2019年7月11日，我國(guó)第一艘自主建造的極地科學(xué)考察破冰船——“雪龍2”號(hào)在上海順利交付，這標(biāo)志著我國(guó)極地考察現(xiàn)場(chǎng)保障和支撐能力取得了新的突破。
“雪龍2”號(hào)船長(zhǎng)122.5米，型寬22.32米，設(shè)計(jì)吃水7.85米，設(shè)計(jì)排水量13996噸，航速12-15節(jié)，續(xù)航力2萬(wàn)海里，自持力60天，能以2～3節(jié)的航速在冰厚1.5米＋雪厚0.2米的條件下連續(xù)破冰航行。
江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司科技委主任胡可一表示，“雪龍2”號(hào)是到現(xiàn)在為止中國(guó)建造破冰能力最強(qiáng)的船。
“雪龍2”號(hào)具備全球航行能力，能滿足無(wú)限航區(qū)要求，在極區(qū)大洋安全航行。該船融合了國(guó)際新一代考察船的技術(shù)、功能需求和綠色環(huán)保理念，采用國(guó)際先進(jìn)的船艏船艉雙向破冰船型設(shè)計(jì)，具備全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)功能和沖撞破冰能力，可實(shí)現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并突破極區(qū)20米當(dāng)年冰冰脊。
“雪龍2”號(hào)裝備有國(guó)際先進(jìn)的海洋調(diào)查和觀測(cè)設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)可靠系統(tǒng)的高度集成和自洽，在極地冰區(qū)海洋開展物理海洋、海洋化學(xué)、生物多樣性調(diào)查等科學(xué)考察，進(jìn)而成為我國(guó)開展極地海洋環(huán)境調(diào)查和科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)平臺(tái)。
“雪龍2”號(hào)交付后，將正式加入我國(guó)極地考察序列，開展船載科考設(shè)備調(diào)試等工作，計(jì)劃于下半年和“雪龍”號(hào)極地考察破冰船共同執(zhí)行我國(guó)第36次南極考察任務(wù)。
“雪龍2”號(hào)極地科學(xué)考察破冰船建造工程由中國(guó)極地研究中心組織實(shí)施。該船按照“國(guó)內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)建造”的模式，由芬蘭阿克北極有限公司承擔(dān)基本設(shè)計(jì)，中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七〇八研究所開展詳細(xì)設(shè)計(jì)，江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)建造。
吳剛在南極中山科考站
為此，“雪龍2”號(hào)總設(shè)計(jì)師吳剛接受新京報(bào)記者專訪，講述了這艘“特種船”誕生的幕后故事?！皩?duì)于‘雪龍2’號(hào)，三門考試（常規(guī)試航、科考試航、破冰試航）順利完成一門，后面還有兩門，希望最后的總分對(duì)得起逝去的老師張炳炎院士，對(duì)得起這么多人加在一起的十年寒窗?！眳莿傉f。
“急需一艘更強(qiáng)大的極地科考船”
新京報(bào)：我們?yōu)槭裁匆ㄔ煲凰胰碌臉O地科考破冰船？
吳剛：“雪龍2”號(hào)誕生前，我國(guó)唯一一艘極地科考破冰船“雪龍”號(hào)已經(jīng)服役多年，它是由集裝箱運(yùn)輸船經(jīng)過多次改裝而成的。以“雪龍”號(hào)的破冰能力，只有等到夏季兩極冰川大面積融化時(shí)，才能到達(dá)考察位置，而且即使是夏季，也無(wú)法深入北冰洋中心區(qū)。由于船型和航次任務(wù)原因，“雪龍”號(hào)的科考與破冰能力都不足以滿足我們極地科考的需求，我們急需一艘更強(qiáng)大的極地科考船。
我國(guó)在南極有中山站、長(zhǎng)城站等科考站，未來(lái)可能還會(huì)建立更多的極地考察站，最迫切需要解決的就是，我們?cè)趺慈サ侥抢??？瓶即司邆涞诌_(dá)科考站這一運(yùn)輸功能外，它還是一個(gè)非常重要的海洋研究平臺(tái)，可以搭載很多科考設(shè)備，在海上進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)。這是我們一定要造一艘全新的極地科考船的原因。
