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去南极，和冰“硬刚”——专访“雪龙2”号总设计师吴刚

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南极洲，遥远而神秘

想去那里

你必须击败1.5米的坚固冰块，

4米高海浪，10级风，负30度……

而《雪龙2》总能突破这一切

在茫茫冰雪中开辟道路

“雪龙2号”是我国自主建造的第一艘极地破冰船

它的首席设计师是一位非常了解冰的人

新华访谈推出《大国总师》系列访谈

专访《雪龙2》总设计师吴刚

给大家讲一下他与剑冰刚、季寒战斗的故事

“雪龙2”号的破冰能力有多强？“与其他运输船不同，‘雪龙2号’与冰相撞。”

吴刚说，跟着冰建刚

船舶的结构不仅要坚固

动力推进系统必须强劲

双向破冰是《雪龙2》的“王牌”

然而，这并不是吴刚的第一次

早年，张丙炎院士等极地科考船用户

提出双向破冰设想

当时，科考船步行至中山站

经常陷入冰雪之中

这让他们对科考船的机动性和灵活性产生了渴望。

破冰船尾推进器的改进势在必行

吴刚采用全旋转吊舱螺旋桨

可连续突破1.5米厚的冰层

即使遇到艰难的冰岭

还可以旋转180度

尾部螺旋桨旋转，在海面下切冰

能够“挖空”10多米高的冰脊

《雪龙2》破冰能力实现质的飞跃

强大的破冰能力也在南极科考中得到了验证。

曾经，“雪龙”被冰雪围困

我几次冲过去，都无法突破。

接到救援请求后，“雪龙二号”

迅速转身，连续撞击冰面，营救“雪龙”

“摔”出来的防寒设计为《雪龙2》设计

吴刚两次去南极

给他印象最深、收获最大的是什么

还是2015年的那次南极洲之旅？

“无论是恶魔西风带，

还是科考船在低温下作业面临的风险？

我需要出去看看。 ”

回忆50多天的海上经历

吴刚说

为他设计《雪龙2》提供了丰富的第一手资料

去南极洲

吴刚认为人类必须面临三大挑战

冰、寒冷和高纬度地区

暴露在冰冻温度下的楼梯

吴刚曾经狠狠摔过一次

回到房间后，他在笔记本上记下了

破冰船上开放的登船通道必须配备加热装置

所有露天楼梯均需进行防滑处理

全面提升破冰船防寒除冰能力

成为吴刚设计《雪龙2》的重要考虑因素

它们结合了蒸汽、防冻或电加热等防冷措施

制作甲板和通道

特别是逃生通道的甲板可以达到正温度

防止结冰

再攻关，让国产破冰船驶得更远回顾与《雪龙2》相伴的旅程

吴刚形容为“十年磨一剑”

这里有坎坷，有压力

对于吴刚个人来说

更多的是关于培训和成长

他和他的团队很享受

学习独立设计专业破冰船

中国造船业的拼图

打造“破冰”技术板块

直到今天，这仍然是吴刚最引以为豪的事情。

破冰船分为

三大类：轻型破冰船、中型破冰船、重型破冰船

国际海事组织将破冰船的破冰能力分为7个等级。

从PC1到PC7

PC1级破冰能力最强，PC7级破冰能力最弱。

《雪龙2》破冰能力为PC3

是中型破冰船中的最高水平。

吴刚坦白

“我们已经具备设计和建造轻型破冰船的能力

和中型破冰船能力，

但建造重型破冰船需要艰苦的努力。 ”

PC1和PC2重型破冰船属于金字塔尖

这是前进的方向，也是当前最大的挑战。

“在建设海洋强国战略的指引下，

现在是我建造重型破冰船的时候了。 ”

