極地科考的中國力量

11月5日(ri),中國第38次南(nan)極(ji)科學(xue)考察隊首批154名隊員,搭(da)乘“雪龍”號極(ji)地科學(xue)考察船從上海出征,奔赴南(nan)極(ji)。

中國南極(ji)昆侖(lun)站(zhan),中國首個南極(ji)內(nei)陸考察(cha)站(zhan)。 (自然資源部(bu)中國極(ji)地(di)研究中心供圖(tu))
本(ben)月,中(zhong)國第38次(ci)南極(ji)(ji)(ji)科學(xue)考(kao)察任務正式拉開(kai)帷(wei)幕。11月5日,“雪(xue)龍(long)(long)”號極(ji)(ji)(ji)地科考(kao)破(po)冰(bing)船(chuan)率先從上海起航,前往(wang)南極(ji)(ji)(ji);剛(gang)剛(gang)結束北極(ji)(ji)(ji)科考(kao)任務的“雪(xue)龍(long)(long)2”號將緊隨其后(hou)(hou)出發。此后(hou)(hou),“雙龍(long)(long)”將會(hui)師(shi)南極(ji)(ji)(ji),聯合(he)展開(kai)科考(kao)作業。這是我國兩艘極(ji)(ji)(ji)地科學(xue)考(kao)察破(po)冰(bing)船(chuan)繼(ji)第36次(ci)南極(ji)(ji)(ji)科考(kao)任務之后(hou)(hou)再次(ci)組成編隊,合(he)體(ti)“探(tan)極(ji)(ji)(ji)”。
神秘的(de)極(ji)地,是(shi)影響全球氣候變化(hua)的(de)重要地區,也是(shi)開(kai)展氣象(xiang)、陸地、海(hai)洋、生物等科(ke)學研究(jiu)的(de)天然實驗室。極(ji)地考察能力,彰顯著一個國(guo)家(jia)的(de)科(ke)研實力與(yu)綜合(he)國(guo)力。
作為世界上少數(shu)能在極(ji)地(di)(di)獨立(li)(li)開展(zhan)(zhan)考察(cha)并建立(li)(li)科(ke)(ke)考站(zhan)的(de)國(guo)家(jia)(jia),中國(guo)自1984年(nian)首次(ci)踏(ta)足(zu)南(nan)極(ji)起,于短短三十多年(nian)間,白手起家(jia)(jia),建立(li)(li)起日益完善的(de)極(ji)地(di)(di)立(li)(li)體監測體系,形成(cheng)海陸空立(li)(li)體化格局,打造出“兩(liang)船六站(zhan)一基地(di)(di)”(兩(liang)艘極(ji)地(di)(di)科(ke)(ke)考船、六座極(ji)地(di)(di)科(ke)(ke)考站(zhan)、一座國(guo)內基地(di)(di))的(de)極(ji)地(di)(di)考察(cha)保(bao)障(zhang)格局,科(ke)(ke)學探(tan)測的(de)深度(du)和廣度(du)也在不斷(duan)拓展(zhan)(zhan)。
1 位于南極的“中國小鎮”
智能化現代化兼備,生活、科研、醫療設施一應俱全
11月,位(wei)于上海(hai)的(de)(de)中(zhong)(zhong)國極地(di)考察國內基地(di)碼頭已有些陰冷。幾天(tian)前,中(zhong)(zhong)國中(zhong)(zhong)鐵建(jian)(jian)(jian)工(gong)集(ji)團有限(xian)公司(si)(以下簡(jian)稱中(zhong)(zhong)鐵建(jian)(jian)(jian)工(gong))的(de)(de)工(gong)程師張建(jian)(jian)(jian)在(zai)這里(li)登上“雪龍”號,與他的(de)(de)28位(wei)同事一起,再赴南極。作為有著十幾次南極考察經歷的(de)(de)“老手”,張建(jian)(jian)(jian)和同事們(men)此行的(de)(de)目(mu)的(de)(de),是去南極“修房子”:為了讓中(zhong)(zhong)山考察站更加現代化(hua),他們(men)將(jiang)完(wan)成天(tian)線基礎(chu)、儲油擴容系統(tong)、供電(dian)系統(tong)等設施的(de)(de)建(jian)(jian)(jian)設,并(bing)對老發電(dian)棟進行改造。
