“冰上絲綢之路”的商用價值及其技術支撐

陸鋼

【摘要】中俄合作共同建設“冰上絲綢之路”是難得的歷史機遇。本文通過對北冰洋東北航道的商業價值及其面臨的困難分析，提出了技術支撐的重要意義。破冰、防凍、衛星導航與地理信息系統等三大領域的自主技術突破，是中國參與北極商業性開發的關鍵。

【關鍵詞】冰上絲綢之路 東北航道 地理信息系統

【中圖分類號】D82 【文獻標識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2018.11.004

目前，“一帶一路”主要由絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路兩條大通道構成。“一帶”穿越歐亞大陸腹地，輻射周邊地區；“一路”從西太平洋，經過印度洋進入地中海沿岸。“一帶一路”以北半球為活動區域，將麥金德想象中的“世界島”理論化為現實的圖景。它在中國倡導下，推動沿線國家、沿岸國家開展各種形式的經濟合作，激活各方的市場經濟要素，為世界經濟全球化注入強大的動力。從“一帶一路”運行的方向看，其實質是縮短歐亞兩大經濟圈的空間距離感；其主要目的就是加快中國貨物運往歐洲市場的節奏，提高中國商品在歐洲市場的占有份額。在當下的“一帶一路”語境下，俄羅斯僅僅是作為歐亞大陸的過境走廊，作用并沒有得到充分的體現，同時其缺乏天然良港出海口的軟肋也被其暴露了。俄羅斯提出歐亞經濟聯盟與“一帶一路”對接的建議，雖然展示了俄羅斯的善意，卻未能撬動俄羅斯海洋航運的潛力。

雖然俄羅斯擁有一些出海口，如波羅的海港、克里米亞港和海參崴港等，但是這些港口的商用價值有限：一是缺乏國際市場和經濟大國的參與；二是俄羅斯對海港的出口控制力有限。與之相比，北冰洋航道顯示了較高的商用價值與市場潛力。在全球性大洋中，唯獨北冰洋由于氣候嚴寒結冰，無法正常航行，所以尚未進入商業性航運階段。然而，隨著全球氣候變暖，北冰洋部分地區開始融化，部分航道經過特種技術的輔助開始投入運行，北冰洋航道的商用價值逐步實現，而俄羅斯可能占據先機，激發潛力，充分享受北極航海的商業利益。

“冰上絲綢之路”的商用價值

北極東北航道優勢赫然。北冰洋航道分為東北航道、西北航道和北極點航道。東北航道的東段始于白令海峽，經過鄂霍次克海和日本海與西伯利亞海參崴港連接，輻射中國東北地區、朝鮮半島以及日本。從白令海峽向西航行可抵達巴倫支海，中間經過楚科奇海、東西伯利亞海、拉普捷夫海和喀拉海，俄羅斯控制的海域長達2700海里。巴倫支海是北冰洋的邊緣海，位于歐洲的西北岸，南部終年不結冰，9月全面解凍。臨近巴倫支海海域的國家除了俄羅斯，還有挪威等北歐國家。東亞地區的貨船進入巴倫支海海域后，可以直接進入歐洲市場。北冰洋東北航線預計6700海里，航行時間預計22天，與南方傳統航線相比，航程縮短4000海里，縮短10天左右。航程縮短自然會節省航運成本，包括燃料消耗、人工開支和運河通行費等，提高貨運效率。對于中國來說，還可以解除“馬六甲困局”的制約。西北航道是大西洋和太平洋之間的最短航道，全長只有900海里。它也是以白令海峽為起點，穿越加拿大北極群島，兩條支線分別經過維多利亞海峽和麥克盧爾海峽，最終匯入蘭開斯特海峽。西北航道的商用價值不如東北航道，除了航道結冰這個問題之外，還存在其他短板：一是加拿大和美國對此并不熱心；二是航道遠離沿岸陸地，救援非常困難，整體安全性較差。北極點航道的商用價值是三條北冰洋航道中最差的，雖然它的航程最短，從白令海峽直接穿過北冰洋中心區域到達歐洲海域，但該區域海冰厚積，硬度極高，航船偏離大陸航行，其安全性與交通便利性遠遠達不到正常航運的要求。綜上所述，俄羅斯主導的東北航道最具有商業開發的價值。

中國助力北冰洋東北航道開發。然而，俄羅斯的經濟實力不足以支撐一條洲際航道的商業航行。它需要龐大的經濟體量實體和國際市場的支持，而世界第二大經濟體中國與歐洲國際市場正好滿足這一需求。“一帶一路”正是打通中國與歐洲市場貿易通道的戰略之舉。于是俄羅斯不失時機地向中國提出了“冰上絲綢之路”的建議，邀請中國參與北極事務，與其共同開發北冰洋的東北航道。這是一個明智之舉。其一，“冰上絲綢之路”納入“一帶一路”國際合作之后，中國肯定要分流部分貨運走北冰洋的東北航道，這樣，即使只有中國參與，也可以為東北航道托底。其二，東北航道大部分航段完全在俄羅斯的控制之下。東北航道經過的海峽多達58個，絕大部分位于俄羅斯境內。因此，俄羅斯在航行主權、海上救援與極寒航行技術方面享有無可比擬的主導權。其三，中國參與北極航道商業運行，可能帶動韓國和日本的參與。另外，東北航道不僅解決歐洲市場的供應問題，也給俄羅斯歐洲地區的市場供應帶來方便，從而大幅度提升東北航道的商業價值。

