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10年磨一劍,中國又一件自主制造重器

2019年7月11日,上海江南造船廠船塢邊人頭攢動。

在過去3年里,這些工人的任務,就是攻克一個又一個技術難題,讓這艘船能最終問世。今天,她被精心裝點著,交付自然資源部中國極地研究中心使用。在他們看來,這和自己的女兒出嫁一般無二。

一聲汽笛長鳴,交付儀式完成,人們仍然不愿離去,癡癡地望著這艘美麗的大船。他們都在心里默念著她的名字:“雪龍2”號——中國第一艘自主建造的極地科學考察破冰船。

10年磨一劍,中國又一件自主制造重器 | 地球知識局

“雪龍2”號

這是36年中國極地夢的新里程碑。

去南極,可不只是看企鵝

時光倒回1983年夏天,我國駐美大使章文晉向美國政府遞交了一份意義非凡的申請書,表達了我國加入《南極條約》的意愿。

那是上世紀50年代末在美蘇兩大超級大國主持下指定的國際協議,對世界各國考察、開發、保護南極做出了指導性的規定。條約保存在美國,受理了中國的加入申請之后,中國也成為了《南極條約》的締約國,標志著我國有了參與南極事務的國際資格。

南極條約體系

(圖片來自Wikipeda)

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但成為了締約國,并不代表就直接擁有了在南極進行考察的條件。在當時的歷史背景下,中國科考隊面臨的首要難題,就是如何把人員和設備運到南極,建設自己的考察站,并維持考察站的運行。

南極位于高緯度高寒地帶,即使在南半球的夏天,周圍海面上也漂浮著大量浮冰。這些浮冰,輕則阻礙船只前進,重則劃傷船只,一般的遠洋船只根本無法平安渡過這樣的海域,必須有噸位大、推力足、裝甲厚的專業破冰船才行。

(圖片來自pixabay)

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但破冰船的技術要求和建設費用都很高,對于剛剛改革開放不久,還沒有完全解決吃飯問題的中國來說,無論是自主建造還是進口采購破冰船都是一件太過奢侈的事情?瓶缄犜跊]有選擇的情況下,做出了一個冒險的決定——直接啟用“向陽紅10”號登陸南極。

爺爺輩的極地科考船“向陽紅10”號

難以想象那時候的科考隊在船上

過的是什么日子

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“向陽紅10”號是一艘遠洋考察船,在一般海面航行有余,破冰實在是力有不逮。在南極冰區航行時,船員們只能仗著“向陽紅10”號噸位大,用“莽勁”盡量往南極方向靠。但就是靠著這樣一艘不專業的船只,我們成功地把第一批科學家送上了南極大陸。

后來人們又找到了一艘更結實的“極地”號替補。它是一艘芬蘭造貨輪,原設計目的只是走通北歐的少量浮冰路線,并非硬闖冰塊密集的南極海域。遇到冰密度稍微大一點的浮冰區,“極地”號也是束手無策。

(圖片來自中國數字科技館)

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直到加入《南極條約》后的第十年,1993年,我們才從蘇聯解體后的烏克蘭那里買到了一艘可用于北冰洋運輸的船,經過多次改造,成為現在大名鼎鼎的“雪龍”號極地科考破冰船,也是目前國內唯一一艘執行我國極地科考任務的破冰船。

從1994年開始,她搭載著中國科學考察隊先后執行了22次南極考察任務和9次北極考察任務。隨著服役年限增長,堅強的“雪龍”號也逐漸顯出疲態。

“雪龍”號極地考察船航行在普里茲灣

(圖片來自新華社@劉詩平)

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首先,“雪龍”號畢竟是前蘇聯技術的產物,放在現在看能力實屬有限,僅能在1.5節航速下沖破1.2米厚的冰層(含0.2米雪),在靠近南極大陸的厚浮冰面前也無能為力。

就在今年1月初,第35次南極科考隊從“雪龍”號卸運至南極中山站和內陸出發基地的貨物,由于船只無法靠岸,隊員們把貨物在冰面上運輸了44公里才到達目的地。南極行車不比尋常,車速只能在10邁以下,還常見冰縫隙坑洼,氣候喜怒無常,長距離陸上運輸風險極大。

一輛滿載物資的雪地車向南極中山站駛去

(圖片來自新華社@劉詩平)

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其次,“雪龍”號缺乏側推能力。而在南極海面,常見的情況是剛被破開的冰面在低溫下又凍結在船只兩側,沒有側推能力就意味著難以轉彎掉頭,只能往前開,大大降低了水域選擇的可能性。

比如2013年底~2014年初,“雪龍”號營救被南極海冰困住的俄羅斯考察船“紹卡利斯基院士號”,結果在順利解救全部被困人員后,“雪龍”號自己也被浮冰困住了好幾天,只能等到天氣好轉時才脫困離開。

種種跡象表明,中國需要一艘更先進的極地考察破冰船。

聯合設計,國內建造

說起造破冰船,世界上大概沒有人比俄羅斯人的經驗更豐富。漫長的北冰洋航線,讓俄羅斯人積累了豐富的破冰技術經驗,成為了世界上破冰船技術最為先進、數量最多的國家。

2015年世界各國主要破冰船的數量

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所以2008年,當我國意識到“雪龍”號的短板,想要添置極地考察破冰船時,本想向俄羅斯購買一艘破冰船。但因為要價過高,提案最終作罷。既然別人靠不住,我們就自己動手豐衣足食,新破冰船成為了國家立項的重點攻關課題。

