□ 本刊記者 鄭 蔚

11月1日上午，自然資源部與上海市人民政府在上海中國極地考察國內基地碼頭，共同舉辦了中國第40次南極考察啟航活動。本次考察任務首次由三船保障，汽笛聲中，“雪龍”號和“雪龍2”號船緩緩駛離碼頭；而“天惠”輪貨船則從江蘇張家港出發(fā)，主要承擔新的科考站——羅斯海新站的建設物資運送任務。

40年里，四代中國極地科考船

中國首次赴南極科考始于1984年11月20日，由“向陽紅10號”船和運輸船J121擔綱執(zhí)行。次年1月26日，當“向陽紅10號”駛入南極圈內別林斯高晉海中部海域時，強烈的極地氣旋將該船上層建筑和甲板之間撕開了一道72公分長的裂縫。真不敢想象，要是那個極地低壓氣旋再增強一點，會不會把船的整個上層建筑從船體上撕裂？

更出乎意料的是，參加首次南極科考的《文匯報》記者陳可雄告訴筆者，“向陽紅10”號建造完成后，船舶適航證書上寫著：該船適合全球海區(qū)航行，但注明：“除南極海區(qū)以外。”

“向陽紅10”號于1979年11月由上海江南造船廠建成并交付國家海洋局使用，是我國自行設計建造的第一艘萬噸級遠洋科學考察船，雙槳雙舵，船中舭部有減搖鰭，在12級風中仍可保持穩(wěn)性安全，在上世紀70年代能有如此設計已頗為不易了，但畢竟不是破冰船，確實是不具備在南北極冰區(qū)航行的能力。

2023年3月11日，中國南極中山冰雪機場正式掛牌（左起第二人為極地中心副主任張體軍，左起第三人為中山站航空保障中心主管祝標）

那它怎么會擔當起首赴南極科考的重任？原來，國家有關部門最初確實是打算向北歐某國購買一艘適合在極地海區(qū)航行的船舶。對方起先開價600萬美元，中方已基本認同。沒想到，對方打聽到原來中國買船是要去南極科考，一下子將船價提到1200萬美元，翻了個倍。這不是明的敲詐嗎！一怒之下，中方不買了。

“向陽紅10”號就這樣肩負起了對它來說過于沉重的歷史使命?？紤]到該船的先天不足，國家將它的出發(fā)時間推遲到11月下旬，就是為了讓它在南極洲的暖季進入，以降低風險。沒想到，南極圈威力強大的氣旋還是將它的甲板硬生生撕開了一個口子。大自然有時以極端的方式讓人保持對它的敬畏。

當年“向陽紅10”號的總設計師是中國船舶集團第七〇八研究所的張炳炎院士，他也是“雪龍2”總設計師吳剛的老師。吳剛證實：確有其事。

吳剛第一次走進張炳炎院士的辦公室，是2008年的一個夏天。張院士問了他一個外人看來似乎平常的問題：“你愿意來做科考船嗎？”“愿意?！眳莿傊缽埍自菏空诨I劃新的科考船，毫不猶豫地答應了。

行業(yè)中人知道參與研制海洋科考船意味著什么。如果設計一艘常規(guī)運輸船，通常只要約1～2年時間就大功告成了；而設計一艘科考船的周期要遠遠大于這個時間。周期長，在現(xiàn)行的考核機制下，就意味著出成果的周期也延長了，弄不好辛辛苦苦幾年下來，設計者連個評高級工程師的“入場券”都不能及時拿到。這更考驗一個設計師的初心：你到底要的是什么？

2009年，吳剛正式加盟“雪龍2”號設計團隊；2012年，他接過了總設計師的班；2019年7月，船竣工交付。這真是十年磨一劍。

“雪龍2”號，是我國第一艘自主建造的極地科學考察破冰船，真是來之不易。從“向陽紅10”號，到“雪龍2”號極地科考船，35年里，我國的極地科考船歷經了四代更新——

“向陽紅10”號本不是為極地科考設計的，實際上是大型遠洋綜合調查船，船體雖然進行了冰區(qū)加強，但不具備冰區(qū)航行能力；1985年，“極地”號接替了“向陽紅10”號，但它也不是我國自行建造的。國家南極考察委員會從芬蘭買回一艘1972年建造的原名“里爾”號的雜貨船，再根據(jù)我們的極地科考需求，投資750萬元，加裝了直升機平臺機庫、減搖裝置和艏側推等極地科考設備，重新命名為“極地”號。但該船關鍵性指標——破冰能力依然很弱，只能破冰0.8米，通常稱之為“抗冰船”而不是破冰船。

