中智聯合南極科考漫記

● 文 ｜ 北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院　張寶鋼　張媛媛

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中智聯合南極科考漫記

● 文 ｜ 北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院張寶鋼張媛媛

早在公元前4世紀，古希臘著名哲學家亞里士多德通過思辨，預言在世界的南方存在著一片大陸，平衡著北方的土地。而直到18世紀70年代，英國航海家詹姆斯·庫克進行了人類歷史上第一次南極圈內的航行，這片位于地球最南端的大陸，才真正意義上被人類所發現。在此后的幾個世紀里，這片神秘的大陸吸引了無數人去征服、去探索。

隨著人類文明的發展和技術的進步，在這片極寒極南之地，早已布滿了人類的足跡，即便普通人也可以很方便地買到一張南極旅游的船票，一睹南極的風采。然而南極科考對很多人來說依舊是一項充滿神秘感的工作。2016年2月10日至3月7日，我國10名科學家參加了中國第32次暨中智第二次聯合南極半島綜合科學考察。讓我們跟隨考察隊員的腳步，一起感受一下南極科考的魅力。

此次考察地位于南極半島和南設得蘭群島，考察隊員搭乘智利海軍Aquiles號運輸艦，在該地區多個地點進行了地質、生態、環境、遙感等多學科的綜合考察。本次考察的第一站，是位于南設得蘭群島喬治王島菲爾德斯半島，這里有西南極地區唯一的可供大型客機起降的機場——智利馬爾什空軍機場，以及包括中國長城站在內的多個國家的南極考察站。

嚴格意義上說，南設得蘭群島不屬于南極大陸的一部分，也遠未進入南極圈，但南極依舊結結實實地在考察隊員到達的第一天給所有人來了一個下馬威。2月15日，考察隊搭乘DAP客機從智利最南端的城市蓬塔阿雷納斯到達菲爾德斯半島。當晚，考察隊員們原計劃分批次乘沖鋒舟登上本次考察的母艦——Aquiles號運輸艦。在5名隊員登艦后，因天氣原因，另外的5名隊員被迫取消了原計劃，于凌晨時分返回長城站，等待天氣的好轉。可南極并不想給這段考察一個輕松的開頭，很快伴隨著11級大風的一場暴風雪持續了30多個小時，提前登船的5位隊員吃飯時的表情足以說明這是怎樣一種天翻地覆。

☆　Aquiles號上的船舶自動識別系統（AIS）清楚記錄下了這30多個小時隨波逐流的軌跡，圖為暴風雪中Aquiles的AIS記錄（數據來源：寶船網）

☆　狹小的船艙內部

☆　經歷暴風雪洗禮后船上隊員們進餐

長城站衛星通信任務是長城站后勤保障的重點，天線建于2009年，直徑6m，位于站區西北角。現天線接收頻率為1063.6175MHz，通過地球同步通信衛星與法蘭克福站進行通信，帶寬理論值可達2M，現由中國聯通進行運行維護工作。通信衛星的建成極大方便了站區與雪龍船、國內的通信。對于要在南極度過一整年的越冬隊員來說，通信衛星使得他們即使在南極寒冷的冬季也可以隨時刷刷朋友圈、和家人聊聊天、了解時事新聞，有助于考察隊員排解封閉環境中的孤獨感，保障身心健康。

☆　通信衛星天線外觀

☆　極軌氣象衛星天線

據了解，包括通信衛星在內，長城站現建有3個室外天線，分別負責通信、極軌氣象衛星、靜止軌道氣象衛星數據接收任務。天線周圍空曠、無線電干擾小，是理想的數據接收場所。但是受限于極地大風、寒冷、濕度大等惡劣環境影響，有時信號噪聲較大。此外設備安裝維護成本較高，數據無法實時傳輸回國內，需每年越冬隊員攜帶回國。

