由泰坦尼克号想到声纳

耗资2亿多美元的好莱坞巨片《泰坦尼克号》轰动全球，它再现了一个令人难以忘怀的悲剧故事。

1912年4月14日深夜，一艘满载着2000多名乘客的豪华邮轮“泰坦尼克号”，在从英国到纽约的处女航中，由于无法探测到隐没在水中的冰山，结果被冰山撞开6道裂缝，最后沉没在大西洋2．5英里深的水下，除700多人死里逃生外，其他人全部罹难。

相隔3年后的第一次世界大战时期，在战况逼迫下，法国于1915年不得不投入大量人力物力，进行水下探测方法和设备的研究。著名物理学家保罗·郎之万在俄国一位工程师的协助下，利用他发明的石英——钢夹心型超声换能器和初露头角的电子管放大器，研制成功世界上第一台将水声技术和电子技术结合的声纳，即早期的“探照灯式”声纳，并立即投入使用，后来它在战争中大显神通。

假如当年有了声纳，泰坦尼克号肯定不会遭受灭顶之灾。

所谓声纳（SONAR），系由声音、导航和测距3个英文单词的缩写组合音译而成，原义为“声音导航与测距”，但实际上声纳已远远超出导航、测距的范围，而成为利用声波传播原理进行工作的水下仪器和技术的统称。

大家知道，对目标的探测，在陆上可以依靠雷达，它利用电磁波遇到物体会反射回来的“回声定位”原理，可以探测到千里以外的物体。但电磁波在水中却跟在空气中大不一样，它的能量很快会被水吸收，无法进行远距离传输。而水对声波（特别是超声波）的吸收很小，所以声波在水中可以传得很远很远。

进一步的研究使科学家发现，在茫茫大海的深处，竟存在着一个特殊“声道”，在此“声道”里，声波能够传播数千公里而无明显减弱，其传播速度大约可达每秒1500米。有人做过这样一个试验：在澳洲南部投下一颗深水炸弹，爆炸产生的声波顺着这个“声道”，绕过好望角，又折向赤道，经过3小时43分钟以后，竟被北美洲百慕大群岛的监听站听到了，传导全程共19200公里，在海洋中环绕了地球半圈。于是，声纳很快成为水中探测目标、传递信息的重要工具。

按照工作方式的不同，声纳可分为主动声纳和被动声纳两类。前者本身能发射声波，当声波遇到物体便反射回来，再经过声电转换和放大处理，最后显示在荧光屏上。根据声波发射的方向、往返的时间就可以计算出被测物体的方位和距离。这种声纳可用来侦察潜艇和海底障碍物。被动声纳本身不能发射声波，只能接收别的物体在水中发出的声波，它可以用来发现舰艇的马达声或探测其他会发声的物体。

近年来崛起的新兴学科海洋生物学，揭示出声纳的基本构造竟与海豚的定位系统相似。在海豚的头顶上有一个复杂的气囊系统，它能够发出超声波，这些超声波经气囊前面的脂肪瘤“聚焦”成束后发射出去，海豚根据接收的回波，可以精确地辨别目标，判断位置。同样，声纳主要是由发射机（振荡器）、换能器、接收机和显示器组成的。发射机产生电脉冲信号，并送往换能器；换能器把电脉冲信号转变为超声波信号发射出去，再把回波还原成电信号送往接收机；接收机则挑选出有用的信号加以放大，并由显示器显示出来。

随着现代科学技术的不断进步，声纳系统愈来愈精密准确，分辨能力也愈来愈高，就是在海洋深处的一块小小的铁板，也难逃它的慧眼。当年，美国“挑战者”号航天飞机失事后，人们就是借助声纳在大西洋30米深的海底寻找到它的乘务舱残骸的。此外，声纳功能日增，用途日广。英国研制的声纳水雷，能够自动识别敌我舰只，寻找预定目标，控制爆炸的时间和地点。目前，各国在深海远航的潜艇，不仅依靠声纳定向、导航，而且正在工作的潜水员还可用声纳仪器量体温、测心电图。当然，那些有立体画面的水下声全息电视，在水底自由通话的水声电话等等，也都已用上了声纳。