我國第三代極地科考船是“雪龍”號，是由烏克蘭赫爾松船廠建造的破冰運輸船，用于北極海域的貨運。我國購入后，先后花了2億多元對它進行了多次改裝。但這艘輕型破冰運輸船的破冰等級僅為PC6級。

中國第39次南極科考隊在南極科考中捕獲了稀有的莫氏犬牙魚

PC6級意味著什么？按照國際船級社2017年實施的極地規(guī)則對船舶破冰能力新的等級劃分，分為PC1～PC7共7級，PC1破冰等級最高，為重型破冰船，可在全球所有冰蓋區(qū)域航行，但這么所向無敵的“破冰狂魔”全世界除了俄羅斯的一艘核動力破冰船外，一個國家也沒有；PC7最低，僅能在極地的夏/秋季當年的薄冰狀態(tài)下航行。作為PC6級的“雪龍”號，只能以0.5節(jié)的航速持續(xù)在1.0米冰加0.2米雪中破冰前行，為“輕型破冰船”。1994年10月，滿載排水量2.1萬噸的“雪龍”號極地考察船首次擔綱極地科考任務，首航南極。

“雪龍2”號作為極地科考船的核心指標——破冰能力大大提高了，其船體強度為PC3級。國際規(guī)范中對PC3的描述是“有能力在第二年冰且可能包含多年夾冰的狀態(tài)下航行”。

這里先要弄懂，冰為什么還要分為“當年冰”和“多年冰”？吳剛為記者科普道：“當年冰的冰層厚度一般不超過1.0米，強度相對較低；而兩年及兩年以上冰，冰層厚度可從1.5到3米不等，強度自然高多了。”

“設計一艘破冰船，最核心的要素是什么？”記者問吳剛。

“是對冰的認識。”泰坦尼克號的慘劇，就是最好的例證。

設計“雪龍2”號的任務剛啟動時，七〇八所特意請來了國外的專家給設計師團隊講課。一位來自俄羅斯的70多歲的老院士，白發(fā)蒼蒼。老院士第一天講冰，第二天講冰，第三天還是講冰，讓吳剛他們很納悶：我們請你來，不是請你講船的嗎？怎么一直講冰呢？第四天上課，老院士還是在講冰，吳剛說：“我們很多人都按捺不住了：怎么還是冰啊冰的！”但等老院士一周7天的課講完了，吳剛茅塞頓開：不懂冰，何以論破冰船！

冰的復雜，超乎想象。不同的冰，它的晶體結構、含鹽量、孔隙率，以及強度、彈性模量、破壞形式等等，完全不一樣：南極的冰和北極的冰不一樣、當年冰和多年冰不一樣、海面上結的層冰和冰山的冰不一樣，俄羅斯東方站的冰和美國麥克默多站的冰又不一樣！

不了解冰，怎么造破冰船？冰海就是破冰船的日常??！但之前，我們的造船界鮮有研究冰的專家。在我國首次南極科考隊出發(fā)之前，就曾先后派出40人次的科學家到南極考察，但他們中沒有一位是與造船有關的專家。以至于當我們要自己造破冰船時才發(fā)現(xiàn)：我們對冰幾乎一無所知。

“你們研究冰花了多少時間？”

“我們花了大約兩年的時間，找出了冰雪特性、破冰能力與船舶投資規(guī)模之間的大致關系?！眳莿傉f。

“雪龍2”號PC3級的破冰能力究竟如何呢？吳剛說，首先，它是全球第一艘采用船艏船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船，能在1.5米厚冰加上0.2米雪的極地層冰環(huán)境中以2～3節(jié)的航速持續(xù)破冰航行。吳剛掐指數(shù)來：“到目前為止，全世界比它破冰能力更強的科考船大概不超過4艘。今年9月5日，“雪龍2”號首次航行到達北極點，創(chuàng)造了我國航海史的紀錄?！?/p>

