马来西亚航空公司MH370航班失踪后，机上百余名同胞的行踪牵动着全国人民的心。我国积极参加这场数十个国家共同进行的搜寻行动，付出了巨大的人力、物力。然而，失踪客机却好像化为幽灵，消失在海天之间。在各国投入数十颗卫星、数十架飞机和许多舰船，在多个马航飞机可能坠落的海区来回搜寻近一个月后，仍未找到任何可以确认为飞机残骸的物体。直到5号中国“海巡01”船接收到黑匣子发出的音频信号，才似乎终于为搜索工作打开了突破口。
然而，关于黑匣子音频信号的说法却令人大感疑惑：照理说飞机黑匣子在水下会不断发出声脉冲信号，为何“海巡01”却只是间断性地接收到两次且每次持续时间都极短的信号？为何载有更先进声呐设备和拖曳式黑匣子搜寻装置的澳大利亚“海盾”号，在距离“海巡01”船有相当距离的另一片海域听到了信号？为什么不能立刻循着信号找到黑匣子？
黑匣子声信号与大海的“戏法”
从现有的情况分析，这很可能是大海变的“戏法”。本文将试着从水声学的一些基础知识来探寻“戏法”背后的真相。
电磁波是无法穿透海水的，即使是用来与潜艇通讯的长波电台的信号也只能穿透数十米深的海水；同时海水对光有着极强的吸收作用，即使是最清澈的海中，阳光也只能照亮50米深的水层。正是因为这个原因，要探测海中的远距离物体，目前为止最佳手段仍是声波探测。从第一次世界大战中首次出现声呐到现在，利用声波在水中搜索目标这项技术已发展近百年，但大海深处仍是世界上最安全的藏身之所，世界大国都选择核潜艇作为隐藏自己核武器的最佳选择就是最好的证明。
海水是传播声音的良好介质，在特定情况下，一千克炸药在水中爆炸产生的低频信号可以在一万公里外被听到。但声波在海水中传播时却会受到很多因素的影响，打个比方，如果光在空气中像声波在海中一样传播，那么我们会发现，空气中到处都是无形的凹透镜、凸透镜、平面镜、凹面镜、凸面镜、棱镜、烟雾、甚至吸收全部光线的黑洞……你用手电向天上照射， 结果可能远在一百公里外有人看到光线照在了他头上。
水声学就是这样一门极其复杂的科学。在这次黑匣子信号探测中出现的一些看似矛盾的现象，就是由特殊水声条件造成的。我们也可以反过来从这些声音信号解读出信息。
从现有的图片来看，中国“海巡01”轮搜寻黑匣子时使用的是橡皮艇和艇上的手持式水声接收设备，也就是说，是在水面表层接收到信号的。而澳大利亚“海盾”使用的是拖曳式探测器，它是在水下一定深度收集到信号的。
根据水声学的基本知识推断，如果“海巡01”收到的信号和“海盾”收到的信号都是黑匣子发出的，那么很可能“海巡01”正处于黑匣子的正上方，而“海盾”则距离现场有一定的距离。
水声学已经发现，海水由于受太阳辐射加热和风力搅拌等的影响，其温度的垂直分布一般呈分层结构，加上压力的影响，使海洋中的声速呈垂直分布。从声速最低的地方发射的声波，由于上下层的声速不同而发生折射，反映声波传播途径的声线，总是弯向声速最低的地方。大部分声波在海水中经过这样的往复弯曲折射，而不与海面和海底接触，故能量损失很小，这种现象称为声道现象，声速最低的地方称为声道轴。低频声波在声道中能传播到很远的地方，这也就是我们前面提到的在一万公里外听到1千克炸药爆炸声音的原理。
科学家们利用声道的这种特性，传送失事飞机和船只的呼救信号，监测水下的地震、火山爆发和海啸等。黑匣子发出的信号是一种超声波，可以在海洋中传播几公里。
风浪的搅拌，使表层海水形成等温层。其中的静压力，使声速随深度的增加而略有增加。等温层内自声源出发的声线总是弯曲向上，经海面反射而向前传播，也可以传播到较远的地方，称为表面声道。但是目前黑匣子是在数千米深的海底，发出的声波显然不能借由表面声道传播，反而会因为海水变温层的反射效应很难传播到其沉没位置正上方。但也不能排除在某些情况下，它发出的声波会传播到正上方，但这肯定是间断而不连续的，随着海况的变化转瞬即逝。这正符合了“海巡01”发现声信号的特征。
在无风浪搅拌的条件下，表层海水经日光照晒，往往出现上层的温度和声速都比下层高的情况，使声速呈负梯度的垂直分布。在这种情况下，声波传播的曲线，总是弯曲向下，在声能达不到的地方产生声影区。另外，如果海比较浅，则声线会碰到海底。由于海底的反射损失大，声能衰减很大，因此不能传播得很远。
