改造前的“雪龙”号
改造后的“雪龙”号
第24次南极科考队员与送别人员挥手告别
早在18世纪中叶，英、俄、美、法等国就开始探寻南方“未知大陆”。据有关资料显示，英国的詹姆斯·库克被认为是南极探险的先驱。继他之后，俄、美、法等国的探险家们纷纷向南极挺进，不断刷新向南航行的纪录。到20世纪80年代初，已有18个国家在南极洲建立了40多个常年科学考察基地，还有100多个夏季站。
记者从中国极地研究中心了解到，我国第24次南极科学考察队于今年11月12日从基地码头出发，第二次登顶冰穹A（DOME-A）开展冰川、天文、地质、大气和空间物理学考察，同时为南极内陆夏季科学考察站的建设进行选址与环境评估工作。南极冰穹A是南极冰盖最高区域，被国际公认为南极科学研究的制高点。冰穹A区域具有独特的穹状顶部地形特征，被认为是研究南极冰盖形成与演化最理想的场所，最具潜力获取最古老冰芯的钻取地点；此区域覆盖的“甘伯采夫”冰下山脉，是最有可能发现造山运动新机制和形成大陆构造新理论的地方；而且冰穹A在理论上极有可能是南极地区最好的天文观测站址。所以冰穹A区域的重大科学意义一直被国际科学界所关注，但由于其严酷的气候环境条件，过去一直被国际南极考察界认为是“人类不可接近之极”。
目标职责 任重道远
据介绍，本次考察的总体目标是测定中国南极内陆考察站址及环境参数，获得东南极冰盖—冰架系统物质平衡和运动特征参量，绘制冰穹 A核心区域冰盖表面和“甘伯采夫”冰下山脉地形地貌，给出冰盖深部结构特征、底部环境和冰盖表面流场，明确研究区域冰芯气候环境指标的适用性和可靠性，了解东南极克拉通岩石圈结构和构造演化，恢复末次冰盛期以来不同时间尺度和不同分辨率的气候变化序列，监测极区空间电流变化和空间等离子体波过程，获取冰穹A天文台站址天文环境参数，构建我国南极内陆考察的医疗紧急救护系统和冰盖高原医学防治理论基础。
本次南极考察主要有八大任务：首先是冰穹A区域及其内陆断面冰雷达探测与冰盖演化；其次是中山站至DOME-A断面冰川学、大气科学调查计划；第三是中山站至DOME-A沿线复杂冰雪环境综合观测及DOME-A地区无线传感器网络实验；第四是南极内陆冰穹A区域测绘；第五是南极内陆考察低氧高寒环境人体医学研究和医学保障；第六是DOME-A自动记录磁力计安装实施计划；第七是南极地震观测现场实施计划；最后是冰穹A天文学环境观测。据透露，此次南极之行长达5个月，188名队员赴南极执行科考任务，是自1984年中国首次南极考察以来人员最多的一次。
改造“雪龙” 乘风破浪
承担此次科考任务的破冰船是1994年代替“极地”号服役至今，已完成6个南极航次和一个北极航次的“雪龙”号。该船原系乌克兰赫尔松船厂1993年建造的一艘具有B1级破冰能力的破冰船，自重11400吨，功率为17920马力，最大航速为18节，续航能力达1.8万海里，可以一口气从地球北极驶到南极。它装备了各种先进的科学考察仪器，船上设立了气象中心，可以接收卫星云图等气象资料。位于二层的水文资料采集室，集中了一大批先进的科研仪器，其中有用于搜寻鳞虾及其他南极水生动物的鱼探仪，可在航行时测定海水流速、方向的多谱勒海流计以及用于测量海水温度、盐度、深度的“CTD”等。加上数据处理中心、样品间、伸缩吊车等配套设施，科研人员可在船上进行一系列海洋考察与研究项目。船上还设有健身房、图书馆、卡拉OK厅、医疗室、手术室等文娱、体育、卫生设施，并有一个小小的游泳池。“雪龙”号是一个流动的科学实验室，也是南极考察队员的一个温暖的“家”。但是随着科考任务的加重，“雪龙”号有些设备已不堪重负，整体上落后于世界发达国家的南极科考船，也在一定程度上制约了我国极地科学考察的快速发展。
“雪龙”号从今年3月27日正式进入上海杨树浦船厂开始大修，这是该船自1993年出厂以来规模最大、最为综合、标准要求最高的改造，耗资2亿元。据介绍，此次改造主要包括船体、轮机、电气和科考改造四个部分。船体经过改造后，“雪龙”船外貌有了较大的变化。最大程度上增加了面积利用率，按照多年实际使用情况和现代极地考察船的布局要求，对生活区布局进行彻底和完善的设计调整，使“雪龙”船能满足未来我国极地科学考察和后勤保障的需求，和国际极地考察船相接轨。此外，防撞舱壁采用流线型，减少了垂直受风面积，风压中心降低了，同时上层建筑整体适当后移，船舶重心也适当后移，这样有利于纵倾平衡，提高了船舶的稳定性，增加了船舶的安全性。具体而言，改造后的“雪龙”号，将拥有500平方米以上的科考实验室，是原来的2.5倍，可容纳更多的学科加入到极地考察中。科考队员的生活条件也大幅提高。如饮水系统，“雪龙”将使用反渗透装置的全新水处理系统，还将增加淡水舱，彻底改造提升饮水系统。对“雪龙”号航行而言意义更重大的一块改造，集中在船体自动化控制系统，更新全部航行设备及驾控台，增设“千里眼”电子海图，还增设了Ｆ站、铱星电话系统等，为“雪龙”号指明前进方向。而新的CCTV视频监视系统则能时时看清船体所在海水里发生的状况，新增直升机并具备完善的起降技术保障系统，船上的海洋科学考察设备也将换代升级，全面提升“雪龙”号污水处理、油水分离处理能力等，更好地保护极地环境。