中國極地事業(yè)，亟需中型科考破冰船

2009年6月，極地科研人員期盼已久的“雪龍2”號極地科考船項目終于獲批立項。但橫在七〇八所設計團隊前最大的攔路虎，是國內所有的科研院所都沒有設計破冰船必不可少的“冰池”?！氨亍睂τ谠炱票?，就像造大飛機必須有風洞一樣。幸好經過多年的努力，七〇八所已經與世界上最有影響力的芬蘭、德國、俄羅斯等三大“冰池”科研機構建立了良好的技術合作關系，了解了他們各不相同的技術特點。作為船東的中國極地研究中心確定了“國內外聯(lián)合設計、國內建造”的方式，通過國際招標，最終選定中船集團七〇八所和芬蘭阿克北極技術有限公司對“雪龍2”號進行聯(lián)合設計，業(yè)內翹楚中船集團江南造船（集團）有限公司擔綱完成建造工程。2019年7月，中國第一艘自主建造的極地科學考察破冰船終于在江南廠完工交付，隨即就參加了中國第36次南極考察。

趕在今年“雪龍2”號出航前，筆者來到位于上海浦東新區(qū)的中國極地考察國內基地碼頭，只見滿載排水量1.5萬噸的“雪龍2”號正在做出發(fā)前的準備。它總長122.5米，紅白相襯，身姿巍峨，神態(tài)堅毅。

“雪龍2”號大副陳冬林從船艉的主甲板開始向記者介紹它的特點：“雪龍2”號是具有強大能力的科研平臺，它的功能定位已經不同于以往的三代極地科考船，之前的三代科考船都以運輸為主，而“雪龍2”號是以“科考為主，運輸為輔”。因此船上不但配備有兩個通用實驗室、物理實驗室、低溫實驗室等等，在主甲板上還預留了空間，可以放置10個集裝箱，海上作業(yè)時可作為“移動實驗室”，是船載實驗室的重要補充。

船艉正中有個起吊能力30噸的門字型吊架，船員稱之為“π 架”，主要用于釋放和起吊海洋科研設備或捕捉磷蝦的漁網；右舷一側的A 架是海洋沉積取樣器，可獲取水深3000～4000米海底下埋藏的秘密。作業(yè)時，22米長的活塞沉積物取樣器在距海床10米處以自由落體的方式扎入海底。2020年，在第36次南極科考中用它在極地獲取了18.36米長的海底沉積物樣品，是我國在南大洋取得最長的沉積物樣品，對認識和研究南大洋的前世今生具有重要意義。

從主甲板走進船體艙室，就是月池車間?！八茉鲁亍?，可是“雪龍2”號的獨門利器。它是個3.2米見方的直通大海的“深井”。開闊海域，科研人員進行海水采樣作業(yè)只需打開月池車間靠右舷的艙門，從右舷放下分層采水裝置（CTD 系統(tǒng)）即可；但在進入冰區(qū)密集時，直通海底的月池就大顯神通了！它可在艙內直接進行采樣作業(yè)，既安全又快捷。

主甲板上是直升機平臺，“雪龍2”號可以搭載2架直升機，大大提高了裝卸物資的能力。而“雪龍2”號最出色的亮點，要到駕駛室才能領略。陳冬林打開駕駛臺前一長排屏幕，“雪龍2”號采用6600伏中壓交流吊艙全回轉電力系統(tǒng)，中間一塊屏幕顯示著船艏艉各兩組推進器，船艏是2臺側推器，船艉是2臺可360度旋轉的吊艙推進器，駕駛臺可顯示和直接控制船艉吊艙推進器的作業(yè)角度。這獨特的設計，徹底顛覆了傳統(tǒng)的船舶“一軸一槳”的動力模式，使它成為全球第一艘采用船艏船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船。陳冬林說，在極地破冰時，遇到厚度大于2米的多年冰，用沖撞破冰的方式也難破冰了，船艉吊艙推進器就可轉動180度，船體實現(xiàn)原地掉頭，然后以艉為艏，將艉部吊艙推進器的螺旋槳變身為切削冰層的“旋轉冰刀”，可將10多米的堆積冰掏空，在“千里冰封”的極區(qū)開出一條航道來。