也就是说，澳大利亚“海盾”号所使用的拖曳式探测器很可能就是利用上述原理，探测到了远距离上的黑匣子声波信号。在2011年法航447航班搜索和这次MH370航班搜索工作中都曾动用核潜艇，这是因为核潜艇可以更加方便地在水下调整深度，可以更好地利用海水中的声道，尽量增加搜索范围。
这正是拖曳式声呐被发明出来的基本原因，它可以通过上述原理在较远距离上探测到深海中的潜艇，是现代反潜舰艇的标准配置。同时，反潜舰艇也会配备舰壳声呐，这则是利用表面声道原理来探测浅海里的潜艇。
这次“海巡01”船很可能是恰好位于残骸正上方，才在这个相对而言信号最强的位置探测到了黑匣子微弱的信号。当然，上述说法也仅是根据现有消息作出的推断，从前方传回的信息尚不完整，这“巧合”背后是否还有别的原因，目前还难断言。
发现黑匣子声信号，如何找飞机残骸？
我们看一下2011年打捞法航447航班的经过。目前疑似MH370黑匣子所在海域与447航班坠落海域情况类似，历史经验可资参考。
法航447航班失事后，搜索工作随即展开，虽然发现了一些海上漂浮的残骸，却未收到黑匣子的声信号。于是搜索人员只能根据“贝叶斯搜索方法”进行搜索。“贝叶斯搜索方法”是一种根据概率学寻找未知位置物体的数学方法。参与过这次行动的一位专家曾对媒体打比方，说这个方法就好像要在干草垛里找一根针，那么你首先需要找到干草垛。
搜索工作由法国出资，派出一艘海底电缆铺设船“Île de Sein”号，搭载美国“Woods Hole海洋探索机构”（一家专门从事深水打捞的公司）为主的一个团队进行搜索。经过长时间努力，他们在3800米到4000米水下用侧扫声呐找到了飞机的一大块残骸，其中包括了引擎、起落架和部分机身。此后，开始使用美国制造的Remora 6000遥控潜器对残骸进行探摸，操作这台潜器的是“凤凰国际公司”的专家，他们曾经为美国海军搜寻失事飞机。2011年4月26日，无人潜器首次下潜，找到了黑匣子的外壳，却没有找到存储数据的记录器。5月1日，无人潜器终于捞起了记录器。这个装置在第二天被送回法国。
由于深海的巨大水压，记录器中部分芯片损坏，但也读出飞行员操作飞机动作的数据记录，并且保存了部分对话。
目前，对于搜寻MH370而言，“幸运”的是，我们可能已经找到了“干草垛”。
中国是否有能力完成打捞任务？
理论上来说，MH370航班属于马来西亚，自然应该由它主导打捞。但是马来西亚并没有执行如此高难度打捞任务的能力，因此它必须委托别国代为打捞。
坠毁的波音777飞机是美国的“招牌飞机”，所以美国当然会有动力来调查飞机失事的真相，再加上美国在这一领域经验丰富，很可能会主导打捞。法国也可能提供一些帮助，因为他们有打捞447航班的相关经验。
而我们此前尚无打捞深海残骸的经验。我国此前仅在90年代的5.7空难事件中打捞过不到50米深水下的飞机残骸。从50米一跃潜入3000~6000米深海，实在是巨大的挑战。如果我国参与，将对我国深海打捞事业起到开创性的作用。
虽然缺乏经验，中国近年来在深海探索方面进步却很快，我们的无人潜器“潜龙1号”已经可以潜入上万米深度，同时“蛟龙1号”载人深潜器也已经在南海进行过深海作业试验，从海底捞起不少动植物标本。
如果中国决心不惜代价，独立以现有技术实施这次打捞作业，那么就要出动我们的“南海1号”深潜母船，前往印度洋实施作业。“潜龙1号”尚无机械手，恐怕只能执行搜索任务，而打捞工作必须由“蛟龙1号”来实施。载人深潜需要进行漫长的减压过程，对于潜水员的体力消耗也十分严重，工作效率可能不会高。整个工作时间会拖得更长，花费也更大。
目前，国际上进行深海探摸一般都使用带有机械手的遥控深潜器，而不用载人深潜器。载人深潜器则用来执行更加复杂的工作。
凭借现有装备，中国有可能独立完成打捞工作，前提是投入巨大的人力物力。对于最终“埋单”的马来西亚来说，他们应该会请开价低得多的美国公司来实施打捞工作。
中国也有可能会派遣无人潜器参与搜索，不过这次打捞看来主要还是要由美国牵头。
不论如何，总而言之，找到“黑匣子”信号，只是个开始。对此，我们要有思想准备。
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