然而,新船自立項開始,卻遲遲沒有動工,而是在反復地調查論證,因為難處實在是太多了。

我國沒有極地海岸線,在商業使用上完全沒有建造極地惡劣環境下也能作業的特種船舶的經驗,建造極地考察船屬于另起爐灶。而從上海出發,向南極航行的過程中,船只將遇到咆哮的西風帶、復雜的極地浮冰海域、臨近大陸時還會有巨型浮冰擋道,對船體強度的要求極高。

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另外,建造一艘極地破冰考察船所費不菲,短時間內沒有再造一艘的必要,這就要求這艘新船不僅能完成一次兩次任務,更要極為經久耐用,承擔接下來多年里的極地考察任務。這對船體的耐久度又提出了要求。

從零開始就要直接拿冠軍,很多專家都懷疑我國的造船行業能否勝任這項工作。

事實證明,我國造船行業完全可以

(圖片來自akerarctic.fi)

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所以為穩妥起見,經過反復研究,我國決定吸收國外先進的破冰船設計理念、技術和經驗,結合我國的實際情況進行改進,建造一艘“國際一流,國內第一”的極地考察破冰船。

就這樣,新的極地考察破冰船直到2016年底才完成設計,開工建造。

歷經10年的論證、設計、建造,“雪龍2”號終現真身。

大國重器,人性與科技的完美結合

“雪龍2”號作為國際先進的極地考察和海洋科學研究的移動平臺,處處閃耀著人性與科技的光芒。

首先要說的是她獨一無二的破冰與定位能力!把2”號為了滿足無限航區航行的需求,特別采用2臺7.5MW破冰型吊艙推進器,同時也是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰的極地科考破冰船。

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與“雪龍”號的“笨拙”不同,“雪龍2”號在船艏配備了2臺2000kW槽道式側向推進器,可以讓船舶可以靈活轉身,精準定位,極大提高了在惡劣海況下的安全性和調查作業精度。

今年1月,“雪龍”號在南極阿蒙森海航行時,因為濃霧導致船與冰山相撞,所幸沒有造成嚴重影響。而新建造的“雪龍2”號裝了全向聲吶系統,可以提前5公里左右探測到前方冰山,及早規避因船員反應不及而造成的損失。

南極周邊海域

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其次,“雪龍2”號擁有強大的科考能力。

“雪龍2”號在建造過程中專門針對極地海區科考作業的特點,在甲板的主通道和物流通道進行了防寒設計,用防凍液、加熱電纜、加熱盤管等確保船員在船上的行動安全。

船艉作業甲板

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在船舯,“雪龍2”號設有160平方米的作業月池車間,車間內同時設有一個邊長3.2米的方形“井”及科考設備收放系統,用于在完全冰區或惡劣海況下的科考作業。通過這口“井”,可以不經過船舷,從車間直接下放科考設備進行作業并回收,防止在極地嚴寒環境下,昂貴的科考設備剛一拉出水面就凍結,也讓科學家們有一個更舒適方便的作業環境。

月池升降裝置

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破冰是保證,科考才是目的。在設計“雪龍2”號時,最大程度地保證科考作業的順利進行和科考成果的準確是設計師們苦苦追求的目標。

為此,“雪龍2”號采用了獨一無二的艏部船底箱型龍骨設計,確保了聲學換能器免受氣泡和碎冰的影響,同時保證了船舶航行的經濟性。

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以上種種“神技”,已經讓“雪龍2”號站在了國際先進水平的行列中。但中國極地研究中心和江南造船集團并不滿足于此。

前文提到,由于中國相對南極的地理位置,我國南極科學考察隊注定會經歷長時間的遠航,并且經受南半球西風帶的考驗。

在經過西風帶時,受強烈氣旋影響,船只會發生劇烈搖晃,嚴重時傾斜角度最大可超過35度,不僅對船上設備的穩定性和安全性造成威脅,也會引起隊員身體的極度不適。同時,由于船只容積有限,淡水儲量也相對受限,在船人員用水有著嚴格控制,生活上存在一定的不便。

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而“雪龍2”號專門針對這兩種情況進行了獨特的設計改進。

在原來能滿足在10級大風的海況中航行的設計基礎上,“雪龍2”號最終提升到了可以在12級大風里航行的強度。同時配備了先進的減搖水艙系統,可以減輕船只的搖擺幅度,讓船上人員在經歷惡劣海況時減少不適。

(圖片來自akerarctic.fi)

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在水源方面,在原有淡水儲量之外,又增加了400~600噸額外的淡水容量,這樣就可以保證“雪龍2”號擁有充足的淡水在路上使用。

而在體現對船員和科學家的人文關懷方面,“雪龍2”號也盡一切可能地安排了健身房、閱覽室、浴池、桑拿房等娛樂設施,極大地豐富了船上人員的業余生活。最重要的可能是全船WIFI覆蓋,遠行的游子們能夠通過網絡聯系家人、朋友,排解思鄉的情緒。

“雪龍2”號內部健身房

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2020年,“雪龍2”號將與德國極地考察的旗艦——德國極地海洋研究所的“極星”號以及俄羅斯極地考察的旗艦——俄羅斯南北極研究所的“費奧多羅夫院士”號一起承擔國際北極理事會開展的一個大型國際合作計劃。

“長風破浪會有時,直掛云帆濟滄!,“雪龍2”號十年磨一劍,將要在我國的極地事業中一展身手。

她問世的背后,是無數這些年來為“雪龍2”號爭取過、奮斗過、雕琢過的人們的默默付出。他們有的歷經10年,親手把“雪龍2”號從一張白紙變成了鋼鐵巨輪;有的在建造過程中工作調動離開崗位;更有人早已不在人世。

但無疑,所有這些人都為“雪龍2”號的誕生感到驕傲。她的服役將顯著提升我國在極地科學研究中的水平,為我國進一步認識、保護和利用極地提供關鍵手段和支撐。

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