吴刚表示愿意当一波

促进我国极地科考装备畅通流通

现在，吴刚正带领团队攻克重型破冰船难题

从《雪龙》PC6到《雪龙2》PC3

破冰能力从1米提高到1.5米

造船厂花费了20多年的时间

他认为从PC3发展到PC1、PC2所需的时间将会缩短。

策划：楚学军车玉明

协调员：李晓云、李友、潘旭

导演：刘媛媛、于自如、唐子涵

记者：狄春岑志莲

视频制作：陈杰王小吉

主持人：徐丹瑞

设计：邓浩玛塔

致谢：中国船舶工业集团公司第708研究所

新华网

新华社上海分社

联合制作

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南极科考40年，我国为什么要建第5座秦岭站

来源：上观新闻

经过40年的南极科学研究，我国已在南极建立了4个科考站。为什么要建设第五座秦岭站？

南极洲是地球上最后一个被发现的大陆。自1984年中国第一支科考队进入南极以来，我国已完成40次南极科考。不久前，中国极地研究中心副主任、中国第40次南极科考领队兼首席科学家张北辰在央视财经频道《中国经济大讲堂》节目中带领大家走进南极，解密冰层的秘密。以下为演讲主要内容。

【必须穿越两道关卡才能到达南极洲】

从地图上看，南极洲是一个S形的大陆。它位于地球最南端，四面环海，面积超过1400万平方公里。中间有一条横向山脉，将整个南极洲分为东南极洲和西南极洲。

南极大陆约98%的陆地表面常年被冰雪覆盖。冰层平均厚度为2000米，最厚处达到4000多米。这就是我们所说的冰盖。虽然冰盖是固体，但随着时间的推移，由于重力的影响，它以低速从南极大陆中心沿着山谷流向较低的地区。当冰盖在平缓的南极海岸入海时，会继续向海洋延伸，漂浮在海面上。此时，它还没有折断，形成所谓的冰架。冰架下面是海水，脱离冰架边缘的部分就变成了漂浮在海洋中的冰山。刚刚分离的大冰山呈漂浮平台的形状。距海面高度可达200米，长度可达数百米至数十公里甚至数百公里。

脱离冰架并逐渐融化的冰山，以及冰盖和冰架的融化，已成为全球海平面上升的主要原因。

在南极洲，与海岸相连的海水会结冰，平均厚度约为1.5米。夏天没有完全融化的部分，第二年会继续结冰。这是沿海的固定冰。固定冰破裂并成为浮冰。固定冰和浮冰在潮汐和气旋的作用下层层堆积，厚度可达数米。我们把固定冰和浮冰统称为海冰，它随季节变化。海冰融化对海平面影响不大。

南纬40到南纬60之间有一片海域，称为风暴区。常年受到强烈西风的影响，同时还受到来自印度洋的暖气流和来自南极的冷高压的交汇影响。强烈的低气压和气旋不断地从西向东移动，在海上掀起惊涛骇浪。这就是科考队员眼中的“魔鬼西风带”。

从上面的介绍我们可以知道，科考船要到达南极大陆进行考察，必须穿越两个屏障，即环绕南极大陆的“魔鬼西风带”和靠近南极大陆的海冰区。

【在南极建网站非常困难】

面对南极恶劣的自然环境，南极科考队将工作分为三个步骤：能走、能站、能进。科考站建设是在南极建立据点的重要基础。目前，我国已在南极建立了5个科考站，分别是长城站、中山站、昆仑站、泰山站和秦岭站。

2024年2月7日，我国第五座南极科考站————秦岭站建成并举行启用仪式。这是我国南极探险史上具有里程碑意义的事件。

在南极建立一个站是非常困难的。即使风和日丽，你仍然要承受强烈的紫外线照射。事实上，网站建设工作大部分时间都是在暴风雪中进行的。

正常情况下，1月份南极很少遇到12级大风。然而2024年1月25日，在秦岭站施工的关键时刻，天气预报员报告，气象图上将出现40米/秒的大风。

当时主楼还没有完全封闭。如果强风侵入建筑物内部形成负压，将会带来毁灭性的风险。因此，我们连夜赶赴现场部署，决定在大风到来之前将建筑墙板完全密封。很快，风速开始增大，从六级、七级到八级。当最后三块墙板未密封时，风速已接近九级，操作非常危险。

