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南极科考,中国构建立体推进格局

科普小知识2022-10-17 18:30:49
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南极科考,中国构建立体推进格局

2月28日,“雪鹰”12型直升机在强风中把探险队员运送到南极洲恩茨堡岛新建的空间站区。新华社记者白摄

南极科考,中国构建立体推进格局

2008年1月4日,第34南极研究小组直升机机组参加了中山站的卸载和运输任务。图为机组人员在雪龙船飞行甲板上的“海豚”直升机前拍照。(新华社)

南极科考,中国构建立体推进格局

雪龙(新华社)

历时165天,行程超过38000海里。中国第34次南极考察队近日圆满完成各项任务。当他们登上龙雪号到达上海基地码头时,受到了热烈的欢迎。

经过多年的努力,中国南极科学研究已经形成了“陆、海、空”三维推进格局。精英“冰雪”师的“探险”不仅巩固了原有的科研优势,而且不断升级软硬件基础设施,将三维推进模式提升到一个新的更高的水平,为人类了解南极洲做出了新的更大的贡献。

(1)空气:高效交换

在这项科学研究中,空中能力继续得到提高,固定翼飞机和直升机显示了它们的威力,确保了科学研究以及人员和材料的转移。南极考察队队长、中国极地研究所所长杨惠根表示,使用固定翼飞机进行的航空勘测取得了丰硕成果。“雪鹰601”共完成了21次飞行观察,飞行总里程超过45000公里。观测区域覆盖了东南极冰架系统、冰川下山脉、冰川下湖泊、深峡谷系统等,获得了高质量的数据。

在这次南极考察中,雪鹰601固定翼飞机首次搭载大型人员往返于南极中山站。“雪鹰601”总共进行了80次着陆和起飞。在国际合作方面,“雪鹰601”已经访问了英国、美国、澳大利亚、俄罗斯、法国等国家的检查站。在澳大利亚南极局的协助下,我们提前向中国中山站的越冬成员提供了约2.5吨新鲜蔬菜和一些附件,并协助澳大利亚完成了莫尔森站的初步供应。

雪鹰12号和雪龙号上的海豚直升机配备了8名船员。他们完成了南极冰的探测、船员运输、悬挂和卸载任务,并在南极科学考察中给“雪龙”号船装上了一对“翅膀”。参与过多次南极科学考察的直升机机长梁表示,直升机在新站建筑材料的转运中发挥了重要作用。当雪龙号到达恩斯堡岛附近的海域时,由于岸边有大量的冰,它不得不放弃用小船卸载和运输材料的计划,转而使用雪鹰12型直升机为岛上的空间站悬挂材料和设备。此外,直升机还帮助雪龙脱离了冰层。在罗斯海,雪龙被大面积密集的浮冰困住,无法移动。在关键时刻,科学研究小组派出海豚直升机从空中探索冰层,并找出相对松散的薄冰区域,帮助龙雪号成功出航。

除了固定翼飞机和直升机,无人驾驶飞行器也用于南极科学研究。早在2014年,在中国第31次南极科学考察期间,由北京师范大学全球变化与地球系统科学研究所所长程霄率领的团队,就利用极地鹰一号固定翼无人机对南极中山站所在的拉斯曼山及其附近的冰川进行了第一阶段的空中观测。此后,“极地之鹰二号”和“极地之鹰三号”固定翼无人驾驶飞行器也被投入南极科学考察,以收集高分辨率数据,用于研究极地地区的环境变化。

随着中国极地事业的发展,越来越多的先进航空科学研究设备将应用于南极科学研究。同时,通过加强与澳大利亚、俄罗斯、美国、英国等国家的航空合作,中国将建设更加科学高效的南极航空网络,从而推动南极科研模式的转变。

(2)土地:建设新的加油站。

科学研究站是科学家和科研团体或组织开展各种学科和重大科学研究的科学实验基地。南极科学研究站的建设水平是中国南极科学研究能力的重要表现和标志之一。此次南极科学研究的任务之一是推动恩克斯堡岛新站的建设,这也是中国的第五个南极科学研究站。

据杨惠根说,恩斯堡岛位于南极洲罗斯海的特雷诺湾。它被描述为一个“自然实验室”,用于研究地球系统中的能量交换、物质交换和球体之间的相互作用,以及理解全球气候变化。它具有独特的地理位置、巨大的科研价值和优势,是定位和建设新站的理想场所。

为了建设新站,科研团队克服了罕见的恶劣冰情和恶劣天气条件,在新站现场搭建了临时建筑和临时码头,实现了发电、通讯和海水淡化功能,并按计划完成了新站的基础测绘、生物生态监测、工程地质勘探、设计研究等任务。

Nxburgh岛上的新车站是一个常年检查站,预计将于2022年完工。根据设计,新的空间站可以容纳80人度过夏天,30人度过冬天,规模为5500平方米,辐射研究范围为300-500公里。它将与中国已建成并运行的四个主要科研站,即长城站、中山站、昆仑站和泰山站,共同构成南极科学研究的陆地系统。它将填补国际南极科学研究的重点和热点领域的空白,促进南极科学研究的国际合作。

(3)海上:双船联合创造奇迹

值得注意的是,与以往的南极考察相比,中国的考察有一个鲜明的特点:第一次实现了“两船合一”,共同探索南极,即龙雪和襄阳红01两船合作,两艘船上的两次考察各有侧重,共同完成南极探索任务。

2017年8月28日,向阳红01号离开青岛码头,开始全球科研。两个多月后,龙雪号离开上海前往南极研究目的地。12月30日,在完成了大西洋航段的海洋考察任务后,向阳红01号从智利港口邦特出发,与龙雪一起前往南极海域进行南极考察。国家海洋局第一海洋研究所所长李铁刚陪同“向阳红01”号进行科研考察,他表示,两艘船和两个团队分工明确,重点突出:向阳红01号主要考察西南极,重点考察冰带外缘的海洋环境;雪龙主要位于南极,主要集中在冰区。通过准同步调查,可以更清晰、更准确地把握海洋的脉搏,探索海洋变化的过程和机制。

“无人船”首次用于探测南极海洋环境,如水深、海底地形、海流和潮汐等,这是本次科学研究的一个亮点。据了解,雪龙配备了一艘名为“极地行者”的无人驾驶飞船。在恩克斯堡岛恶劣的自然环境下,极地行走无人船工作了近40个小时,完成了5平方公里海域的多波束全覆盖海底地形测量,不仅填补了该区域的数据空白,而且为船舶导航和新站建设提供了基础空间地理信息数据支持。

当然,中国极地科学研究最令人期待的“利器”是龙雪2号,这是中国自主建造的第一艘极地科学研究破冰船,自2016年12月20日在上海江南造船厂正式启动以来,备受关注。据了解,该船将采用“双向破冰技术”,即船首和船尾均可破冰,大大提高了在冰区的操控性,实现了在冰区快速掉头和掉头,特别是在冰况复杂、靠近南极海岸水域狭窄的环境中,提高了船舶的安全性。同时,该船将配备国际先进的极地大气、水面和水下测量设备,具备极地“观天探海”全方位科学研究能力。

目前,龙雪2号正处于集约化“对接”建设阶段。预计它将在今年8月底“脱离”。然后,它将进行内部安装、设备系统调试和系泊测试。该船将于2019年交付并开始“服务”。可以预料,两条“雪龙”将一起出现,中国极地科学研究将进入一个崭新的时代。

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