極軌氣象衛星為澳大利亞ES&S公司出品的SATRAX-XL衛星接收地面站，地面站建成于2010年，位于氣象觀測場東側，天線直徑2.4m，采用X和L雙頻段天線，可接收Terra/Aqua X頻段中分辨率成像光譜儀（MODIS）數據和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的C/HRPT以及風云一號衛星數據。數據覆蓋區域為南極半島、德雷克海峽以及南美洲南端部分區域，主要獲取MODIS遙感真彩色影像、云頂氣壓、云頂高度等30余種數據。系統配有相應軟件可以顯示和分析所獲取的衛星圖像產品，獲取的氣壓圖等數據是站區進行氣象預報的重要資料之一。該地面站現由國家海洋環境預報中心極地研究預報室運行維護。

☆　靜止氣象衛星天線

☆ 和船上的隊員相比，在長城站的隊員就“幸福”得多。圖為暴雪中的長城站

☆ 長城站可口的面條和熱乎乎的被窩

30多個小時后，此次考察隊的中方領隊、北京師范大學極地與海洋研究中心主任程曉教授在長城站外的Aquiles號運輸艦上通過聯通的網絡發布了這樣一條朋友圈：“狂愛中國聯通！祖國強大真好！在長城站外海上的智利軍艦上居然還可以微信。繁忙的駕駛臺。搭乘直升機去岸上接剩余的5名隊友。”

因為暴風雪耽擱了整整一天時間，岸上的考察隊員被迫選擇搭乘直升機登艦，一小時好幾千美金的費用畢竟不是小數目，但這就是南極，一切計劃都得聽“天”的安排。Aquiles的下一站，是真正的南極大陸：位于南極半島主島上的智利奧爾金斯（O'higgins）考察站。奧爾金斯站可以看到一口直徑近10m的“鍋”，據悉是毗鄰的德國考察站所建，遺憾的是德國的工程師并沒有透露更多有關的信息。

☆　智利伯納德-奧爾金斯站

由于南極地理位置偏遠，遠離“文明社會”，衛星技術是保障通信的最為有效的手段。另一方面，由于南極緯度高、干擾小，使衛星地面站與衛星的通信具有得天獨厚的地理優勢，可以接收到近實時的極軌衛星數據，十分有利于科學研究的開展。因此目前已有很多國家在南極建設了衛星地面站。

中智聯合考察的隊員們攜帶了極鷹II型固定翼無人機，相比在長城站進行無人機作業，在野外攜帶無人機作業更加充滿了挑戰。

考察隊員的第三站，是位于南極半島Palmer群島的智利葉爾喬（Yelcho）站，并在這里成功進行了我國固定翼無人機在南極半島地區的首次無人機作業。在野外考察時進行無人機作業的第一個問題是無人機的運輸。極鷹II型固定翼無人機長1.2m，翼展1.8m，機身為泡沫材質，在機型、尺寸、材料的選擇上充分考慮了便攜、抗風、續航等因素，以適應南極作業的環境。即便如此，整機在拆解裝箱后，依然需要一個大提琴箱大小的箱子和將近30kg的重量。而在葉兒喬站，最近的起降場地位于站區后方一個80m高的雪臺之上。組裝后的飛機風阻較大，考察隊員只能將飛機扛上雪臺后進行組裝。簡單來說，就是穿著厚重的衣服、提著不那么順手的重物、爬上沒有臺階的“20層樓”。雖然辛苦，可是當飛機圓滿完成既定航線并順利降落時，看著無人機留在雪地上的痕跡和眼前的這一片神奇的“土地”，一切疲憊感都被一掃而空，這就是南極的魅力吧。

在拜爾斯半島，考察隊員一共完成了4個架次的無人機作業，獲得超過40km2的無人機正射遙感影像，最高分辨率達6cm，順利完成了此次考察任務。

☆　考察隊員在現場進行無人機作業

由于南極地理位置偏遠，氣候條件惡劣，地形環境復雜，存在許多人力不可及之處，無人機、衛星等新技術的出現給許多傳統的地質、環境、生態考察提供了新的思路和方法，從而幫助人們更快、更全面地了解和認識南極。一百年前，人們看著星星拉著雪橇，歷盡千辛萬苦就是為一探神秘的南極，而在不久的將來，也許任何人足不出戶就能領略到南極的魅力。