在上海交通大学闵行校区木兰楼一楼，穿过长长的院士墙来到走廊尽头，有一间普通的实验室，这里便是全球首个“海空一体”跨域航行器平台项目“哪吒”的诞生地。
在这里，20余位年轻的博士生、硕士生从一个“打破不可能”的想法起步，历时8年实现了“从0到1”的关键核心技术突破，研发出能“上天入海，飞潜合一”的“哪吒”系列航行器。
前不久举行的中国国际大学生创新大赛（2024）上，“哪吒”团队从全球153个国家和地区5406所学校的514万个项目中脱颖而出，一举夺得大赛冠军，同时创造了此项赛事的最高成绩纪录。
科研“冲浪”，挑战“不可能”
“哪吒”实验室的故事还得从10多年前说起。
海洋强国建设的大背景下，上海交通大学主动服务国家战略，立足原有“船舶与海洋工程”基础积极开展“大海洋学科”的谋篇布局，逐步构建海洋工程与海洋科学交融的新学科格局。2013年，上海交通大学海洋研究院正式成立，组建跨学科研究团队对海洋奥秘开展全面探索，以推动学校海洋科学学科建设和科技创新，培养优秀海洋人才。
2016年，曾铮副研究员加入由海洋研究院副院长连琏领航的海洋技术团队。他在带领学生参加一次学术交流活动时了解到，台风和飓风研究领域对水上100米、水下50米的气象和水文数据有着迫切的需求，而当时国际上尚无专门收集这类数据的设备。于是，团队提出了一个大胆的设想——设计一款既能在空中飞行，又能在水下航行的跨域飞行器。
“海水的密度大概是1.02克/立方厘米，空气的密度约为0.0012克/立方厘米，两者之间相差850倍，让同一个载体在相差这么大的环境下都能很好地飞行，这怎么可能做到？”团队的想法得到了很多人善意的提醒。
“人们眼中的成见是一座大山，我们要勇于打破。”曾铮说，团队将这个项目取名为“哪吒”，就是要实现不可能。
然而，理想和现实之间横着的，是漫漫长路。
“当时，团队的首批成员博士生卢迪、熊程珂在开始做实验时，几乎每天都在‘炸机’。”曾铮回忆道，因为没有先例可循，每一个参数都需要自己不断摸索、调整，实验中的航行器一试飞就失控，潜入水中再也回不来是常事。每次“炸机”后，大家调整一下，便又从头开始。
“科研的乐趣就在于直面挑战，解决问题。”周赫雄2018年加入团队，从博士到博士后，一直陪伴着“哪吒”的迭代成长。
周赫雄介绍，团队2021年研制的“哪吒Ⅳ”已经成功实现了水平飞行与水下巡航多模式海空两域航行，具备50米级水下航行、5公斤负载能力，成为当时国内外公开发布的跨域航行器成果中下潜深度最大、负载能力最强、水下运动范围最广的一款。可当他们满怀希望来到海上试验时，却又遭受了前所未有的打击。
“我们当时都是在平静的水面上做实验，从未考虑过复杂海况对跨域飞行的影响，所以当几米高的浪涌袭来，‘哪吒’就像一片叶子般被吞噬，使出‘浑身力气’也飞不起来。”周赫雄说。
海试失败后，团队在校园里的造浪水池模拟复杂海况风浪中的跨域出水，从仿真计算，再到水池试验，时间一晃就是两年。
无数次的尝试后，团队终于从冲浪运动中获得了灵感：与其和波浪硬碰硬，何不试试“顺水推舟”？
于是，团队开发出了“冲浪算法”，能够自主识别感知波浪，选择在波峰起飞。从理论推导，到湖试、海试，“哪吒”顺利实现3级海况下反复海空穿越，并在海试中率先突破了百米潜深。
创新很“酷”，点燃青春力量
“站在领奖台上，我的内心十分平静。奋斗过程十分艰辛，但能够挑战前人没有摸索过的路，我们认为这是在做一件非常酷的事情。”谈起获奖感受，团队负责人吕晨昕说。
“我觉得这是一件很有趣的事情，选择加入这个团队就是选择了创造一个世界上独有设备的机会。”团队成员金羽飞告诉记者，正是因为独特的创新，“哪吒”团队吸引了来自不同研究方向的同学聚在一起，合力做一件充满挑战性的事情。
除了指导教师曾铮和连琏，“哪吒”团队全部由学生组成。教师们认为，给年轻人越多探索的自由，他们就会产出越多丰硕的创新成果。
“是团队成员之间的互帮互助，让我们不管在什么地方，都能克服困难和挑战。”吕晨昕说。
对团队而言，最难忘的莫过于每年真实环境下的测试。记得团队在海南分界洲开展海试时，海浪的颠簸让船上年轻的渔民都倒下了，团队成员仍要坚持调试参数。师弟倒下了，师兄接上去，晕船呕吐，吐完爬起来继续调试……
“我们是来挑战极限的，哪怕失败一千次，我们也要撑到最后一次成功。”回望来时路，每一次的艰难探索都成了美好的青春记忆，每一个挑战也都成了滋养成长的营养剂。
如今，参加研制的第一批博士生已经毕业，完成整体设计的卢迪去了广西科学院继续从事科研，从事航行路径研究的熊程珂去了华为从事无人车的智能路径设计。
“团队毕业的成员几乎都去了国家重点行业继续搞科研。”曾铮说。
“课赛创研”，培养敢闯会创的青年
“参加中国国际大学生创新大赛让我们积累了宝贵的经验，更加坚定了继续探索基础工科与前沿科技结合的信念。”吕晨昕介绍，“哪吒”在海洋监测、资源勘探、环境监测、海上搜救等方面有着广泛的应用前景，在学校的大力支持下，依托“大零号湾”全球创新创业集聚区，项目正在考虑转化落地。
近年来，上海交通大学秉持“创新引领创业，创业带动高质量就业，让每个学生更优秀”的育人理念，坚持以赛促教、以赛促学、以赛促创。经过大赛的精心梳理，各创新创业项目也得以重新审视并优化自身的未来发展。据悉，该校近3年在中国国际大学生创新大赛中获奖的7个创业组项目在赛后都有显著发展和提升，2021年大赛获奖项目轻流科技、芯英科技均获融资达亿元。
为培养更多敢闯会创的青年创新人才，上海交通大学打造面向全校的创新创业实践教育平台，建设机器人等6个交叉创新平台，向学生提供7×24小时的开放服务，探索“课—赛—创—研”育人模式，建设20多门面向全校的创业课程和2个辅修专业、1个微辅修专业以及1个创业精英班。
“‘哪吒’实验室也承担着学生科技创新工作室的功能。”吕晨昕告诉记者，海洋学院有着完备的创新实践课程，学生们可以与大师、院士面对面交流，领悟科学家精神，也可以坐着“雪龙”号出海实践。此外，每一名本科生都有自己的科研导师，都可以进实验室做科学研究。
作为学生科技创新中心之一，“哪吒”实验室面向全校学生开放，还吸引了来自不同学院的本科生跨学科体验与合作。吕晨昕指着实验室里满墙的专利证书说：“这些专利成果30%有本科生参与，本科生会在导师以及博士生的指导下一起做科研、完成论文、参加国际学术会议，他们的创造力在实践中被更好地激发出来。”
责任编辑：李华锡
浏览量：
533
大字号