新京報(bào)：為設(shè)計(jì)“雪龍2”號(hào)赴南極考察，最大的感受是什么？
吳剛：那是2015年初，我親身經(jīng)歷了70多天的南極之行。到南極去參加破冰科考，和在圖紙上設(shè)計(jì)、在常規(guī)船上參加海試，是完全不一樣的。
當(dāng)時(shí)坐著“雪龍”號(hào)去南極，卻并不感覺“雪龍”號(hào)是一個(gè)專業(yè)的科考破冰船，因?yàn)榇木窒扌?，一次四五個(gè)月的航程，真正科考時(shí)間卻只有半個(gè)月，科考只能在小范圍內(nèi)進(jìn)行，時(shí)間還限制在極地夏季。時(shí)間窗口沒法拉長(zhǎng)，就無(wú)法看到很多新的生物季節(jié)變化等科學(xué)現(xiàn)象。我了解到，科學(xué)家們對(duì)全新的“雪龍2”號(hào)是非常期待的，我們肩負(fù)的任務(wù)很艱巨。
“要新造一艘船，而不是改造”
新京報(bào)：“雪龍2”號(hào)的設(shè)計(jì)方案是怎么確定的？
吳剛：中國(guó)需要一艘新的極地科考船，這一想法早在2008年就已經(jīng)醞釀成熟。當(dāng)時(shí)，我也跟隨我的老師——如今已故的張炳炎院士，參與到項(xiàng)目的策劃中。2009年6月，國(guó)務(wù)院專題會(huì)議批準(zhǔn)立項(xiàng)，正式啟動(dòng)“雪龍2”號(hào)極地科考船建設(shè)項(xiàng)目，并確定由國(guó)內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)自主建造。
任何一項(xiàng)大工程都要經(jīng)過嚴(yán)格的論證過程，因?yàn)橐獙?duì)船的功能定位、船型、排水量、造價(jià)估算等進(jìn)行系統(tǒng)的認(rèn)證，每次遇到新難點(diǎn)，或提出自主創(chuàng)新的要求，都需要有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)。到2012年，我們基本上構(gòu)思出了“雪龍2”號(hào)的需求輪廓。根據(jù)這個(gè)需求，形成了中英文招標(biāo)文件，最終確定由芬蘭阿克北極公司來(lái)和七〇八所對(duì)“雪龍2”號(hào)進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)。
新京報(bào)：國(guó)內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)是出于什么考慮？
吳剛：主要考慮是在缺少實(shí)船經(jīng)驗(yàn)和冰池硬件方面。國(guó)內(nèi)沒有設(shè)計(jì)破冰船所需的“冰池”，“雪龍2”號(hào)作為我國(guó)第一艘新型極地科考破冰船，有很多有中國(guó)特色的特殊要求，需要結(jié)合國(guó)外冰池的船型研發(fā)能力來(lái)進(jìn)行探索。另外，與國(guó)外設(shè)計(jì)公司合作，也能夠吸收更多國(guó)際上破冰船的先進(jìn)理念，培養(yǎng)我們自己的技術(shù)能力。
在構(gòu)想提出之初，也有一種聲音說，我們可以到國(guó)外參觀了解一些設(shè)計(jì)公司和船廠，選擇符合需求的設(shè)計(jì)圖紙買回來(lái)建造，因?yàn)榇蠹姨Ｍ@艘船盡快面世了。但“雪龍2”號(hào)與一般可以批量建造的運(yùn)輸船不同，它是一艘極其復(fù)雜的“特種船”，各種功能都需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行定制，所以我們一定要新造一艘船，而不是改造，更不能照搬國(guó)外已有的船型圖紙進(jìn)行建造。
新京報(bào)：“雪龍2”號(hào)針對(duì)哪些方面進(jìn)行了特別定制？
吳剛：當(dāng)時(shí)我們?cè)谂餐⒂^考察時(shí)，看到一套非常成熟的破冰船設(shè)計(jì)方案，但這套方案是根據(jù)從挪威沿海出發(fā)前往北極的路線定制的，所面臨的海況、冰情以及科考需求，跟我們的需求完全不一樣，面臨的改動(dòng)就會(huì)非常大。
