改造前的“雪龍”號



改造后的“雪龍”號



第24次南極科考隊員與送別人員揮手告別

        早在18世紀(jì)中葉，英、俄、美、法等國就開始探尋南方“未知大陸”。據(jù)有關(guān)資料顯示，英國的詹姆斯·庫克被認(rèn)為是南極探險的先驅(qū)。繼他之后，俄、美、法等國的探險家們紛紛向南極挺進，不斷刷新向南航行的紀(jì)錄。到20世紀(jì)80年代初，已有18個國家在南極洲建立了40多個常年科學(xué)考察基地，還有100多個夏季站。
        記者從中國極地研究中心了解到，我國第24次南極科學(xué)考察隊于今年11月12日從基地碼頭出發(fā)，第二次登頂冰穹A（DOME-A）開展冰川、天文、地質(zhì)、大氣和空間物理學(xué)考察，同時為南極內(nèi)陸夏季科學(xué)考察站的建設(shè)進行選址與環(huán)境評估工作。南極冰穹A是南極冰蓋最高區(qū)域，被國際公認(rèn)為南極科學(xué)研究的制高點。冰穹A區(qū)域具有獨特的穹狀頂部地形特征，被認(rèn)為是研究南極冰蓋形成與演化最理想的場所，最具潛力獲取最古老冰芯的鉆取地點；此區(qū)域覆蓋的“甘伯采夫”冰下山脈，是最有可能發(fā)現(xiàn)造山運動新機制和形成大陸構(gòu)造新理論的地方；而且冰穹A在理論上極有可能是南極地區(qū)最好的天文觀測站址。所以冰穹A區(qū)域的重大科學(xué)意義一直被國際科學(xué)界所關(guān)注，但由于其嚴(yán)酷的氣候環(huán)境條件，過去一直被國際南極考察界認(rèn)為是“人類不可接近之極”。

        目標(biāo)職責(zé)   任重道遠(yuǎn)

        據(jù)介紹，本次考察的總體目標(biāo)是測定中國南極內(nèi)陸考察站址及環(huán)境參數(shù)，獲得東南極冰蓋—冰架系統(tǒng)物質(zhì)平衡和運動特征參量，繪制冰穹 A核心區(qū)域冰蓋表面和“甘伯采夫”冰下山脈地形地貌，給出冰蓋深部結(jié)構(gòu)特征、底部環(huán)境和冰蓋表面流場，明確研究區(qū)域冰芯氣候環(huán)境指標(biāo)的適用性和可靠性，了解東南極克拉通巖石圈結(jié)構(gòu)和構(gòu)造演化，恢復(fù)末次冰盛期以來不同時間尺度和不同分辨率的氣候變化序列，監(jiān)測極區(qū)空間電流變化和空間等離子體波過程，獲取冰穹A天文臺站址天文環(huán)境參數(shù)，構(gòu)建我國南極內(nèi)陸考察的醫(yī)療緊急救護系統(tǒng)和冰蓋高原醫(yī)學(xué)防治理論基礎(chǔ)。
        本次南極考察主要有八大任務(wù)：首先是冰穹A區(qū)域及其內(nèi)陸斷面冰雷達(dá)探測與冰蓋演化；其次是中山站至DOME-A斷面冰川學(xué)、大氣科學(xué)調(diào)查計劃；第三是中山站至DOME-A沿線復(fù)雜冰雪環(huán)境綜合觀測及DOME-A地區(qū)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗；第四是南極內(nèi)陸冰穹A區(qū)域測繪；第五是南極內(nèi)陸考察低氧高寒環(huán)境人體醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)學(xué)保障；第六是DOME-A自動記錄磁力計安裝實施計劃；第七是南極地震觀測現(xiàn)場實施計劃；最后是冰穹A天文學(xué)環(huán)境觀測。據(jù)透露，此次南極之行長達(dá)5個月，188名隊員赴南極執(zhí)行科考任務(wù)，是自1984年中國首次南極考察以來人員最多的一次。

