我国极地科考破冰船在多方面达到国际先进水平

中国自主建造的第一艘极地研究破冰船示意图。

国家海洋局中国极地研究所

近日，中国自主建造的第一艘极地研究破冰船(以下简称“新船”)在江南造船厂的切割车间完成了首件钢质点火切割，开始了新船项目的建设。

中国已经有了“雪龙”破冰船。为什么我们要建一个新的？新船“牛”在哪里？它能给科学研究带来什么变化？

可以在两个方向破冰

船的船头和船尾都可以破冰，破冰可以同时向前、向后和掉头。

地球的两极终年被冰雪覆盖。当一艘科研船在极地冰海中航行时，如果它不能破冰，即使它离开阔水域不远，它也只能因焦虑而被困在冰中。

“在1.5米厚的冰和0.2米厚的雪的环境中，这艘新船能够以2-3节的速度持续破冰。它还具有全回转电力推进功能和碰撞破冰能力，以满足世界无限航区的导航需求。”中国船舶工业集团第708研究所新船总设计师吴刚表示，与“雪龙”号相比，新船破冰能力预计将提高3至4个等级。

根据他的介绍，双向破冰，即船的船头和船尾都能破冰，是新船最大的亮点。“破冰船将军从船头破冰前进。然而，一旦遇到较厚的冰脊，就很难突破，而“雪龙”船在使用中经常会遇到被冰脊卡住的情况。”吴刚说，新船的船尾螺旋桨装有两个大吊舱，可以在原地*旋转360度，形成强大的冰切割力。“必要时，船体旋转180度，使船尾面向前方，尾部螺旋桨在海面下破冰并形成吸力，直到超过20米厚的冰脊被‘掏空’。”

除了在紧急情况下“打开”，船尾还可以改变船头。“就像驾驶一样，后车厢突然变成了驾驶员的座位。”吴刚说，例如，新船的驾驶室设计成360度视角。这艘船可以同时向前、向后和掉头。"这种机动性和灵活性使这艘船更能适应极地环境."

新船的耐寒性也有了很大的提高，对低温环境下作业的保护也越来越受到重视。例如，室外作业和逃生路线的防滑和加热处理，影响视线的窗户和室外摄像机的除冰和防雨功能，以及防冰海水门、水箱加热、管道加热、机舱通风、隔热处理和冷凝水排水的设计吴刚说。

极地纯净无瑕，生态极其脆弱。“这艘新船可能是极地破冰船研究船中世界上最严格的环保技术。”吴刚表示，无论是烟囱排气、污水和垃圾排放控制，还是空调和供暖的实时调节，设备小型化和材料轻量化的发展，以及环保和无污染涂料的应用，都使新船“绿色环保”。“这艘新船使用全电力推进系统，以轻柴油为燃料，这也符合氮氧化物最高排放标准的国际要求。”

"将来，新船在海上作业时应该更加‘专注’。"据吴刚介绍，新船的动态定位系统使船能够在符合环境条件的无冰海域实现动态定位，即使一个螺旋桨在前部受损，一个螺旋桨在后部受损。

据了解，最新的极地规则将从2017年1月1日起在国际上实施。新船的设计和建造完全符合最新法规的要求，在稳性、结构强度和机电设备方面达到国际先进水平

改变极地科学研究的运行模式

科学研究工作的时间窗口可以延长，科学研究设备和方法都是世界先进的。

“建造新船的原因是现有的极地破冰船无法满足快速增长的科学研究需求。”国家海洋局中国航运局极地研究所所长徐宁说，中国的极地考察始于20世纪80年代初。迄今为止，已成功组织了33次南极考察和7次北极科学考察，长城站、中山站、昆仑站、泰山站和北极黄河站已经建成。

“我国目前正在多站模式下运行。除了极地科学考察任务，龙雪号还必须承担重要任务，如在每次航行中向各个科学考察站运送空间站建筑材料、人员和物资。”北极和南极的夏天很短，但是一艘船必须考虑到北极和南极的多重任务。海洋科学研究的时间大大减少和压缩。“龙雪的独立作业、长期疲劳作业和缺乏现代地球物理和海洋生物资源调查设备，无法满足中国对极地冰区海洋的新战略需求。”

