2019年7月11日，我國第一艘自主建造的極地科學考察破冰船——“雪龍2”號在上海順利交付，這標志著我國極地考察現(xiàn)場保障和支撐能力取得了新的突破。
“雪龍2”號船長122.5米，型寬22.32米，設(shè)計吃水7.85米，設(shè)計排水量13996噸，航速12-15節(jié)，續(xù)航力2萬海里，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）有限責任公司科技委主任胡可一表示，“雪龍2”號是到現(xiàn)在為止中國建造破冰能力最強的船。
“雪龍2”號具備全球航行能力，能滿足無限航區(qū)要求，在極區(qū)大洋安全航行。該船融合了國際新一代考察船的技術(shù)、功能需求和綠色環(huán)保理念，采用國際先進的船艏船艉雙向破冰船型設(shè)計，具備全回轉(zhuǎn)電力推進功能和沖撞破冰能力，可實現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動，并突破極區(qū)20米當年冰冰脊。
“雪龍2”號裝備有國際先進的海洋調(diào)查和觀測設(shè)備，能實現(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、生物多樣性調(diào)查等科學考察，進而成為我國開展極地海洋環(huán)境調(diào)查和科學研究的重要基礎(chǔ)平臺。
“雪龍2”號交付后，將正式加入我國極地考察序列，開展船載科考設(shè)備調(diào)試等工作，計劃于下半年和“雪龍”號極地考察破冰船共同執(zhí)行我國第36次南極考察任務(wù)。
“雪龍2”號極地科學考察破冰船建造工程由中國極地研究中心組織實施。該船按照“國內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計，國內(nèi)建造”的模式，由芬蘭阿克北極有限公司承擔基本設(shè)計，中國船舶工業(yè)集團公司第七〇八研究所開展詳細設(shè)計，江南造船（集團）有限責任公司負責建造。
吳剛在南極中山科考站
為此，“雪龍2”號總設(shè)計師吳剛接受新京報記者專訪，講述了這艘“特種船”誕生的幕后故事。“對于‘雪龍2’號，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，希望最后的總分對得起逝去的老師張炳炎院士，對得起這么多人加在一起的十年寒窗。”吳剛說。
“急需一艘更強大的極地科考船”
新京報：我們?yōu)槭裁匆ㄔ煲凰胰碌臉O地科考破冰船？
吳剛：“雪龍2”號誕生前，我國唯一一艘極地科考破冰船“雪龍”號已經(jīng)服役多年，它是由集裝箱運輸船經(jīng)過多次改裝而成的。以“雪龍”號的破冰能力，只有等到夏季兩極冰川大面積融化時，才能到達考察位置，而且即使是夏季，也無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，我們急需一艘更強大的極地科考船。
我國在南極有中山站、長城站等科考站，未來可能還會建立更多的極地考察站，最迫切需要解決的就是，我們怎么去到那里?？瓶即司邆涞诌_科考站這一運輸功能外，它還是一個非常重要的海洋研究平臺，可以搭載很多科考設(shè)備，在海上進行長時間觀測。這是我們一定要造一艘全新的極地科考船的原因。
新京報：為設(shè)計“雪龍2”號赴南極考察，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、在常規(guī)船上參加海試，是完全不一樣的。
當時坐著“雪龍”號去南極，卻并不感覺“雪龍”號是一個專業(yè)的科考破冰船，因為船的局限性，一次四五個月的航程，真正科考時間卻只有半個月，科考只能在小范圍內(nèi)進行，時間還限制在極地夏季。時間窗口沒法拉長，就無法看到很多新的生物季節(jié)變化等科學現(xiàn)象。我了解到，科學家們對全新的“雪龍2”號是非常期待的，我們肩負的任務(wù)很艱巨。
“要新造一艘船，而不是改造”
新京報：“雪龍2”號的設(shè)計方案是怎么確定的？
