兩艘極地科考破冰船合體探極 極地科考的中國(guó)力量

　　“雪龍”號(hào)、“雪龍2”號(hào)再度合體探極

　　極地科考的中國(guó)力量

　　本月，中國(guó)第38次南極科學(xué)考察任務(wù)正式拉開(kāi)帷幕。11月5日，“雪龍”號(hào)極地科考破冰船率先從上海起航，前往南極;剛剛結(jié)束北極科考任務(wù)的“雪龍2”號(hào)將緊隨其后出發(fā)。此后，“雙龍”將會(huì)師南極，聯(lián)合展開(kāi)科考作業(yè)。這是我國(guó)兩艘極地科學(xué)考察破冰船繼第36次南極科考任務(wù)之后再次組成編隊(duì)，合體“探極”。

　　神秘的極地，是影響全球氣候變化的重要地區(qū)，也是開(kāi)展氣象、陸地、海洋、生物等科學(xué)研究的天然實(shí)驗(yàn)室。極地考察能力，彰顯著一個(gè)國(guó)家的科研實(shí)力與綜合國(guó)力。

　　作為世界上少數(shù)能在極地獨(dú)立開(kāi)展考察并建立科考站的國(guó)家，中國(guó)自1984年首次踏足南極起，于短短三十多年間，白手起家，建立起日益完善的極地立體監(jiān)測(cè)體系，形成海陸空立體化格局，打造出“兩船六站一基地”(兩艘極地科考船、六座極地科考站、一座國(guó)內(nèi)基地)的極地考察保障格局，科學(xué)探測(cè)的深度和廣度也在不斷拓展。

　　1 位于南極的“中國(guó)小鎮(zhèn)”

　　智能化現(xiàn)代化兼?zhèn)?，生活、科研、醫(yī)療設(shè)施一應(yīng)俱全

　　11月，位于上海的中國(guó)極地考察國(guó)內(nèi)基地碼頭已有些陰冷。幾天前，中國(guó)中鐵建工集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中鐵建工)的工程師張建在這里登上“雪龍”號(hào)，與他的28位同事一起，再赴南極。作為有著十幾次南極考察經(jīng)歷的“老手”，張建和同事們此行的目的，是去南極“修房子”：為了讓中山考察站更加現(xiàn)代化，他們將完成天線基礎(chǔ)、儲(chǔ)油擴(kuò)容系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等設(shè)施的建設(shè)，并對(duì)老發(fā)電棟進(jìn)行改造。

　　極地考察站是科學(xué)家們開(kāi)展工作的據(jù)點(diǎn)，也是他們?cè)跇O地的家。目前，我國(guó)在南極共有四座考察站，這些考察站位于不同的地理區(qū)域，有著不同的科研用途。

　　中山站建成于上世紀(jì)80年代，是我國(guó)目前規(guī)模最大的南極考察站。這里如今像一個(gè)被白雪包圍的“小村鎮(zhèn)”：包括綜合科研樓、越冬宿舍樓、主發(fā)電棟等在內(nèi)的建筑單體和設(shè)施達(dá)20多個(gè)，蔬菜溫室、直升機(jī)停機(jī)坪、醫(yī)療室、健身房等設(shè)施一應(yīng)俱全。宿舍樓裝有先進(jìn)的供暖設(shè)備，室溫常年保持24℃。屋內(nèi)配備24小時(shí)冷熱水供應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)，給國(guó)內(nèi)打電話也很方便。蔬菜溫室能抵御14級(jí)強(qiáng)風(fēng)，一樓種菜，每月可生產(chǎn)60千克左右的新鮮瓜果蔬菜，二樓玻璃連廊可通行，在這里能欣賞到茫茫白雪中的綠意。

　　不過(guò)，張建第一次來(lái)中山站時(shí)，目之所及卻是另一番景象：簡(jiǎn)陋的集裝箱鐵皮房裹著寒冰，屋頂漏風(fēng)，桌子是用邊角料拼湊的。2002年，南極科考站開(kāi)始大規(guī)模拆舊建新。從那時(shí)起，張建和同事們年復(fù)一年，用雙手將中山站建設(shè)成建筑面積達(dá)5800平方米的永久性科考基地。