更重要的是，它的破冰能力只有1.0米厚度，這是抵達(dá)挪威極地考察站的破冰指標(biāo)；要抵達(dá)中國(guó)中山站——我們測(cè)算過——至少需要破1.5米厚度的冰，這就是現(xiàn)在“雪龍2”號(hào)的破冰能力。這里所說的“破冰”，是一個(gè)連續(xù)破冰且有夾雜多年冰的概念，涉及船型、主機(jī)功率、船的螺旋槳、撞擊能力、造價(jià)等各個(gè)方面，在整個(gè)設(shè)計(jì)上會(huì)完全不一樣。
而且中國(guó)是一個(gè)處于非極地圈的國(guó)家，例如我們的科考船從上海出發(fā)前往南極，需要先?？堪拇罄麃喕蛐挛魈m，過西風(fēng)帶穿插到極地，整個(gè)航程路線都是定制化設(shè)計(jì)的，細(xì)致到在海上航行多長(zhǎng)時(shí)間，在冰上航行多長(zhǎng)時(shí)間，在哪個(gè)港口補(bǔ)給。如果純粹地照搬一艘國(guó)外的破冰船，將會(huì)帶來(lái)非常致命的問題。
“首次實(shí)現(xiàn)雙向破冰，WIFI覆蓋全船”
新京報(bào)：“雪龍2”號(hào)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了哪些創(chuàng)新和突破？
吳剛：“雪龍2”號(hào)最大的亮點(diǎn)是它的雙向破冰技術(shù)能力，我們采用了全回轉(zhuǎn)吊艙電力推進(jìn)系統(tǒng)，在遇到很難“拱”的冰脊時(shí)，船體可以轉(zhuǎn)動(dòng)180°，船艉變船艏，尾部的螺旋槳能在海面下削冰，把10多米高的冰脊掏空，這是全球首次。
“雪龍2”采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的DP-2動(dòng)力定位系統(tǒng)，它還將是國(guó)際上第一艘獲得智能船舶符號(hào)的極地科考破冰船，擁有智能船體和智能機(jī)艙。船體正中間還設(shè)有一個(gè)用于科考作業(yè)的方形月池及 CTD 收放系統(tǒng)，科考儀器設(shè)備可以從這里直接入水。從有記載的資料來(lái)看，這是世界上第一個(gè)水密月池。
新京報(bào)：“雪龍2”號(hào)最人性化的一個(gè)設(shè)計(jì)是什么？
吳剛：最人性化的設(shè)計(jì)應(yīng)該是“雪龍2”號(hào)實(shí)現(xiàn)WIFI全覆蓋，這也是極地中心船東和我們團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)這艘船的時(shí)候，給新船下的一個(gè)硬指標(biāo)。
當(dāng)時(shí)乘坐“雪龍”號(hào)去考察，每天晚上很多人蹲在走廊樓梯口，那是船上信號(hào)最集中的地方，大家都從房間出來(lái)，握著手機(jī)跟家人通訊。但船上的衛(wèi)星帶寬速度太慢了，慢到只能發(fā)送文字，還需要幾分鐘才能等到回復(fù)。即便是這樣的聯(lián)絡(luò)方式，在“雪龍”號(hào)上也是很奢侈的，是大家跟家人聯(lián)系的唯一方式。
設(shè)計(jì)這艘船的時(shí)候，我想，未來(lái)登上這艘船，手機(jī)一定要可以流暢上網(wǎng)。這需要在船上加載擁有很大帶寬的VAST衛(wèi)星通信系統(tǒng)。同時(shí)，還要做更多“放大器”，讓W(xué)IFI信號(hào)覆蓋船的各個(gè)區(qū)域。這個(gè)設(shè)計(jì)讓船上跟岸上聯(lián)系時(shí)，可快速地傳輸圖像和聲音。
“最大難點(diǎn)是破冰與科考功能的兼顧”
新京報(bào)：整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，最大的難點(diǎn)是什么？
吳剛：“雪龍2”號(hào)是世界首艘擁有雙向破冰能力的科考船，整艘船最大的難點(diǎn)在于破冰與科考功能的兼顧。
對(duì)于破冰來(lái)說，船艏的傾斜角在一定范圍內(nèi)越低越好，但“雪龍2”號(hào)也是一艘科考船，船艏傾斜角太低會(huì)導(dǎo)致航行的時(shí)候科考性能受到極大干擾。船艏?jí)旱蜁?huì)帶來(lái)大量氣泡，一些科考裝備比如全海深多波束的表面是不允許受到氣泡干擾的，否則掃測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)不準(zhǔn)確。
經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，我們最后為“雪龍2”號(hào)的船艏找到了一個(gè)最佳平衡角度，首次在船前部采用箱型龍骨的船底結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了船底重要聲學(xué)設(shè)備避免氣泡和碎冰影響與航行經(jīng)濟(jì)性之間的協(xié)調(diào)。這是決定船型最重要的一點(diǎn)，也是我們自己的一個(gè)專利設(shè)計(jì)。