现场指挥员召开动员大会。任务能否成功，关键取决于施工队员是否敢于爬到高空作业，因为高空风力更大。这时，人群中一名队员说道：“谁跟我一起去？”另一名队员连忙回应：“我跟你一起去！”两人立即冲上了十几米的高空。最终，我们在12级大风到来之前完成了墙板的全面密封。

【为什么要建设第五个研究站】

你可能想问：中国已经在南极建立了4个科考站，为什么还需要建设第五个科考站？

秦岭站位于南极西部，面向南太平洋段，距离阿蒙森海较近。秦岭站附近有南极洲最大的冰架，名叫罗斯冰架，那里的冰架正在加速融化。

研究发现，过去30年来，南极冰盖融化已使全球海平面上升8毫米。仅西南极洲流入大海的冰雪就相当于整个格陵兰岛。秦岭站位于南极冰盖变化的关键区域。因此，秦岭站的建成将有利于开展该区域的调查工作，进而研究该区域海洋、大气、海冰、冰架之间的相互作用。

此外，秦岭站附近还有两个冰间湖。一个是南极洲最大的罗斯冰架冰间湖，另一个是泰拉诺拉冰间湖。顾名思义，冰间湖是海岸附近被海冰包围的暴露的海水区域。按理说，南极冬季零下几十度的气温，海水结冰，但从南极内部吹来的下降风却极其强劲，持续时间也很长。海面新结的冰还没有稳定下来，很快就被强风吹走了。因此，在冰间湖中，冻结的过程一直存在。

海水在结冰过程中会析出盐分，因此冰间湖局部区域会产生低温、高盐密度的海水。这部分海水会下沉，形成底水。同时，它将二氧化碳从大气带到海底。因此，冰间湖也是研究冰区海气交换的重要窗口。

此外，冰间湖也是海洋生物的天堂。万物生长都依赖于太阳，冰间湖比海冰覆盖的海洋能获得更多的阳光。它还含有许多陆地营养物质，有利于藻类的生长和繁殖，从而在食物匮乏的冬季极夜为其他生物提供重要食物。当海冰覆盖大面积时，鲸鱼、海豹和海鸟可以从冰间湖获取鱼、虾等食物，以在恶劣的条件下生存。

总体而言，国际上缺乏对南极冰间湖的深入研究。我国计划在下次南极科考即第41次南极科考期间安排首次秋冬季国际合作航次，通过中外科学家的合作揭开天地湖天堂之谜。

【中国的科研设备今非昔比】

1984年，由于缺乏极地科考经验，缺乏保障装备，中国第一支南极科考队591名队员在签署生死证明后出发。 40年后的今天，当中国第40次南极科考也从上海起航时，我们的装备实力已今非昔比。

我国目前的巡检装备主要涉及海、陆、空三个方面的人员、物资运输和巡检保障。

“雪龙”号极地考察船主要承担中山站、长城站方向的人员运输和物资保障。它还承担普利茨湾、南极半岛、宇航员海等海洋调查任务。 “雪龙”号全长167米，能以0.5节的航速连续突破1.1米厚的冰层，加上20厘米的积雪，排水量近2.1万吨。 “雪龙二号”是继“向阳红十号”、“极地”、“雪龙”号之后，我国第四艘极地科考船。这也是我国第一艘自主建造的极地科考破冰船。它的总长度为122米。其最大特点是可双向破冰，可在1.5米厚的冰层环境中连续破冰航行，填补了我国在极地科考重大装备领域的空白。

内河舰队主要用于支援泰山站、昆仑站、格罗夫山等野外考察。内陆车队目前拥有运输车辆15辆，其中重型牵引车8辆，轻型雪地摩托车7辆。还有100多辆运输雪橇。如果这些雪橇一次性全部投入使用，运输能力可达700多吨，在世界上名列前茅。