北極清潔能源的市場前景。除去商業航行之外，“冰上絲綢之路”的另一個商用價值就是能源的開發及銷售。北極地區擁有全球開發總量30%常規天然氣（473億立方米）和13%的石油（900億桶）資源。在北極的61個油田中俄羅斯占有43個。中俄在北極清潔能源開發合作中已經取得一定的成效。中國已經參與北極亞馬爾液化天然氣的項目，占有20%的股份。亞馬爾生產基地共有三個工廠，每個工廠年產550萬噸液化天然氣，總生產能力預計達到1650萬噸，成為北極地區最大的液化天然氣生產基地。亞馬爾工廠將每年供應中國300萬噸液化天然氣，剩余的液化天然氣還可以供應亞太地區的其他國家。

“冰上絲綢之路”面臨的困難

當然，與其他航線相比，“冰上絲綢之路”的開拓存在不少困難。這些困難如不解決，將會影響其商業價值的實現。

首先，北冰洋地區氣候極冷多變，海洋地理環境復雜危險。北極的冬天猶如漫漫長夜，從每年的11月23日至翌年的4月份，半年的時間沉浸在黑暗的寒冷中。暗無天日，萬物休眠，是北極景色的真實寫照。人類的生存、開發以及商業活動，在寒冷的氣候中遭遇極限的挑戰。維持基本生活的成本高昂，除了魚類之外，幾乎所有的生活必需品都來自其他地區的供應。這就限制了“冰上絲綢之路”商用價值的實現。

其次，任何航行線路的商業價值都取決于性價比，即經濟利益獲取高于投入的成本。北冰洋東北航道逐步進入商業運行的成熟階段。即使在北冰洋結冰沒有全部融化的情況下，借助于特殊的破冰技術和防寒技術，東北亞地區的貨物也可以運往歐洲市場，與南方的海上絲綢之路、歐亞的絲綢之路經濟帶一起構成了三條連接歐亞兩大經濟圈的交通運輸線。然而，從商業眼光看，“冰上絲綢之路”的投入成本可能超過收益，這是一個挑戰性較大的瓶頸。筆者粗略估算，東北亞地區的貨物運往歐洲地區的航程比傳統航程縮短40%，航行時間減少三分之一，這為中國“一帶一路”的海上通道提供了新的選擇。成本分為低溫成本和商業成本。北冰洋的低溫造成三個后果：一是使航道結冰，需要特種的破冰船才能航行，破冰后會有大量的浮冰、碎冰，嚴重干擾正常航行；二是降低鋼材的承載性，容易損害船體結構，提高船舶的維修成本；三是還容易造成船舶甲板結冰，凍結船上的重要部位，如海水吸口、通風開口和液壓動力裝置。航行中這些船舶關鍵部位由于結冰而不能正常運作可能影響航行，甚至導致碰撞冰山或翻船的危險。商業性海運低成本的優勢就是它的規模效應，貨物運載量越多，集裝箱的單位成本就越低。理想的狀態是海運貨船來回都是滿倉。目前，每艘海運貨輪從亞太地區經停蘇伊士運河進入歐洲地區，一般要停靠10個港口，這樣才能實現貨物在時間和貨主之間的最佳分配。顯然“冰上絲綢之路”做不到這一點，其沿途大部分是人煙稀少的地區。數據顯示，近來每年通過東北航道的貨船只有19艘，運輸的貨物僅為21萬噸，即使在2013年高峰期貨船也只有71艘，運輸量為140萬噸，無法與傳統航線競爭。

最后，俄羅斯對北冰洋東北航道的控制以及東北亞地區對俄羅斯的依賴性，也是必須考慮的重要因素。俄羅斯有以下幾個特權。其一是政策主導權，源自于俄羅斯對北冰洋地區的主權訴求。東北航道約有2700海里屬于俄羅斯海域。所有經過東北航道的外國航船必須符合俄羅斯的法律才能航行，而俄羅斯規定冰級低于ARC6的船必須配備破冰船服務，并且支付高昂的特別運輸費。這是俄羅斯的一筆收入，相當于蘇伊士運河的通行費，但對外國船主來說，將因此多支付相當于成本40%的費用。其二是安全救援權。惡劣的寒冷氣候與險惡的海洋地理條件，隨時可能對航行的船只造成傷害。在東北航道水域的附近地區設立海上救援點是決策者的必然選擇，而這個決定權就在俄羅斯手上。這也是外國貨船在北冰洋東北航道通行時對俄羅斯高度依賴的重要原因。其三是技術獨享權，在防凍技術方面俄羅斯也是獨樹一幟。