　　極地科考專(zhuān)家魏文良曾說(shuō)：“在國(guó)內(nèi)蓋一個(gè)10萬(wàn)平方米的大樓，難度不及在南極建一個(gè)幾千平方米的科考站?！鼻靶┠辏瑯O地施工缺乏大型機(jī)械設(shè)備，許多工作只能靠手提肩扛，中鐵建工工作人員王忠說(shuō)，他和工友曾靠人工，硬是平掉了一個(gè)小山頭?？耧L(fēng)、極寒、暴雪、萬(wàn)年凍土等極端工況，讓一些原本簡(jiǎn)單的工作也變得難以實(shí)現(xiàn)。但在一群不怕苦的工作人員面前，困難反而催生出許多新技術(shù)。混凝土在極低溫下遲遲無(wú)法凝固，工作人員用管道內(nèi)部電加熱、外部保溫、添加特制防凍液等手段，順利實(shí)現(xiàn)澆筑，還探索出“超低溫砼澆筑法”等施工技術(shù)。在南極復(fù)雜的地形上鉆孔，每鉆一個(gè)都要重新調(diào)整鉆機(jī)的角度。工作人員便改良出不受氣溫和地形限制的“萬(wàn)能鉆機(jī)”，不僅提高了鉆孔速度，還提升了精度。

　　得益于強(qiáng)大的基建實(shí)力，目前長(zhǎng)城站、中山站等考察站都已頗具規(guī)模。如今，南極考察站開(kāi)始向智能化、自動(dòng)化邁進(jìn)。長(zhǎng)城站海洋站的驗(yàn)潮站與位于青島的國(guó)家海洋局北海預(yù)報(bào)中心相隔萬(wàn)里，但通過(guò)衛(wèi)星，站內(nèi)的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸至國(guó)內(nèi)。北海預(yù)報(bào)中心的工作人員坐在電腦前就可實(shí)時(shí)查看長(zhǎng)城站無(wú)冰期的潮汐觀測(cè)數(shù)據(jù)，并完成實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　2 覆蓋“海陸空”的立體保障

　　裝備類(lèi)型越來(lái)越多，中國(guó)元素越來(lái)越多

　　每次前往南極，“雪龍”號(hào)都要帶上不少東西。這一次，包括裝載機(jī)、耐低溫極地光伏發(fā)電設(shè)備等在內(nèi)的一批“中國(guó)制造”裝備隨船征戰(zhàn)南極。

　　工欲善其事，必先利其器。近年來(lái)，在越來(lái)越多先進(jìn)新裝備的助力下，我國(guó)極地科考事業(yè)已建立起“海陸空”立體推進(jìn)的格局。

　　在海上，破冰船作為交通和承載工具，綜合能力不斷提升。2019年7月，繼“雪龍”號(hào)之后，我國(guó)極地科考隊(duì)伍迎來(lái)第二艘破冰船——“雪龍2”號(hào)。當(dāng)年10月，“雪龍2”號(hào)與“雪龍”號(hào)一起執(zhí)行我國(guó)第36次南極科考任務(wù)，首次實(shí)現(xiàn)“雙龍?zhí)綐O”。

　　“雪龍2”號(hào)是我國(guó)第一艘自主建造的極地科學(xué)考察破冰船，也是世界上首艘具備雙向破冰能力的破冰船。超強(qiáng)的破冰能力，讓更多的科考設(shè)施、補(bǔ)給物資得以運(yùn)入南極陸緣冰區(qū)和南極大陸，許多過(guò)去無(wú)法到達(dá)的海域如今也可以進(jìn)入。

　　在陸上，各類(lèi)耐低溫、抗風(fēng)的車(chē)輛裝置組成陸上車(chē)隊(duì)，為物資運(yùn)輸、冰蓋探路等工作提供保障，光中山站就有30多輛車(chē)?！澳蠘O2”號(hào)全地形車(chē)被工作人員們稱(chēng)為“南極公交車(chē)”，控制系統(tǒng)等核心部件100%國(guó)產(chǎn)化。該車(chē)生產(chǎn)單位貴州詹陽(yáng)動(dòng)力重工有限公司負(fù)責(zé)人呂黔介紹，“南極2”號(hào)車(chē)體裝配了像坦克一樣的履帶，耐磨性高，有水陸兩棲的性能，在-41℃的低溫下也能啟動(dòng)。車(chē)廂內(nèi)裝有空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)，科研人員在戶(hù)外作業(yè)也不會(huì)挨凍。

　　“我們要依托于中國(guó)工業(yè)化產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展推進(jìn)我們的工作?！敝袊?guó)極地研究中心有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，“在極地科考中，中國(guó)元素越來(lái)越多，裝備類(lèi)型越來(lái)越多，從車(chē)輛到發(fā)電設(shè)備、到材料都是由中國(guó)生產(chǎn)。我們還有移動(dòng)科考站，全部建在雪橇上面，這是為南極專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的裝備，都是由中國(guó)生產(chǎn)的?！?/p>