我国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”主要承担内陆冰盖航空调查和国际合作任务。 “雪鹰601”自2015年10月开始执行南极科考任务，实现了航空冰雷达与其他设备的高度集成，达到国际先进水平。作为机载地球物理观测平台之一，投入使用以来已完成测线约20万公里。观测数据填补了南极洲最大的——个伊丽莎白公主岛的观测数据空白，绘制了近90万平方公里未知区域的冰下地形图，发现了新的冰下盆地、山脉、冰下湖泊等，这些命名的冰下地理地物已被纳入国际南极地名表，完成了南极冰下地形测绘拼图的最后一块。这标志着历时近70年的国际南极冰下地形测绘任务圆满完成。

【两次惊心动魄的卸货体验】

中山站是我国南极内陆科考大本营，位于南极洲东部的拉斯曼山。凭借中山站地势开阔、着陆方便、淡水资源丰富的优势，承担了科考物资装卸和运输的首要任务。但你可能想不到，在南极特殊的自然环境下，卸物资这项看似简单的工作其实也非常困难，甚至惊心动魄。

一般来说，我们会选择南半球的夏季时间到达南极。此时，南极大陆外围的浮冰开始变得松散，方便科考船进入。然后，我们会找到一块相对稳定的固定冰块与岸边相连，方便海冰上的物资运输。我有幸带领团队参加了中国第38次和第40次南极科考，经历了两次完全相反的极端海冰状况，都给卸货造成了相当大的困难。

第38次南极科考乘坐“雪龙”号单船前往中山站。旅程起初顺利，但西风带出现强烈气旋，连续三天刮起强劲东北风。 “雪龙”号被紧紧挤压在浮冰中，不得不停船等待旋风过去。当时船体和海冰不断受到挤压，发出嘎嘎声，听起来十分恐怖。

两天后，天气好转，“雪龙”号继续前行。然而，海冰的阻力太大了。一般来说，破冰船利用动力前进、压在冰上、压碎冰。失败一次，就会碾压它两三次。但这一次，当遇到一些难以啃咬的海冰时，“雪龙”却反复相撞，足足有100多次。沿途海冰情况已经远远超出了“雪龙”号的破冰能力。等到“雪龙”号艰难地一点一点移动，最终找到合适的海冰作业面时，已经比原计划晚了18天。

第40次南极科考也是由“雪龙”号执行的单船任务。 2023年12月1日，我们提前抵达浮冰区外缘。这时，我们发现“雪龙”可以轻松航行，毫不费力地粉碎大块浮冰。就这样，我们一路开车到了距离中山站仅6公里的地点，但仍然找不到合适的固定冰工作面进行卸货。

这是南极科考40年来首次遇到如此特殊情况。如果找不到合适的海冰工作面，就无法运输和卸载。更让我们着急的是，船上还带来了一辆重达十多吨的国产多功能雪地摩托，准备在南极内陆进行测试。这种雪地摩托只能在海冰上行驶。因此，科考队利用直升机搜寻固定冰块，最终在另一个方向找到了一块与陆地相连的完整海冰。

12月5日上午9时，船员报告称，“雪龙”号附近的海冰出现了一条小裂缝。于是，我们迅速将冰上的物资运走，有的直接用飞机吊运到中山站。五小时后，“雪龙”号所在处已看不到完整的海冰。所有队员都感到很幸运。幸运的是，我们赶忙把雪地摩托顺利开到了中山站。不然的话，再过五个小时，任务就完成不了。

我们经历的两次完全不同的极端海冰状况说明南极环境正在发生剧烈的变化。卫星观测发现，2023年，南极海冰总体面积是自1979年开始观测以来历史同期最低点。相比2013年和2023年，海冰面积在10年间从1950万平方公里减少到1640万平方公里，锐减超过300万平方公里。

