作者:陆琦 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/7/9 18:00:51
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核动力破冰船已提上日程 我国极地科考还缺啥?

 

日前,中国核工业集团有限公司电子商务平台的一则招标公告透露了一个重磅信息:我国将建造首艘核动力破冰船。

与此同时,在江南造船(集团)有限责任公司上海长兴岛厂区坞内,中国新一代万吨级极地科考破冰船“雪龙2”号正在建造中,预计于2019年交船。

工欲善其事,必先利其器。中国极地研究中心研究员李院生近日接受《中国科学报》采访时表示,我国要从极地科考大国变成极地科学强国,学术思想要跟上,技术装备要跟上,要拿出有影响的科学研究成果。

极地科考效率亟待提高

目前,我国科考人员前往南极,长城站方向可以靠商业飞机输送;而中山站方向主要是乘坐“雪龙”号,从上海出发,单程就要花一个月的时间。

然而,南极最佳作业时间大概就夏季的3个多月,乘船来回在路上要用去2个多月,限制了在南极的有效作业时间。

“现在亟需的是提高南极考察的效率。”李院生曾先后11次参加南极科考,他对此深有体会,“必须把我国南极考察的洲际航空体系建立起来”。

据了解,目前进出南极主要有南美、新西兰、澳大利亚、南非4个航空通道。

李院生表示,南极科考需要配备洲际飞行的运输机,以更高的效率运送人员、装备和物资。进入南极后,再利用我国首架固定翼飞机“雪鹰601”号进行中山站至昆仑站、泰山站等站点之间的飞行,将人员快速运送到相应的考察站。

这样将延长南极陆地综合科学考察时间近2个月,大大提高考察效率。同时,南极洲际飞行的运输机还可以为其他南极考察的国家提供一定数量的舱位和舱容,为国际合作提供平台。

要建立南极洲际航空体系,在中山站附近建设大型飞机轮式起降的机场就成为关键。目前,南极大陆能够满足大型飞机轮式起降的机场有四五个,主要是蓝冰机场,个别为陆基机场,也有将雪面夯实的硬雪机场。

“我们开展了一些前期工作,找到了一些建造蓝冰机场的面积合适的蓝冰与适合建造硬雪机场的地点。经过详细的勘查,划出安全通行区域,测出冰流速与相关的气象条件,在中山站内陆几十公里的范围内建造大型飞机轮式起降的机场是完全有可能的。”李院生说。

极地通信与遥感综合观测卫星应尽早部署

依托中山站、长城站以及在东南极冰盖上的两个内陆夏季站,我国已经建立起了基本的冰川、天文、大气、海洋、生物以及空间物理观测系统,产生了大量的观测数据。但由于数据传输的限制,大多数现场观测数据基本都是一年后才能拿回来。

“实时传输的价值非常大,势必要解决通讯卫星的问题,把数据通讯系统建立起来,不能等一年取一次数据。”李院生说。

此外,南极大陆有1400多万平方公里的面积,南大洋也有约3800平方公里的面积。尽管现在南极有几十个科考站和观测点,但覆盖范围还是极其有限。

“在极区,地面观测只能覆盖局部的小范围的地区,几个点、几条线和局部的几个区域,而大空间尺度的观测,只能采用卫星遥感观测。”李院生说。

长期从事极地遥感研究,北师大全球变化与地球系统科学研究院院长程晓一直有个遗憾,就是卫星遥感技术已经趋于成熟,但我国极地科考中的卫星遥感数据主要依赖于国外公开的遥感数据。虽然我国有许多遥感卫星,但对极地的观测几乎为零。

李院生认为,极地的特殊环境更需要卫星遥感手段。“研发适用于极区特殊环境的各类传感器,结合极区通信的需求,发射我国极地通信与遥感综合观测卫星应是我们尽快启动的课题。”

打造深冰探测的系列“金钥匙”

南极包含1/10的地球陆地面积、超过90%的淡水冰以及约70%的淡水。全球海平面上升的高度与速率有多大?南极冰盖的稳定性如何?冰下过程是怎样的?冰下生命是怎样的情景?这些都是科学家关心的前沿科学问题。

而这些都离不开冰下探测装备的支持,包括深冰芯钻探,冰下地质钻探,冰架大深度大口径热水钻钻探以及冰下湖观测与取样等。

以南极冰盖深冰芯科学钻探为例,它为科学家揭开地球古气候之谜、重建百万年以来的气候档案提供了一把“金钥匙”。

2013年1月21日,我国通过国际合作建造的第一套液封式4000米深冰芯钻机成功投入使用,目前已经在昆仑站钻进800米深度,获取了800米冰盖冰芯。这是世界上海拔最高的深冰芯钻探,也是目前在南极唯一还在进行中的深冰芯钻探。

据了解,国际新一轮南极深冰芯钻探计划已经拟定,预计在2025年完成。李院生坦言,与百万年前的气候进行跨时空的对话,还须迎接诸多挑战,克服诸多困难。

“按现在的年钻进进度,约3200米深的冰芯至少需要8年才能打出来。”他说,“如果我国装备了南极洲际航空远程运输机,人员输送通过飞机进行,我们就可以将现在昆仑站的20天作业增加至60天,再有两三个夏季就能将昆仑站冰盖打穿,获取近3200米透底深冰芯。”

其实,极地科学是一个多学科领域,各学科都有自己学科研究需要的现场科学装备,比如南极天文台、南大洋海洋空间站等。

极地科学家们希望,抓紧时间去做,将已经研发成功的科学装备尽快投入科学应用,只有这样才能取得更具影响力的科研成果。

 
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2018/7/13 11:42:37 wangxuejie
南大洋的面积单位应该是3800万平方千米吧?
目前已有1条评论
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