“雪龍2”號還擁有集智能機艙、智能船體于一體的綜合平臺，全船共安裝設置了7000多個智能感應“神經系統(tǒng)”。這套智能化平臺實現(xiàn)了全船信息的全方位智能感知、獲取、交換和展示，可以滿足在復雜的環(huán)境中實現(xiàn)智能輔助決策，將為我們正在著手研究設計破冰能力更為強大的下一代極地重型破冰船，提供重要的經驗積累和數(shù)據(jù)支撐。

“雪龍2”號的整個設計過程，還充分考慮到了人性化的設計，比如，對船的重心狀態(tài)的把控，既要考慮到船的穩(wěn)性，又要考慮到船上乘員的舒適度。當船在大風浪中發(fā)生搖擺時，對搖擺產生的回復力臂和回復時間如何匹配才合適？當船體搖擺指針超過20度時，已經超過了乘員體感的“驚慌角”，這時船體回復的時間多長才合適？如果船體30秒鐘才回復，肯定讓人產生“船會不會要翻了”的恐懼；但如果10秒以內就回復了，感受也不一定舒適，人會感覺像撥浪鼓一樣快速地不停地晃來晃去；也許15秒左右回復才是人最舒適的。為實現(xiàn)上述目標，設計上就要從船寬、壓載艙大小等綜合因素考慮。

“雙龍?zhí)綐O”，再創(chuàng)極地破冰新模式

“雙龍?zhí)綐O”，是2019年“雪龍2”號首航參與第36次南極科考后，與“雪龍”號一起開創(chuàng)的極地科考新模式?！把?”號在中山站外圍冰區(qū)為“雪龍”號破冰引航，經驗愈來愈成熟，且在第39次科考中又有了創(chuàng)新之舉。

這是新遭遇的棘手難題而引發(fā)的：中山站外圍陸緣冰冰雪較過去更厚，“陸緣冰最厚的地方達到了2.1米，冰上還有最厚0.8米的雪覆蓋。”肖志民這位雖是“85后”而極地航海經驗已頗豐富的“雪龍2”號船長告訴記者，“過去，中山站外圍陸緣冰冰雪的厚度一般是1.5米左右，這也是當初設計時將‘雪龍2’號連續(xù)破冰能力確定為能破1.5米厚冰的依據(jù)，但沒想到，這次我們抵達中山站外圍時，突然發(fā)現(xiàn)冰厚大大超過1.5米了?！?/p>

按慣例，“雙龍”抵達中山站外圍陸緣冰邊緣時，時任“雪龍”號船長朱兵和“雪龍2”號船長肖志民先乘坐船載的直升機，進行“冰海探路”——從空中鳥瞰陸緣冰情況，為“雙龍”抵達中山站尋找一條相對冰情較輕且較為“直線”的航道。但這次他倆在空中發(fā)現(xiàn)：前往中山站的冰緣中還隔著3道由多年冰堆積而成的較寬的亂冰帶，厚度達到四五米，“雪龍2”號開辟航道破冰變得十分艱難，幾百米的亂冰帶就可能要花費10個小時才能沖過去。萬一不能按時將“雪龍”號引航到預定地點，勢必影響后續(xù)考察任務的執(zhí)行。

這厚厚的冰雪，重重壓在本次科考隊領隊張體軍、副領隊徐寧和兩位船長的心頭。肖志民對全體船員說，“雪龍”號裝載了1100多噸的各類物資，倘若不能及時卸貨，首先就是我們“雪龍2”號的責任。全船形成了共識，甲板和機艙的黨員同志紛紛參加應急值班，保障破冰和機電系統(tǒng)正常運行。這過程很煎熬，前后5天，肖志民都沒有回船長室休息，盯在駕駛室里。