極地考(kao)察(cha)站是科學家們開展(zhan)工作的(de)據點,也是他們在極地的(de)家。目前,我國在南極共有四座考(kao)察(cha)站,這些考(kao)察(cha)站位于(yu)不同的(de)地理區域,有著(zhu)不同的(de)科研用途。
中山站建(jian)成于上世紀(ji)80年代(dai),是我國目前規模最大的(de)(de)南極考察站。這(zhe)里如今像一個(ge)被白雪包圍的(de)(de)“小村鎮”:包括綜合(he)科研樓(lou)(lou)、越冬宿(su)舍樓(lou)(lou)、主發電(dian)棟等(deng)在內(nei)的(de)(de)建(jian)筑單體和設施達(da)20多個(ge),蔬(shu)(shu)菜溫(wen)室、直(zhi)升(sheng)機停機坪、醫療(liao)室、健身房等(deng)設施一應(ying)俱全。宿(su)舍樓(lou)(lou)裝有(you)先(xian)進的(de)(de)供(gong)暖設備,室溫(wen)常年保持24℃。屋內(nei)配(pei)備24小時冷熱水供(gong)應(ying)、網(wang)絡,給國內(nei)打電(dian)話也很方便(bian)。蔬(shu)(shu)菜溫(wen)室能(neng)抵御(yu)14級強風(feng),一樓(lou)(lou)種菜,每月可(ke)生產60千克左右的(de)(de)新鮮(xian)瓜果蔬(shu)(shu)菜,二(er)樓(lou)(lou)玻璃連(lian)廊可(ke)通行(xing),在這(zhe)里能(neng)欣賞到茫茫白雪中的(de)(de)綠意(yi)。
不(bu)過,張建(jian)(jian)第(di)一次(ci)來中山站(zhan)時,目(mu)之所及卻是(shi)另一番景象:簡陋的(de)集(ji)裝(zhuang)箱鐵皮房裹著(zhu)寒冰,屋頂漏風,桌(zhuo)子是(shi)用邊角料(liao)拼湊的(de)。2002年,南極科考站(zhan)開始大(da)規模拆舊建(jian)(jian)新。從那時起,張建(jian)(jian)和同事們年復一年,用雙手將中山站(zhan)建(jian)(jian)設成建(jian)(jian)筑面積(ji)達(da)5800平方米的(de)永久性科考基地。
極(ji)地(di)(di)科(ke)考專家魏文良曾說(shuo):“在國(guo)內蓋一(yi)(yi)個(ge)(ge)10萬平方米的(de)(de)大樓,難(nan)度(du)不(bu)及(ji)在南極(ji)建一(yi)(yi)個(ge)(ge)幾千(qian)平方米的(de)(de)科(ke)考站。”前(qian)些年,極(ji)地(di)(di)施工缺乏大型(xing)機械(xie)設(she)備(bei),許多(duo)工作(zuo)(zuo)只能(neng)靠手(shou)提肩扛,中鐵建工工作(zuo)(zuo)人員王(wang)忠說(shuo),他和工友曾靠人工,硬(ying)是平掉了一(yi)(yi)個(ge)(ge)小山頭(tou)。狂(kuang)風、極(ji)寒、暴雪、萬年凍(dong)土(tu)等(deng)極(ji)端工況,讓一(yi)(yi)些原本(ben)簡單的(de)(de)工作(zuo)(zuo)也變(bian)得難(nan)以實現。但在一(yi)(yi)群不(bu)怕苦的(de)(de)工作(zuo)(zuo)人員面(mian)前(qian),困(kun)難(nan)反而催(cui)生出許多(duo)新(xin)技術(shu)。混凝(ning)土(tu)在極(ji)低溫下遲遲無法(fa)凝(ning)固,工作(zuo)(zuo)人員用管道內部電加熱、外(wai)部保溫、添加特制(zhi)防凍(dong)液等(deng)手(shou)段(duan),順利(li)實現澆筑,還探索出“超低溫砼澆筑法(fa)”等(deng)施工技術(shu)。