历时76天,“中山大学极地”号从北冰洋返航 两征极地告捷 剑指更远冰海
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2025-10-21 09:21:21
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文/图 羊城晚报全媒体记者 王倩 通讯员 曹宁

站在白茫茫的冰原上,28岁的博士生肖万鑫感慨万千。这个黑龙江人当初报考中山大学,就是看中这里有全国领先的极地遥感团队,但他没想到也不敢想,自己有一天能真的踏足北冰洋。

今夏,一艘搭乘了13所高校和科研院所38名师生的极地科考船从广州出发,历时76天后,满载着从北冰洋带回的冰样和各种珍贵科研样本资料凯旋,此时已是金秋。“中山大学极地”号——国内高校自主拥有运维的第一艘也是唯一一艘极地科考船,经过两次跋涉北冰洋的成功科考后,将目光投向了更远的海洋。

北纬81.6度的考验

“中山大学极地”号此次总航程11852海里,到达北纬81.6度的北冰洋核心区。航行两个多月不靠港,对师生们的体力耐力是极大的考验。

夏季北极,气温可达冰点上下,不少冰层仅数厘米厚,积雪下看不见的“融池”防不胜防。“今年海冰‘融池’非常多。‘融池’是冰站作业的最大安全隐患之一,不小心就会掉进去。按照考察队的要求,此类作业必须两人行动,确保安全。”来自中国海洋大学的博士生王雅文和来自厦门大学的博士生史敬文一组,王雅文手握安全绳,腰系安全绳的史敬文趴在蓝色“融池”边采样。摘下保暖手套,换上无菌手套,手指很快冻僵。

更大的危险来自让大家又爱又怕的北极熊。为此,队员们上下船都要靠一个可容纳数人的钢结构“笼子”,这一颇像潜水“防鲨笼”的设备,能在危急情况下挡住北极熊的尖牙利爪,还可防止冰面不结实出现坠海意外。

技术创新的“破冰”

北极航行,漂浮不定、变化莫测的海冰随时可能阻碍航程,甚至损坏船只。卫星遥感技术通过卫星影像来监测航线周围的海冰分布,根据冰情调整航线。然而,目前海冰监测服务机构能提供的最近时间的冰情信息是一天以前的,且精细度和准确度不够高。

面对这一难点,“中山大学极地”号上,中大遥感科学与技术学院叶玉芳副教授团队,基于先进的海冰遥感技术研制形成“岸-船联动”实时数据保障方案,将海冰遥感的监测频率从一天缩短至3个小时,为破冰船的航行规划争取到了宝贵的时间窗口,实践形成的工作模式和机制还可服务于极地冰海环境监测能力的提升。

技术创新之“破冰”不止于此。又如,一直以来,无人潜水器在极地冰区的收放都是个难题,漂浮的海冰会严重干扰设备的上浮。中大海洋工程与技术学院李晓天副教授注意到,破冰船在航行时,船艉区域会因尾流自然形成一个无冰区。科考队员因而创新性地设计了一个可拆卸折叠的“外挂式”月池,利用尾流产生的无冰区将其安装在船艉,进而在关闭船艉螺旋桨开展无人潜水器作业时,便可利用该“外挂式”月池阻挡浮冰进入设备内部,为无人潜水器的布放与回收提供一个无冰的清水区。月池上还装有声学和光学的定位导引装置,以实现潜水器在月池内部的精准回收,此精度相当于高空跳伞运动员精准地降落在一个直径约4米的靶子上。“外挂式”月池的成功实践,给各类水下设备在极地冰区的布放与回收提供了更为便捷经济的新方案。

跨越7000公里的直播课

北京时间2025年8月25日,在北纬81度、距广州约7000公里的北极冰原上,一场跨越山海的极地科考直播课,让中大遥感科学与技术学院的本科新生们“亲历”北极科考一线的工作,这是国内高校首次开设北极科考现场的直播教学课程。

在极地开展直播并不容易,低温常导致设备电池续航骤减,强风干扰了直播信号稳定性,冰站位置的不确定性更使得直播时间难以确定。

克服重重困难,科考队为设备加装保温套并准备备用电源;凭借丰富的极地经验实时评估冰面安全,迅速选定新的观测区域;根据学生上课时间设计直播+录播两套方案。最终,这场在冰天雪地里“边走边讲”的直播课顺利进行,将北极科考的真实场景与科学原理生动呈现在新生眼前。

冰原上的直播课,对于讲课的老师也是珍贵的第一次。大连理工大学的卢鹏教授直播展示了冰芯采样的过程:“拿着用冰芯钻刚取出来的冰芯,给大家讲北极海冰的性质和结构,真正有种知行合一的感觉。这些教科书上的名词不再生硬,而是就在脚下、就在手中。”

专访

本航次首席科学家、中山大学遥感科学与技术学院教授王天星透露:

“中山大学极地”号计划前往南极

羊城晚报:在去年首航北冰洋的基础上,“中山大学极地”号今年有哪些新的科考进展?

王天星:一方面,今年科考任务相比去年会更繁重一些,特别是在北极冰海环境观测装备的协同测试方面,集成化程度更高了;另一方面,整个科考过程的智能化水平也进一步提升。此外,本航次通过多学科联合科考、现场科考直播课堂等举措,也在尝试探索人才培养的新模式。

羊城晚报:此次科考成果有哪些是可实现转化的?

王天星:在装备方面,我们承担了几个国家重大任务,比如充分测试了新型月池、长续航无人机等设备在密集冰区、低温、大风、浓雾等极端环境下的性能,这些装备后续都可以实现市场转化;在技术方面,海洋观测技术、空天遥感的算法模型等,部分可以直接在相关领域和行业部门进行转化;在极区航行保障方面,依托项目和航次开发的船基智能化信息服务系统,可以为北极航道开发和利用等提供保障服务。

羊城晚报:将来有没有计划去其他地方进行科考?

王天星:目前正在积极筹划国际联合科考航次和南极等区域的科考。

羊城晚报:考虑过和港澳高校开展合作吗?

王天星:当然有。“中山大学极地”号科考船本身就是一个开放平台,我们诚邀港澳有极地或海洋科考需求的高校和科研院所开展深入合作,共同推进国家海洋强国事业。

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