新京報(bào)：從一艘不夠?qū)I(yè)的極地科考船躍升到世界一流的極地科考船，主要體現(xiàn)在哪些細(xì)節(jié)？
吳剛：既要破冰航行，又要兼顧科考性能，在理念上“雪龍2”號(hào)就與其他船不同。而且，這艘船要以科考為主，科考是目的，破冰是保證，破冰是為了航行到有科考價(jià)值的海域。很多科學(xué)家期待新的科考船能把他們帶到那里，在科考上也實(shí)現(xiàn)一個(gè)大的跨越。
31次南極航次中，我在船上看到，“雪龍”號(hào)上的科考人員需要手動(dòng)操作采水裝置作業(yè)，效率很低而且很危險(xiǎn)。在一次科考船論壇上，吳立新院士說：“我們希望我國(guó)的科學(xué)家能在船上喝著咖啡，坐在實(shí)驗(yàn)室里，拿到他的海水樣本?！彼晕覀?cè)凇把?”號(hào)上進(jìn)行了很多減少人工的改裝，比如加大尾部作業(yè)的自動(dòng)化程度、船體的智能程度等。
在“雪龍”號(hào)上生活過以后，我們對(duì)科學(xué)考察實(shí)驗(yàn)室的布局、防寒加熱區(qū)域，哪些地方需要加溫防寒，哪些地方需要加強(qiáng)通訊，都有一個(gè)切身的體驗(yàn)。在“雪龍2”號(hào)上，針對(duì)船上人員的生活起居做了很多人性化的設(shè)計(jì)，比如房間加熱設(shè)施、窗戶雙層保溫、室內(nèi)防滑處理、淡水的充足供給等，讓大家工作得更舒服。
七〇八所“雪龍2”號(hào)項(xiàng)目組部分成員參加“雪龍2”號(hào)試航前
“不久將承擔(dān)南極航次科考任務(wù)”
新京報(bào)：交付使用前，“雪龍2”號(hào)進(jìn)行了哪些測(cè)試？
吳剛：5月31日開始，“雪龍2”號(hào)進(jìn)行了為期半個(gè)月的試航，46個(gè)大系統(tǒng)200多臺(tái)套設(shè)備在海上進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)收，包括船舶操縱性能試驗(yàn)、一人橋樓試驗(yàn)、電力推進(jìn)系統(tǒng)試驗(yàn)、DP2動(dòng)力定位系統(tǒng)試驗(yàn)、無(wú)人機(jī)艙和智能機(jī)艙試驗(yàn)、艙室振動(dòng)噪聲測(cè)量試驗(yàn)、水下輻射噪聲測(cè)量，以及部分科考系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室功能試驗(yàn)，可以說高分通過了“初考”。
新京報(bào)：“雪龍2”號(hào)未來(lái)將承擔(dān)哪些科考任務(wù)？
吳剛：接下來(lái)，還要進(jìn)行科考試航和破冰試航，但這些必須要到深海和極地海域去進(jìn)行試驗(yàn)，預(yù)計(jì)不久就將開啟南極首航，承擔(dān)科學(xué)考察任務(wù)。
“雪龍2”號(hào)在環(huán)境調(diào)查方面，能夠進(jìn)行極地海洋、海冰、大氣等環(huán)境基礎(chǔ)綜合調(diào)查觀測(cè)研究；在地球物理調(diào)查方面，能夠在極地冰區(qū)海洋開展油氣、生物等調(diào)查；同時(shí)也承擔(dān)了極地考察站部分物資和人員的運(yùn)輸任務(wù)。
新京報(bào)：“雪龍2”號(hào)的誕生，對(duì)我國(guó)極地科考事業(yè)有什么重要意義？
吳剛：“雪龍2”號(hào)既承載和實(shí)現(xiàn)了近40年國(guó)內(nèi)業(yè)界所做的諸多儲(chǔ)備研究工作，也為未來(lái)可能的航線開道、科考救援等任務(wù)打下了基礎(chǔ)?？梢哉f，“雪龍2”號(hào)對(duì)中國(guó)極地科考領(lǐng)域是一場(chǎng)“及時(shí)雨”。
我們花了10年時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)建造這艘船，大大拓展了目前極地科考的范圍，能夠前往極地更中心海域，也不再只能將科考集中在夏季，春秋季節(jié)也可以前往。而且有了這10年的積累，我們?cè)谝?guī)范、設(shè)計(jì)、建造、材料、設(shè)備各方面對(duì)造一艘科考破冰船有了全新的認(rèn)識(shí)。未來(lái)，我們對(duì)建造重型破冰船將更有信心。