吳剛：中國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。當時，我也跟隨我的老師——如今已故的張炳炎院士，參與到項目的策劃中。2009年6月，國務(wù)院專題會議批準立項，正式啟動“雪龍2”號極地科考船建設(shè)項目，并確定由國內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計、國內(nèi)自主建造。
任何一項大工程都要經(jīng)過嚴格的論證過程，因為要對船的功能定位、船型、排水量、造價估算等進行系統(tǒng)的認證，每次遇到新難點，或提出自主創(chuàng)新的要求，都需要有針對性地進行調(diào)整改進。到2012年，我們基本上構(gòu)思出了“雪龍2”號的需求輪廓。根據(jù)這個需求，形成了中英文招標文件，最終確定由芬蘭阿克北極公司來和七〇八所對“雪龍2”號進行聯(lián)合設(shè)計。
新京報：國內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計，當時是出于什么考慮？
吳剛：主要考慮是在缺少實船經(jīng)驗和冰池硬件方面。國內(nèi)沒有設(shè)計破冰船所需的“冰池”，“雪龍2”號作為我國第一艘新型極地科考破冰船，有很多有中國特色的特殊要求，需要結(jié)合國外冰池的船型研發(fā)能力來進行探索。另外，與國外設(shè)計公司合作，也能夠吸收更多國際上破冰船的先進理念，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，我們可以到國外參觀了解一些設(shè)計公司和船廠，選擇符合需求的設(shè)計圖紙買回來建造，因為大家太希望這艘船盡快面世了。但“雪龍2”號與一般可以批量建造的運輸船不同，它是一艘極其復(fù)雜的“特種船”，各種功能都需要根據(jù)實際情況來進行定制，所以我們一定要新造一艘船，而不是改造，更不能照搬國外已有的船型圖紙進行建造。
新京報：“雪龍2”號針對哪些方面進行了特別定制？
吳剛：當時我們在挪威參觀考察時，看到一套非常成熟的破冰船設(shè)計方案，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，面臨的改動就會非常大。
更重要的是，它的破冰能力只有1.0米厚度，這是抵達挪威極地考察站的破冰指標；要抵達中國中山站——我們測算過——至少需要破1.5米厚度的冰，這就是現(xiàn)在“雪龍2”號的破冰能力。這里所說的“破冰”，是一個連續(xù)破冰且有夾雜多年冰的概念，涉及船型、主機功率、船的螺旋槳、撞擊能力、造價等各個方面，在整個設(shè)計上會完全不一樣。
而且中國是一個處于非極地圈的國家，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，過西風帶穿插到極地，整個航程路線都是定制化設(shè)計的，細致到在海上航行多長時間，在冰上航行多長時間，在哪個港口補給。如果純粹地照搬一艘國外的破冰船，將會帶來非常致命的問題。
“首次實現(xiàn)雙向破冰，WIFI覆蓋全船”
新京報：“雪龍2”號在技術(shù)上實現(xiàn)了哪些創(chuàng)新和突破？
吳剛：“雪龍2”號最大的亮點是它的雙向破冰技術(shù)能力，我們采用了全回轉(zhuǎn)吊艙電力推進系統(tǒng)，在遇到很難“拱”的冰脊時，船體可以轉(zhuǎn)動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”采用了國際標準的DP-2動力定位系統(tǒng)，它還將是國際上第一艘獲得智能船舶符號的極地科考破冰船，擁有智能船體和智能機艙。船體正中間還設(shè)有一個用于科考作業(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。從有記載的資料來看，這是世界上第一個水密月池。
新京報：“雪龍2”號最人性化的一個設(shè)計是什么？
吳剛：最人性化的設(shè)計應(yīng)該是“雪龍2”號實現(xiàn)WIFI全覆蓋，這也是極地中心船東和我們團隊在設(shè)計這艘船的時候，給新船下的一個硬指標。
當時乘坐“雪龍”號去考察，每天晚上很多人蹲在走廊樓梯口，那是船上信號最集中的地方，大家都從房間出來，握著手機跟家人通訊。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”號上也是很奢侈的，是大家跟家人聯(lián)系的唯一方式。