【探索“地球自然档案馆”】

中山站南边是地球上最大的冰盖。冰盖最高点Dome A曾被称为“人类极其难以到达的地方”。

2005年1月18日，中国第21次南极科学考察队实现人类首次陆地登顶A穹。 2009年1月，中国第25次南极科学考察队在穹顶A建成我国第一个南极内陆科考站——昆仑站。

这里的冰原是原始堆积形成的，储存着全球气候和大气环境信息。因此，对这一领域的研究可以探索地球气候的变化，窥见宇宙演化的历史。研究表明，圆顶A 很可能含有超过100 万年历史的冰芯。

2012年，中国科学家开始在Dome A钻探100万年历史的冰芯，目前已成功获取800多米的样本，可以再现约12000年的气候变化。

冰盖形成于大约3400 万年前。自1400万年前以来，南极洲就形成了连续不断的冰盖。大约500万年前，它达到了现在的规模。因此，大量的气候和环境信息被埋藏在冰盖中。研究冰盖最简单、最实用的方法是钻取冰芯。冰芯被称为“地球的天然档案”，其中最有价值的是温度和二氧化碳含量，因为冰芯是唯一保存大气成分浓度的介质。

南极是纯净的，昆仑站上空的气氛更是纯净。这里远离工业污染，更重要的是这里的大气扰动非常微弱。因此，昆仑站具有清晰的视野，可以在地面进行天文观测。中国第40次南极科考在昆仑站安装了自主研制的近红外望远镜和可移动太赫兹望远镜系统。预计还会发现更多的天文奥秘。

【台山站附近新发现】

中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主陆地上，矗立着中国第30次南极科学考察队建设的泰山站。是一个中继站，主要为昆仑站提供各种物资和人员的中转。然而没想到的是，在泰山站附近还有一个重要发现。

2023年，中国与挪威、德国、澳大利亚等十多个国家启动了首个环南极冰盖国际合作调查计划。 “雪鹰601”固定翼飞机通过初步航空遥感，在泰山站以东约150公里处发现了一处新的冰下湖。经过探测，我们确定了冰下湖的大小、覆盖其上的冰盖厚度、湖水深度、湖底沉积物等相关信息，证实这是南极冰下极端生命环境探测和冰盖演化研究的理想钻探目标。

冰下湖泊钻探采样的核心技术是钻穿冰盖，直接获取湖水，而不会对冰下湖造成污染。这称为原位采样。目前，我们正在突破该技术，形成具有中国特色的多学科清洁钻井技术。

中国第40次南极科考，成功找到冰下湖区通道。在未来的南极科考中，我们计划进一步完成钻探选址、冰下湖采样等计划。我们期待有一天能够揭开极端环境下古代生命的奥秘，发现冰盖和地质演化的关键线索。

【保护南极生态环境刻不容缓】

中国第一个南极科考站——长城站所在地区被誉为“南极绿洲”。冰雪之中，苔藓、地衣、藻类等高等植物随处可见。各种鸟类在这里生活和飞翔，海狮、海豹和海象懒洋洋地漫步在海滩上。在邻近的海洋中，有许多种类的鲸鱼，吸引着无数旅游爱好者的目光。这里是研究南极生态系统和生物资源的理想场所。

但我们注意到，长城站所在的南极半岛是整个南极大陆气温变化较大的地方。这里的冰架也在快速融化，夏季岛屿上的冰雪已经消失。南极半岛有224座冰川，其中87%正在消退，这意味着该地区正在变暖。

为了保护当地的生态环境，近年来，我们逐步建立了中国南极长城站监测网络，开展南极土壤环境、鸟类兽类、植被、大气、湖泊环境监测、污水在线监测、近岸海洋环境监测、冻土监测等，这也是我们为南极保护开展的一项实质性活动。

新时代，中国极地考察工作者将与国际社会一道，更好地认识极地、保护极地、利用极地，为造福人类、推动构建人类命运共同体做出新的更大贡献。

来源：上官新闻作者：张北辰