連續(xù)破冰遇阻，“雪龍2”號開始沖撞破冰?！半p車倒車，功率30%！”駕駛員照船長的指令操作，“雪龍2”號先倒退2倍船身長，也就是300米左右，然后加大馬力前進，沖撞冰層。為確保船體安全，每次以9節(jié)的速度沖撞，開始每沖撞一次可破碎冰層前進300至500米，隨冰層變厚，后期每次沖撞只能前進幾十米。

雖說此時已進入南極的初夏，但氣候依然十分寒冷，開通的航路很快會再次凍結，“碎冰積攢起來后航道和粥一樣，”肖志民說，“同一條航路，我們必須反復拓寬多次，確保航道有‘雪龍’號2個船體的寬度，不被卡住?！?/p>

當艏向沖撞破冰的效率變低時，考察隊決定可以結束破冰，就在距中山站近20公里的預定卸貨點卸貨。但肖志民還有些“不甘心”，他想：在這個距離上卸貨，增加了極地運輸?shù)木嚯x，運輸效率肯定大大降低。于是，他設想采用艉向破冰，控制吊艙角度，利用螺旋槳排出的水流沖刷船體，減小它和海冰的摩擦力，嘗試繼續(xù)破冰前進。

經考察隊批準后，肖志民立即開始了艉向破冰的嘗試，將船掉頭后，發(fā)出指令：“左吊艙176度”、“右吊艙負176度”、“雙車進車75%！”

“雙車進車75%，已到！”大副陳冬林向肖志民匯報。船艉的兩個吊艙排出水流分別沖向各自一側的船體，強勁的水流在船體和冰層間如同潤滑劑一樣，大大降低了冰層對船體的擠壓作用?！把?”號就以這種艉向的方式2小時里前進了3海里多，使“雪龍”號的卸貨點向前推進了5公里，提高了在中山站的卸貨和運輸效率。

包括這第40次赴南極科考，36 歲就擔任船長的肖志民，已經10 次參加南極科考、8 次參加北極科考，儼然是“年輕的極地老船長”。當初，他為什么選擇了“極地航?！?？肖志民笑答，他很喜歡集郵，集了很多船舶專題的郵票，就很向往大海的波瀾壯闊，面朝大海春暖花開，南極北極更是充滿了神秘感，一般人鮮有機會涉足，所以從上海海事大學航海技術專業(yè)畢業(yè)后就去了極地中心。其實，大海不僅有春暖花開，還有滔天巨浪?！拔医洑v的船體最大的搖擺度是28 度。”他笑著說，“船搖到這個程度，基本上桌上、床上所有的東西都在地上了。當船搖得這么厲害，當你第一次穿越西風帶時，要說不緊張、不害怕，是不可能的。只是同現(xiàn)在的區(qū)別是，當時是為自己安全害怕，現(xiàn)在更多的是想到整個船隊的安全和自己的責任?！?/p>

現(xiàn)在“雪龍2”號怎么穿越曾經讓“向陽紅10”號像一葉扁舟一樣在驚濤駭浪中摔打的西風帶呢？

“現(xiàn)在我們的科技進步了，極地航海也更安全了?！毙ぶ久裾f，“西風帶寬約1200海里，一個氣旋接一個氣旋，我們現(xiàn)在的氣象預報手段可以幫助船從前一個氣旋的尾部、趁下一個氣旋還沒有到來前穿過去。每次穿西風帶的航法和時機都是反復論證的，絕不會冒進，人員和船舶安全都是放第一位?！?’號有減搖水艙，現(xiàn)在我們穿越西風帶時船體的搖擺一般不超過15度?！?/p>

航海自古就是經驗學科。從2009年進入極地中心當實習水手開始，到2021年底成為“雪龍2”號船長，僅有短短的12年。肖志民坦言，這得益于船上“一對一”的傳幫帶傳統(tǒng)，每一個崗位新的船員登船后，都會有一個師傅帶，能盡快熟悉崗位職責?！皫业膸煾凳勤w炎平船長，他的業(yè)務水平和管理水平都非常全面。我獲得的不僅僅是業(yè)務上的經驗，更多的是對事業(yè)的追求，以及為人處世的態(tài)度和考慮問題的境界和格局?！?/p>

正揚帆遠航的中國第40次南極科考隊，祝你們不辱使命、平安歸來！