設(shè)計這艘船的時候，我想，未來登上這艘船，手機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，還要做更多“放大器”，讓WIFI信號覆蓋船的各個區(qū)域。這個設(shè)計讓船上跟岸上聯(lián)系時，可快速地傳輸圖像和聲音。
“最大難點是破冰與科考功能的兼顧”
新京報：整個設(shè)計過程中，最大的難點是什么？
吳剛：“雪龍2”號是世界首艘擁有雙向破冰能力的科考船，整艘船最大的難點在于破冰與科考功能的兼顧。
對于破冰來說，船艏的傾斜角在一定范圍內(nèi)越低越好，但“雪龍2”號也是一艘科考船，船艏傾斜角太低會導(dǎo)致航行的時候科考性能受到極大干擾。船艏壓低會帶來大量氣泡，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，否則掃測數(shù)據(jù)會不準確。
經(jīng)過大量實驗，我們最后為“雪龍2”號的船艏找到了一個最佳平衡角度，首次在船前部采用箱型龍骨的船底結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了船底重要聲學設(shè)備避免氣泡和碎冰影響與航行經(jīng)濟性之間的協(xié)調(diào)。這是決定船型最重要的一點，也是我們自己的一個專利設(shè)計。
新京報：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值的海域。很多科學家期待新的科考船能把他們帶到那里，在科考上也實現(xiàn)一個大的跨越。
31次南極航次中，我在船上看到，“雪龍”號上的科考人員需要手動操作采水裝置作業(yè)，效率很低而且很危險。在一次科考船論壇上，吳立新院士說：“我們希望我國的科學家能在船上喝著咖啡，坐在實驗室里，拿到他的海水樣本?！彼晕覀冊凇把?”號上進行了很多減少人工的改裝，比如加大尾部作業(yè)的自動化程度、船體的智能程度等。
在“雪龍”號上生活過以后，我們對科學考察實驗室的布局、防寒加熱區(qū)域，哪些地方需要加溫防寒，哪些地方需要加強通訊，都有一個切身的體驗。在“雪龍2”號上，針對船上人員的生活起居做了很多人性化的設(shè)計，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”號項目組部分成員參加“雪龍2”號試航前
“不久將承擔南極航次科考任務(wù)”
新京報：交付使用前，“雪龍2”號進行了哪些測試？
吳剛：5月31日開始，“雪龍2”號進行了為期半個月的試航，46個大系統(tǒng)200多臺套設(shè)備在海上進行測試驗收，包括船舶操縱性能試驗、一人橋樓試驗、電力推進系統(tǒng)試驗、DP2動力定位系統(tǒng)試驗、無人機艙和智能機艙試驗、艙室振動噪聲測量試驗、水下輻射噪聲測量，以及部分科考系統(tǒng)和實驗室功能試驗，可以說高分通過了“初考”。
新京報：“雪龍2”號未來將承擔哪些科考任務(wù)？
吳剛：接下來，還要進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行試驗，預(yù)計不久就將開啟南極首航，承擔科學考察任務(wù)。
“雪龍2”號在環(huán)境調(diào)查方面，能夠進行極地海洋、海冰、大氣等環(huán)境基礎(chǔ)綜合調(diào)查觀測研究；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；同時也承擔了極地考察站部分物資和人員的運輸任務(wù)。
新京報：“雪龍2”號的誕生，對我國極地科考事業(yè)有什么重要意義？
吳剛：“雪龍2”號既承載和實現(xiàn)了近40年國內(nèi)業(yè)界所做的諸多儲備研究工作，也為未來可能的航線開道、科考救援等任務(wù)打下了基礎(chǔ)。可以說，“雪龍2”號對中國極地科考領(lǐng)域是一場“及時雨”。
我們花了10年時間來設(shè)計建造這艘船，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，我們在規(guī)范、設(shè)計、建造、材料、設(shè)備各方面對造一艘科考破冰船有了全新的認識。未來，我們對建造重型破冰船將更有信心。