        改造“雪龍”  乘風(fēng)破浪

        承擔(dān)此次科考任務(wù)的破冰船是1994年代替“極地”號服役至今，已完成6個南極航次和一個北極航次的“雪龍”號。該船原系烏克蘭赫爾松船廠1993年建造的一艘具有B1級破冰能力的破冰船，自重11400噸，功率為17920馬力，最大航速為18節(jié)，續(xù)航能力達(dá)1.8萬海里，可以一口氣從地球北極駛到南極。它裝備了各種先進的科學(xué)考察儀器，船上設(shè)立了氣象中心，可以接收衛(wèi)星云圖等氣象資料。位于二層的水文資料采集室，集中了一大批先進的科研儀器，其中有用于搜尋鱗蝦及其他南極水生動物的魚探儀，可在航行時測定海水流速、方向的多譜勒海流計以及用于測量海水溫度、鹽度、深度的“CTD”等。加上數(shù)據(jù)處理中心、樣品間、伸縮吊車等配套設(shè)施，科研人員可在船上進行一系列海洋考察與研究項目。船上還設(shè)有健身房、圖書館、卡拉OK廳、醫(yī)療室、手術(shù)室等文娛、體育、衛(wèi)生設(shè)施，并有一個小小的游泳池?！把垺碧柺且粋€流動的科學(xué)實驗室，也是南極考察隊員的一個溫暖的“家”。但是隨著科考任務(wù)的加重，“雪龍”號有些設(shè)備已不堪重負(fù)，整體上落后于世界發(fā)達(dá)國家的南極科考船，也在一定程度上制約了我國極地科學(xué)考察的快速發(fā)展。
        “雪龍”號從今年3月27日正式進入上海楊樹浦船廠開始大修，這是該船自1993年出廠以來規(guī)模最大、最為綜合、標(biāo)準(zhǔn)要求最高的改造，耗資2億元。據(jù)介紹，此次改造主要包括船體、輪機、電氣和科考改造四個部分。船體經(jīng)過改造后，“雪龍”船外貌有了較大的變化。最大程度上增加了面積利用率，按照多年實際使用情況和現(xiàn)代極地考察船的布局要求，對生活區(qū)布局進行徹底和完善的設(shè)計調(diào)整，使“雪龍”船能滿足未來我國極地科學(xué)考察和后勤保障的需求，和國際極地考察船相接軌。此外，防撞艙壁采用流線型，減少了垂直受風(fēng)面積，風(fēng)壓中心降低了，同時上層建筑整體適當(dāng)后移，船舶重心也適當(dāng)后移，這樣有利于縱傾平衡，提高了船舶的穩(wěn)定性，增加了船舶的安全性。具體而言，改造后的“雪龍”號，將擁有500平方米以上的科考實驗室，是原來的2.5倍，可容納更多的學(xué)科加入到極地考察中?？瓶缄爢T的生活條件也大幅提高。如飲水系統(tǒng)，“雪龍”將使用反滲透裝置的全新水處理系統(tǒng)，還將增加淡水艙，徹底改造提升飲水系統(tǒng)。對“雪龍”號航行而言意義更重大的一塊改造，集中在船體自動化控制系統(tǒng)，更新全部航行設(shè)備及駕控臺，增設(shè)“千里眼”電子海圖，還增設(shè)了Ｆ站、銥星電話系統(tǒng)等，為“雪龍”號指明前進方向。而新的CCTV視頻監(jiān)視系統(tǒng)則能時時看清船體所在海水里發(fā)生的狀況，新增直升機并具備完善的起降技術(shù)保障系統(tǒng)，船上的海洋科學(xué)考察設(shè)備也將換代升級，全面提升“雪龍”號污水處理、油水分離處理能力等，更好地保護極地環(huán)境。

        特殊隊員  首次出發(fā)

        我國此次南極科考隊中包括兩名特殊的隊員，它們是“冰雪面移動機器人”和“低空飛行機器人”，這也是我國在南極考察中首次運用智能機器人技術(shù)。這兩類智能機器人由中國極地研究中心和中科院沈陽自動化研究所、北京航空航天大學(xué)聯(lián)合研制，已被列入國家“863”高技術(shù)發(fā)展計劃。據(jù)介紹，“冰雪面移動機器人” 重約200公斤，外形看上去像一架帶有升降桅桿的坦克，可自主跨越冰裂縫，翻越雪坡和雪丘，最大作業(yè)半徑為25公里，可搭載40公斤的重量，同時還可以拖曳100公斤的重量。此次赴南極考察，除進行各項功能檢測外，還將搭載一個高精度的定位DGPS和一套五要素的氣象觀測站，進行科學(xué)考察?！暗涂诊w行機器人”看上去像一架小型飛機，重約20公斤，能搭載5公斤的有效載荷，飛行速度能達(dá)到50~100公里／小時，能持續(xù)飛行１小時，抗6級風(fēng)。此次赴南極考察，還攜帶了一臺觀測海冰的紅外輻射計和一架航拍照相機。一直以來，極地惡劣的氣候與自然條件極大地制約著人類科學(xué)考察行動的開展，利用機器人作為人的“代理”，降低極地科考的風(fēng)險與成本、提高效率、加大覆蓋范圍與可達(dá)區(qū)域，已經(jīng)成為技術(shù)強國所關(guān)注的技術(shù)方案和研究方向。我國開展南極科學(xué)考察，首先面對的挑戰(zhàn)，就是如何將考察物資、科考設(shè)備和重型裝備安全運輸?shù)侥蠘O大陸中山站，再由重型雪地車隊將內(nèi)陸物資運輸1300公里到冰蓋頂峰冰穹Ａ地區(qū)。由于南極大陸被海冰緊緊包圍，我國具有國際先進水平的破冰船“雪龍”號也僅具備連續(xù)破除冰層厚度1.1米的能力，破冰船通常無法直接到達(dá)南極大陸。根據(jù)計劃，我國今后將訓(xùn)練“冰雪面移動機器人”開展海冰卸貨運輸路線探察、冰蓋裂隙密集區(qū)前置探路、極端惡劣條件下科學(xué)考察等工作，訓(xùn)練“低空飛行機器人”開展“雪龍”船破冰偵察、海冰厚度觀測等工作。同時，將對極地應(yīng)用移動機器人進行研究，形成示范應(yīng)用，開創(chuàng)我國機器人用于極地科考的新局面，為以后形成系列化、多功能化科考機器人奠定基礎(chǔ)。