在南極(ji)復雜(za)的(de)(de)地(di)(di)形(xing)上鉆(zhan)孔(kong),每鉆(zhan)一(yi)(yi)個(ge)(ge)都(dou)要重新(xin)調整鉆(zhan)機的(de)(de)角(jiao)度(du)。工作(zuo)(zuo)人員便改良出不(bu)受氣溫和地(di)(di)形(xing)限制(zhi)的(de)(de)“萬能(neng)鉆(zhan)機”,不(bu)僅提高了鉆(zhan)孔(kong)速度(du),還提升了精(jing)度(du)。
得益于強大的(de)(de)基建實力,目前長(chang)城站(zhan)、中山站(zhan)等(deng)考察站(zhan)都已頗具規(gui)模。如今(jin),南極(ji)考察站(zhan)開始向智能化、自動化邁進。長(chang)城站(zhan)海(hai)(hai)洋站(zhan)的(de)(de)驗潮(chao)站(zhan)與(yu)位于青島(dao)的(de)(de)國家海(hai)(hai)洋局北海(hai)(hai)預(yu)報中心相隔(ge)萬里,但通過衛星,站(zhan)內的(de)(de)觀(guan)測(ce)數據可以(yi)實時(shi)傳輸至國內。北海(hai)(hai)預(yu)報中心的(de)(de)工作人員坐(zuo)在(zai)電腦前就(jiu)可實時(shi)查看長(chang)城站(zhan)無冰期的(de)(de)潮(chao)汐觀(guan)測(ce)數據,并完(wan)成實時(shi)監(jian)控(kong)。
2 覆蓋“海陸空”的立體保障
裝備類型越來越多,中國元素越來越多
每(mei)次前(qian)往(wang)南(nan)極,“雪龍(long)”號(hao)都(dou)要(yao)帶上(shang)不少東西(xi)。這一次,包括裝(zhuang)載機、耐低溫極地(di)光(guang)伏發(fa)電設(she)備等在內的一批“中(zhong)國制(zhi)造”裝(zhuang)備隨船征戰南(nan)極。
工欲(yu)善其事,必先利其器。近年來,在越來越多先進新裝備的(de)助力下,我國極地(di)科考事業已建立(li)起(qi)“海(hai)陸空”立(li)體推進的(de)格局。
在海上(shang),破(po)冰船(chuan)作為交通和承載工具,綜合能(neng)力不(bu)斷提升。2019年7月(yue),繼“雪(xue)龍(long)(long)”號之后,我國極地科考隊(dui)伍迎來第二艘破(po)冰船(chuan)——“雪(xue)龍(long)(long)2”號。當年10月(yue),“雪(xue)龍(long)(long)2”號與“雪(xue)龍(long)(long)”號一起執行我國第36次南(nan)極科考任(ren)務(wu),首次實現(xian)“雙龍(long)(long)探極”。
“雪龍2”號是我國第一(yi)艘自(zi)主建造的(de)極地(di)科學考察破冰(bing)船(chuan),也(ye)是世界上首艘具備雙向破冰(bing)能(neng)力的(de)破冰(bing)船(chuan)。超強的(de)破冰(bing)能(neng)力,讓更(geng)多的(de)科考設施(shi)、補(bu)給物資得以運入南極陸緣冰(bing)區(qu)和南極大陸,許多過去無法到達的(de)海域如今也(ye)可以進入。