特殊队员 首次出发
我国此次南极科考队中包括两名特殊的队员，它们是“冰雪面移动机器人”和“低空飞行机器人”，这也是我国在南极考察中首次运用智能机器人技术。这两类智能机器人由中国极地研究中心和中科院沈阳自动化研究所、北京航空航天大学联合研制，已被列入国家“863”高技术发展计划。据介绍，“冰雪面移动机器人” 重约200公斤，外形看上去像一架带有升降桅杆的坦克，可自主跨越冰裂缝，翻越雪坡和雪丘，最大作业半径为25公里，可搭载40公斤的重量，同时还可以拖曳100公斤的重量。此次赴南极考察，除进行各项功能检测外，还将搭载一个高精度的定位DGPS和一套五要素的气象观测站，进行科学考察。“低空飞行机器人”看上去像一架小型飞机，重约20公斤，能搭载5公斤的有效载荷，飞行速度能达到50~100公里／小时，能持续飞行１小时，抗6级风。此次赴南极考察，还携带了一台观测海冰的红外辐射计和一架航拍照相机。一直以来，极地恶劣的气候与自然条件极大地制约着人类科学考察行动的开展，利用机器人作为人的“代理”，降低极地科考的风险与成本、提高效率、加大覆盖范围与可达区域，已经成为技术强国所关注的技术方案和研究方向。我国开展南极科学考察，首先面对的挑战，就是如何将考察物资、科考设备和重型装备安全运输到南极大陆中山站，再由重型雪地车队将内陆物资运输1300公里到冰盖顶峰冰穹Ａ地区。由于南极大陆被海冰紧紧包围，我国具有国际先进水平的破冰船“雪龙”号也仅具备连续破除冰层厚度1.1米的能力，破冰船通常无法直接到达南极大陆。根据计划，我国今后将训练“冰雪面移动机器人”开展海冰卸货运输路线探察、冰盖裂隙密集区前置探路、极端恶劣条件下科学考察等工作，训练“低空飞行机器人”开展“雪龙”船破冰侦察、海冰厚度观测等工作。同时，将对极地应用移动机器人进行研究，形成示范应用，开创我国机器人用于极地科考的新局面，为以后形成系列化、多功能化科考机器人奠定基础。
两站更新 意义重大
南极两站基础设施更新与改造，是中国极地考察“十五”能力建设项目的重要组成部分，它通过对我国南极长城站与中山站原有设施的改造、设备更新并新建若干建筑单体，从而提升南极两站的业务支撑能力、后勤补给能力，改善站上人员的生活条件，提高两站运行的安全与效率，进一步满足南极环境保护的要求。据介绍，两站改造的主要内容有：首先是两站新建建筑。长城站新建建筑单体包括综合活动中心、科研办公楼、废物处理栋、污水处理栋和锅炉房，总建筑面积约1780平方米；中山站新建建筑单体包括综合楼、车库、综合库、空间物理观测栋、连廊、废物处理栋、污水处理栋、锅炉房和高频雷达机房，总建筑面积约3880平方米。其次是两站储油系统的更新。此次两站储油系统更新，将在长城站新建储油量650吨储油系统，考虑到中山站很有可能承担未来我国第三个考察站——内陆站的后勤补给任务，这将进一步增加中山站对燃油的需求，我们将在中山站新建640吨储油系统且保留原储油系统，从而使得中山站的储油量达到1090吨。由于原有两站储油罐材质不是低温材料，此次更新的油罐将使用特殊的低温材料，大大增强储油罐的安全性能。第三是两站信息系统的改造。过去我国南极两站的通信和信息设施比较落后，站内通信和计算机网络设备简单、容量小，对外通信端口单一，带宽不够，尚未建立完整的站内管理信息系统，与先进的科考站差距较大。
诸多“首次” 影响深远
中国将首次在南极内陆地区进行地震观测，建立低温宽频天然地震观测系统，获得南极地壳三维结构；为研究冰盖的升降和移动规律，中国科研人员还将在冰穹A区域建立一个6000平方公里的“冰盖运动控制网”，并进行首次观测，同时还将对冰穹A最高点进行精确测量。测绘工作由黑龙江测绘局负责。据介绍，尽管科学家们已经应用卫星遥感资料获得了南极洲的全图，但其比例尺为1∶550万，而我国计划绘制的冰穹A地形图比例尺为1∶50000，要精确110倍。国家海洋局副局长陈连增表示，我国将在2009年初步建立南极内陆夏季科学考察站，这将是我国继长城站、中山站后的第三个南极科考站，也是世界上首个建在南极冰盖最高区域上的科考站。我国首台南极天文望远镜阵将随“雪龙”号启运南极，该望远镜阵由南京天文光学技术研究所、紫金山天文台、国家天文台合作研制，是由4台14.5厘米口径的大视场望远镜装在机架上构成的一个小望远镜阵。此外，我国天文学家将对南极冰穹A地区进行天文台选址综合考察，并在冰穹A上建一个天文自动观测站，开展天文学研究，这也是在南极地区首次进行光学天文的实验观测。
第24次南极考察（2007至2008航次）正值“十五”极地考察能力建设的第一年，又是第四次国际极地年中国行动计划的开局年，同时也是南极内陆站建设的起步之年。已在征程上的勇士们肩负着民族的希望和历史的使命，正驾驭着“雪龙”号奔赴南极。让我们预祝他们旗开得胜、满载而归！