        兩站更新  意義重大

        南極兩站基礎(chǔ)設(shè)施更新與改造，是中國極地考察“十五”能力建設(shè)項目的重要組成部分，它通過對我國南極長城站與中山站原有設(shè)施的改造、設(shè)備更新并新建若干建筑單體，從而提升南極兩站的業(yè)務(wù)支撐能力、后勤補給能力，改善站上人員的生活條件，提高兩站運行的安全與效率，進一步滿足南極環(huán)境保護的要求。據(jù)介紹，兩站改造的主要內(nèi)容有：首先是兩站新建建筑。長城站新建建筑單體包括綜合活動中心、科研辦公樓、廢物處理棟、污水處理棟和鍋爐房，總建筑面積約1780平方米；中山站新建建筑單體包括綜合樓、車庫、綜合庫、空間物理觀測棟、連廊、廢物處理棟、污水處理棟、鍋爐房和高頻雷達(dá)機房，總建筑面積約3880平方米。其次是兩站儲油系統(tǒng)的更新。此次兩站儲油系統(tǒng)更新，將在長城站新建儲油量650噸儲油系統(tǒng)，考慮到中山站很有可能承擔(dān)未來我國第三個考察站——內(nèi)陸站的后勤補給任務(wù)，這將進一步增加中山站對燃油的需求，我們將在中山站新建640噸儲油系統(tǒng)且保留原儲油系統(tǒng)，從而使得中山站的儲油量達(dá)到1090噸。由于原有兩站儲油罐材質(zhì)不是低溫材料，此次更新的油罐將使用特殊的低溫材料，大大增強儲油罐的安全性能。第三是兩站信息系統(tǒng)的改造。過去我國南極兩站的通信和信息設(shè)施比較落后，站內(nèi)通信和計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡單、容量小，對外通信端口單一，帶寬不夠，尚未建立完整的站內(nèi)管理信息系統(tǒng)，與先進的科考站差距較大。

        諸多“首次”  影響深遠(yuǎn)

        中國將首次在南極內(nèi)陸地區(qū)進行地震觀測，建立低溫寬頻天然地震觀測系統(tǒng)，獲得南極地殼三維結(jié)構(gòu)；為研究冰蓋的升降和移動規(guī)律，中國科研人員還將在冰穹A區(qū)域建立一個6000平方公里的“冰蓋運動控制網(wǎng)”，并進行首次觀測，同時還將對冰穹A最高點進行精確測量。測繪工作由黑龍江測繪局負(fù)責(zé)。據(jù)介紹，盡管科學(xué)家們已經(jīng)應(yīng)用衛(wèi)星遙感資料獲得了南極洲的全圖，但其比例尺為1∶550萬，而我國計劃繪制的冰穹A地形圖比例尺為1∶50000，要精確110倍。國家海洋局副局長陳連增表示，我國將在2009年初步建立南極內(nèi)陸夏季科學(xué)考察站，這將是我國繼長城站、中山站后的第三個南極科考站，也是世界上首個建在南極冰蓋最高區(qū)域上的科考站。我國首臺南極天文望遠(yuǎn)鏡陣將隨“雪龍”號啟運南極，該望遠(yuǎn)鏡陣由南京天文光學(xué)技術(shù)研究所、紫金山天文臺、國家天文臺合作研制，是由4臺14.5厘米口徑的大視場望遠(yuǎn)鏡裝在機架上構(gòu)成的一個小望遠(yuǎn)鏡陣。此外，我國天文學(xué)家將對南極冰穹A地區(qū)進行天文臺選址綜合考察，并在冰穹A上建一個天文自動觀測站，開展天文學(xué)研究，這也是在南極地區(qū)首次進行光學(xué)天文的實驗觀測。
        第24次南極考察（2007至2008航次）正值“十五”極地考察能力建設(shè)的第一年，又是第四次國際極地年中國行動計劃的開局年，同時也是南極內(nèi)陸站建設(shè)的起步之年。已在征程上的勇士們肩負(fù)著民族的希望和歷史的使命，正駕馭著“雪龍”號奔赴南極。讓我們預(yù)祝他們旗開得勝、滿載而歸！