　　2017年，我國(guó)首架極地固定翼飛機(jī)“雪鷹601”加入了極地科考裝備隊(duì)伍，自此極地考察開(kāi)始邁入“航空時(shí)代”，極大提升了中國(guó)在極地開(kāi)展科研、運(yùn)輸和救援等工作的能力。當(dāng)年1月，“雪鷹601”從中山站起飛，用時(shí)4個(gè)多小時(shí)，抵達(dá)1000多公里外的昆侖站。在此之前，科考人員乘雪地車(chē)從中山站前往昆侖站，需要近20天。

　　3 日益完備的科研條件

　　觀測(cè)采樣范圍擴(kuò)大，現(xiàn)場(chǎng)科考能力提升

　　中國(guó)極地科考隊(duì)每次出征，都帶著不同的科研任務(wù)。此次南極科考，重點(diǎn)在大洋地區(qū)。

　　科研工作者們將圍繞應(yīng)對(duì)全球氣候變化，開(kāi)展大氣成分、水文氣象、生態(tài)環(huán)境等科學(xué)調(diào)查工作，執(zhí)行南大洋微塑料、海漂垃圾等新型污染物監(jiān)測(cè)任務(wù)。

　　在極地嚴(yán)酷復(fù)雜的環(huán)境中，想要取得科研成果離不開(kāi)先進(jìn)科研設(shè)施的支撐。中國(guó)極地研究中心業(yè)務(wù)處(籌)副處長(zhǎng)陳留林坦言，近年來(lái)，從科研監(jiān)測(cè)規(guī)模，到技術(shù)手段，到參與任務(wù)的科研人員比例，再到管理模式等，我國(guó)極地科考都有了長(zhǎng)足進(jìn)步?！皬哪蠘O巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-2到大氣激光雷達(dá)，再到水下機(jī)器人、探冰機(jī)器人……先進(jìn)的技術(shù)裝備越來(lái)越多地應(yīng)用到基地去了，我們研發(fā)的無(wú)人冰站，可以直接拋到浮冰上，隨著海冰漂流，實(shí)現(xiàn)超過(guò)一年時(shí)間的長(zhǎng)期無(wú)人觀測(cè)。即便是在漫長(zhǎng)的極夜期間，它也依然可以進(jìn)行各種參數(shù)的觀測(cè)?！?/p>

　　在眾多的科研設(shè)備中，采樣工具對(duì)于科考有著重要作用。南極冰芯有著重要的科研價(jià)值，但想要鉆開(kāi)厚厚的冰蓋取出來(lái)卻并不容易。目前我國(guó)已擁有深冰芯鉆探的“三大鉆”——深冰芯鉆探系統(tǒng)、冰架熱水鉆和冰下地質(zhì)鉆，鉆探深度可超過(guò)100米，憑借這份實(shí)力，中國(guó)已成為國(guó)際冰芯科學(xué)研究組織的重要成員。

　　2019年，第36次南極考察隊(duì)使用“雪龍2”號(hào)極地科考破冰船裝備的22米長(zhǎng)活塞取樣器，在極地獲取了18.36米長(zhǎng)的海底沉積物樣品，這是我國(guó)首次在南大洋取得這樣長(zhǎng)的沉積物樣品。作為科考船，“雪龍2”號(hào)不僅設(shè)置了許多專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，還配備了許多高科技設(shè)備：自動(dòng)定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間原位采樣和測(cè)量;月池系統(tǒng)由主甲板垂直通向海底，讓在大面積浮冰區(qū)進(jìn)行作業(yè)成為可能……

　　擔(dān)任中國(guó)第38次南極科學(xué)考察隊(duì)首席科學(xué)家助理的藍(lán)木盛，迄今共參加過(guò)9次南北極科學(xué)考察。藍(lán)木盛說(shuō)：“我的研究方向是極地海洋生態(tài)調(diào)查研究與觀監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用方面，在極地考察的大部分時(shí)間都在‘雪龍2’號(hào)上進(jìn)行。‘雪龍2’號(hào)齊全的實(shí)驗(yàn)室設(shè)施和先進(jìn)的科考設(shè)備讓我們的現(xiàn)場(chǎng)科考能力有了巨大提升，現(xiàn)在我們觀測(cè)和采樣的生物覆蓋范圍也大了很多?！?/p>

　　陳留林介紹，在極地科考站，站內(nèi)實(shí)驗(yàn)室也更加完備化?！伴L(zhǎng)城站和中山站的實(shí)驗(yàn)室具備一年四季進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的條件，實(shí)驗(yàn)裝備的配備也日益齊全。以前，因?yàn)槲覀兊臈l件簡(jiǎn)陋，科考人員來(lái)這里需要自己帶很多儀器，走的時(shí)候再帶回去。現(xiàn)在，除了非常專(zhuān)業(yè)的設(shè)備，其他的我們都能滿(mǎn)足科研工作者的需求?！?/p>

　　本報(bào)記者 王雅婧