在陸(lu)上(shang),各類耐低(di)溫(wen)、抗風的車(che)(che)(che)輛裝置組成(cheng)陸(lu)上(shang)車(che)(che)(che)隊,為物資運輸(shu)、冰(bing)蓋探路(lu)等工作(zuo)提供保障(zhang),光中山站(zhan)就(jiu)有30多輛車(che)(che)(che)。“南極(ji)(ji)2”號全地形車(che)(che)(che)被工作(zuo)人(ren)員們(men)稱為“南極(ji)(ji)公(gong)(gong)交車(che)(che)(che)”,控制系(xi)統(tong)等核(he)心部件100%國產(chan)化。該車(che)(che)(che)生產(chan)單位貴(gui)州(zhou)詹陽動(dong)力重工有限公(gong)(gong)司(si)負責人(ren)呂(lv)黔(qian)介紹,“南極(ji)(ji)2”號車(che)(che)(che)體裝配了像(xiang)坦(tan)克(ke)一樣(yang)的履(lv)帶,耐磨(mo)性高,有水陸(lu)兩棲的性能,在-41℃的低(di)溫(wen)下也(ye)能啟動(dong)。車(che)(che)(che)廂內裝有空調系(xi)統(tong)和新風系(xi)統(tong),科研人(ren)員在戶外(wai)作(zuo)業也(ye)不會挨凍。
“我(wo)(wo)們(men)要依(yi)托于(yu)中(zhong)國(guo)工業化(hua)產業化(hua)的(de)快速發展推(tui)進我(wo)(wo)們(men)的(de)工作。”中(zhong)國(guo)極地(di)研究中(zhong)心(xin)有(you)關負責人表示,“在(zai)極地(di)科考中(zhong),中(zhong)國(guo)元素越(yue)來(lai)越(yue)多,裝(zhuang)備(bei)類(lei)型(xing)越(yue)來(lai)越(yue)多,從車輛到(dao)發電設(she)備(bei)、到(dao)材料都是由中(zhong)國(guo)生產。我(wo)(wo)們(men)還有(you)移動科考站,全部建(jian)在(zai)雪橇上面,這是為南(nan)極專(zhuan)門設(she)計的(de)裝(zhuang)備(bei),都是由中(zhong)國(guo)生產的(de)。”
2017年(nian),我國(guo)首架極(ji)(ji)地(di)固(gu)定翼飛(fei)機“雪(xue)鷹601”加入了極(ji)(ji)地(di)科(ke)考(kao)裝(zhuang)備隊伍,自此(ci)極(ji)(ji)地(di)考(kao)察開始邁入“航空時代(dai)”,極(ji)(ji)大提升了中國(guo)在極(ji)(ji)地(di)開展科(ke)研、運輸和救援等工作的(de)能力。當年(nian)1月,“雪(xue)鷹601”從中山站起飛(fei),用時4個多(duo)小(xiao)時,抵(di)達1000多(duo)公里外的(de)昆侖(lun)站。在此(ci)之前,科(ke)考(kao)人員乘雪(xue)地(di)車(che)從中山站前往昆侖(lun)站,需要近20天。
3 日益完備的科研條件
觀測采樣范圍擴大,現場科考能力提升
中國(guo)極地科(ke)考隊每次出征,都帶著不同的科(ke)研任(ren)務(wu)。此次南極科(ke)考,重點在大(da)洋地區。
科(ke)研工作者(zhe)們將圍繞應對全球氣候(hou)變化,開展大(da)氣成(cheng)分、水文(wen)氣象、生(sheng)態環境等科(ke)學調(diao)查(cha)工作,執行南大(da)洋微塑料、海(hai)漂(piao)垃圾等新型(xing)污(wu)染(ran)物監(jian)測任務。
在(zai)極地(di)嚴酷復雜的環(huan)境中,想要取得科研成(cheng)果離不開先(xian)(xian)進(jin)(jin)科研設施的支撐。中國(guo)極地(di)研究中心(xin)業務處(籌)副處長(chang)陳留(liu)林(lin)坦言,近(jin)年來,從科研監測(ce)規模(mo),到(dao)(dao)(dao)技術手段,到(dao)(dao)(dao)參與任務的科研人員比例,再到(dao)(dao)(dao)管(guan)理模(mo)式等,我國(guo)極地(di)科考(kao)都有了長(chang)足(zu)進(jin)(jin)步。“從南極巡天望(wang)遠鏡(jing)AST3-2到(dao)(dao)(dao)大氣激光雷達,再到(dao)(dao)(dao)水下機(ji)器人、探(tan)冰(bing)機(ji)器人……先(xian)(xian)進(jin)(jin)的技術裝(zhuang)備越來越多地(di)應用到(dao)(dao)(dao)基地(di)去了,我們研發的無人冰(bing)站,可以直接拋到(dao)(dao)(dao)浮冰(bing)上,隨著海冰(bing)漂流,實(shi)現超過一(yi)年時間的長(chang)期無人觀測(ce)。即便是(shi)在(zai)漫長(chang)的極夜期間,它也依(yi)然可以進(jin)(jin)行各種參數的觀測(ce)。”