“新船的出现将改变我国极地科学研究的运作模式。首先是延长科学研究的时间窗口。”徐宁告诉记者，目前，绝大多数基于勘探船的国际极地研究工作是在11月至次年3月期间在极地地区进行的。具有更强破冰和抗寒能力的新船可以更早进入极地，更晚离开。延长的运行期无疑将使科学家们进行更多的研究实验，取得更丰硕的成果。

另一方面，新船配备了目前国际先进的海洋环境和地球物理测量设备，还将配备国际先进的极地海洋科学综合测量手段。在环境调查方面，可以承担极地海洋、海冰、大气等环境基础的综合调查、观测和研究任务。在地球物理调查方面，它能够在极地冰区的海洋中开展石油、天然气和生物调查，促进极地科学的跨越式发展。“新船是模块化设计的。科学考察功能是一种合理的动态组合，可以根据不同的航行需求重新配置科学任务。”吴刚说。

以海洋水环境调查为例，海洋科学研究的主要发现几乎都是从长期观测中获得的。海洋环流和厄尔尼诺现象的发现都是基于大量长期和广泛的海洋实地观测数据。长期以来，相关的物理、化学、生物和生态指标在调查现场定点取样，并在实验室进行分析。但是劳动强度大，采样点少，易受自然环境变化的影响。据专家介绍，新船配备的相关系统不需要特殊的工作时间来安排和发布工作，而是随时随地自动完成海面多元素的连续自动测量，实现原位测量、实时显示和自动记录处理。

以海底测绘为例，欧美发达国家已经开始在北冰洋和南大洋进行大规模海底测绘。但是，中国过去和现在的极地勘探船没有配备相关设备，在极地地区几乎没有实际的地形测绘和地质构造调查。新船配备了万米水深、深水多波束、浅水多波束和深海浅层解剖等先进探测设备，将有效弥补这一缺陷，为后续保护中国极地权益提供关键技术手段。

“新破冰船是从实际出发，充分考虑我国极地勘探面临的艰巨任务，从根本上提高我国极地勘探水平的战略选择。”中国极地研究所所长、新建极地破冰船建设项目负责人杨惠根表示:“它的建设标志着中国极地考察场地保障和保障能力的新突破，将极大地推动中国极地考察的发展，加快建设极地考察强国的进程。”

“雪龙”号不会退役

它将和新船一起在北极和南极进行科学研究。

新船的出现并不意味着“雪龙”号将退出历史舞台。据了解，这艘新船预计将于2019年完工，并将与“雪龙”号一起组成极地研究破冰船团队。

“雪龙”为我国极地科学研究做出了巨大贡献。该船于1993年从乌克兰购买，并被改造成中国唯一从事极地冰航的极地科学研究和供应船。它在1994年、2007年和2013年经历了三次大规模改造，整体上延长了使用寿命，进一步满足了极地研究和海洋调查的需要。

“通过专业定位和分工，实现新船与龙雪船功能互补、优势互补的目标。”徐宁表示，“雪龙”号将充分发挥其强大的后勤保障能力，以后勤保障为主。它将主要负责从南极和北极勘探站运送材料和人员，同时考虑到导航和数据采样的全面观察和调查。不过，新船将充分发挥其独特的极地海洋综合调查能力，重点是极地海洋调查作业，同时为极地考察船提供冰区作业支持和救援能力，包括具有高级破冰能力和冰区处理能力的“龙雪”号船。依靠这支船队的合理分工，极地海洋调查可以有效地满足环境资源科学调查的需要。它还可以承担国家极地海洋资源调查的重大专项任务，在冰区进行大规模长期调查作业。

另一方面，新船项目采用“联合设计、国内施工”的模式。708研究所是中国特种船舶设计的*研究所，与国外著名的破冰船设计公司阿克巴北极设计公司进行了长期的联合设计，并由国内江南造船厂自主建造。“新型破冰船是我国第一艘同类船只。我国造船业没有设计和建造这种船只的技术和经验。”徐宁表示，这一模式有助于引进和消化国外先进的破冰船设计理念、技术和经验，掌握建造技术、工艺和标准，提高我国造船业的核心技术竞争力。

据专家介绍，我国极地作业实际需要的船舶数量不应少于美国和俄罗斯，否则我们将永远无法跟上国际发展的步伐。因此，我国极地工作的理想标准是极地破冰船的数量应为5至6艘。“将来，该国还将建造破冰船，具有更强的破冰船能力。最好全年都在冰区航行，这样可以提供更多的紧急救援和极地管理功能。”吴刚说。