策，對深海科考具有重要意義。」
就這樣，李鵬在海上工作了1個多月，對於這段「奇幻漂流」，他深有感觸。「每天海況都不一樣，大家把每天都當成第一次，應對各種困難，做好各自工作，像當地溫度在30℃以上，中午在甲板上工作，溫度能達到40℃以上。」李鵬說，「每次坐汽艇從『探索二號』到『奮鬥者』號的母船『探索一號』工作，海上的風浪都會把衣服打溼，大家都開玩笑，喝過了太平洋的海水，才算真正參加了這次科考任務。」
11月28日，「奮鬥者」號全海深載人潛水器成功完成萬米海試並勝利返航三亞。「在返航歡迎活動上，習近平總書記發來了賀信，我們每個人都很激動，作為一名年輕的科研人員，我將繼續做好本職工作，勇攀深海科技高峰，為加快建設海洋強國作出新的貢獻。」李鵬說。
編輯：張娟