在(zai)眾多的(de)(de)科(ke)(ke)研(yan)設備(bei)中,采樣工具對于科(ke)(ke)考有著重要(yao)作用。南極(ji)冰(bing)(bing)芯有著重要(yao)的(de)(de)科(ke)(ke)研(yan)價值,但想要(yao)鉆(zhan)開厚厚的(de)(de)冰(bing)(bing)蓋取(qu)出來卻并不容易。目前(qian)我國(guo)已擁有深冰(bing)(bing)芯鉆(zhan)探的(de)(de)“三大鉆(zhan)”——深冰(bing)(bing)芯鉆(zhan)探系統(tong)、冰(bing)(bing)架熱(re)水(shui)鉆(zhan)和(he)冰(bing)(bing)下地質鉆(zhan),鉆(zhan)探深度(du)可超(chao)過100米,憑(ping)借這份實力,中國(guo)已成為國(guo)際冰(bing)(bing)芯科(ke)(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)組織的(de)(de)重要(yao)成員。
2019年(nian),第36次(ci)南(nan)極(ji)考察隊(dui)使用“雪龍2”號極(ji)地科考破冰船裝備的(de)22米長(chang)活塞取樣(yang)器,在(zai)極(ji)地獲取了18.36米長(chang)的(de)海底(di)沉積(ji)物(wu)樣(yang)品,這是我國首次(ci)在(zai)南(nan)大洋(yang)取得這樣(yang)長(chang)的(de)沉積(ji)物(wu)樣(yang)品。作為科考船,“雪龍2”號不僅(jin)設(she)置了許多專業實驗室,還配備了許多高科技設(she)備:自動定位(wei)系(xi)統,可實現長(chang)時間原位(wei)采(cai)樣(yang)和測量;月池系(xi)統由主甲板垂直通(tong)向海底(di),讓在(zai)大面(mian)積(ji)浮(fu)冰區進行作業成(cheng)為可能……
擔(dan)任(ren)中(zhong)國第38次(ci)南極(ji)科學考(kao)察(cha)隊首席(xi)科學家助理(li)的藍木盛(sheng),迄今共參加過(guo)9次(ci)南北(bei)極(ji)科學考(kao)察(cha)。藍木盛(sheng)說:“我(wo)的研究方向是極(ji)地海(hai)洋生態調查研究與(yu)觀監測(ce)(ce)技術(shu)研發應用方面,在(zai)極(ji)地考(kao)察(cha)的大部分時間都在(zai)‘雪龍2’號(hao)上進(jin)(jin)行。‘雪龍2’號(hao)齊全的實(shi)驗室(shi)設(she)施和(he)先進(jin)(jin)的科考(kao)設(she)備讓我(wo)們(men)的現場科考(kao)能力有(you)了巨(ju)大提升,現在(zai)我(wo)們(men)觀測(ce)(ce)和(he)采樣的生物(wu)覆(fu)蓋范圍也大了很多。”
陳留林介紹,在極地科考站,站內實驗室也更加完備化。“長城站和中山站的實驗室具備一年四季進行實驗的條件,實驗裝備的配備也日益齊全。以前,因為我們的條件簡陋,科考人員來這里需要自己帶很多儀器,走的時候再帶回去。現在,除了非常專業的設備,其他的我們都能滿足科研工作者的需求。”(本報記(ji)者 王雅婧)
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