“冰上絲綢之路”的技術支撐

中國若要充分開發“冰上絲綢之路”的商用價值，必須大力發展自主可控的高技術，不必受制于人。有關北冰洋航道的相關技術很多，包括防冰凍技術、低溫技術、救援技術、抗寒冰設備的設計和制造等，這里主要談三大技術：破冰技術、防凍技術、衛星導航與地理信息系統技術。

破冰技術是中國參與北冰洋航行首先遇到的技術門檻。北冰洋地處高緯、高寒地帶，海洋表層覆蓋著冰層，滿眼白茫茫。但是，隨著全球氣候變暖，北冰洋融化的速度也加快，目前冰塊覆蓋面積為476萬平方公里，最小時只有413萬，降到北冰洋總面積的三分之一以下。專家分析說，按照現在的冰塊融化速度，到2030年將看不到冰塊，北冰洋會變成藍色的海洋。在完全融化之前，北冰洋海面上漂浮著大量的冰塊。這些海冰在洋流運動的作用下，不停地漂移、裂解和融化。沒有破冰設備的船舶在北冰洋航道行使是非常危險的，也是不允許的。俄羅斯對于經過東北航道的船舶設定了較高的破冰技術要求。船只如果破冰技術不過關，在北極航行時隨時面臨被冰凍停航的危險，搞不好還會因為冰困而翻船。因此，國際專業機構都要求進入北冰洋航行的船舶必須達到冰級規范。芬蘭—瑞典制定的冰級從IA、IB到IC不等，具體視其相應的航海冰區而定。國際船級社協會（IACS）制定的冰級規范有PC1—PC7。中國的極地科考船“雪龍號”的破冰能力達到PC6級，但距最高等級PC1級尚有很大的差距，況且“雪龍號”還是從烏克蘭購買的。預計2019年交付使用的“雪龍2號”極地科考破冰船，不僅破冰能力等級提升，而且完全由我國自主研制。

防凍技術的重要性在于它直接關系到北冰洋航行的商用成本與船員安全。北極地區的低溫氣候對船舶航行提出很高的防凍技術要求，具體表現在四個方面。一是船體結構材料的抗凍性，以便在環境溫度劇變的情況下保持鋼材特質的穩定性。二是船舶甲板、海水吸口、甲板管系、通風開口、壓載艙透氣管開口、液壓動力裝置等重要部位的除冰技術，包括加熱和除冰等。如果這些重要部位的防凍措施不到位，就會影響船舶的正常航行，容易造成海上事故。三是船員和貨物的安全保護。北極航行中，船員需要戶外作業，如果沒有良好的防凍措施就容易凍傷，甚至發生生命危險。船上運載的貨物也需要防凍措施，很多貨物在低溫環境下會碎裂損壞。四是北極航行船舶所消耗的燃油容易凍冰，需要加溫和保暖，以保證航船的正常行駛。為此，北極相關國家都在加緊研發防凍技術，以提高北極活動的有效性，降低北極航線的商業性成本。美國正在研發防止結冰的涂層和特殊加溫裝置，這些可幫助甲板和船舷及搭載設備免于結冰，保證能夠執行一些低溫環境下的任務，特別是北極救生艇需要防凍措施，如預熱發動機、防止結冰等。

全球導航衛星系統與地理信息系統多種技術的綜合運用，有利于提高北極航行方向的準確性和安全程度，以及加強“冰上絲綢之路”各方技術力量的協調性。通常情況下，海上航行使用的羅盤是依靠地磁場判斷方向的。在中低緯度地區，磁羅盤可以測得磁方位角，并計算出地理方位和航行路線。但在北極地區，由于地磁場的方向幾乎是向上的，所以羅盤無法使用，只能使用GPS、北斗和格洛納斯等這些全球導航衛星系統導航。開發先進的極地氣候導航系統，既可以優化燃料消耗和到達時間，也可以提高船員的舒適度，降低船舶疲勞度。從北冰洋航行的安全視角看，由于極地氣候變化無常，浮冰融化與流冰漂流的不確定性，都會危及北極的航行。因此，船隊非常需要詳細的水文資料和海圖資料。另外，也要保障船隊之間以及與陸地指揮部的通訊聯系。這一切都有賴于衛星導航系統提供的監測與預報服務。這套系統配備極地冰衛星，為北極航行的船隊供應衛星遙感監測資料，包括北冰洋的冰厚、冰密度等海冰變化，進而把航行的危險性降至可控的范圍內。

在大數據時代，全球衛星導航系統須與地理信息系統（GIS）有機結合，才能給予“冰上絲綢之路”商用價值開發有力的技術支撐。中國參與俄羅斯主導的北冰洋東北航道的開發面臨非常復雜的局面，有些是宏觀層面的，比如，俄羅斯有關北冰洋航道的政策法令、北冰洋沿岸國家的通航規則和國際航運機構的有關通則；有些是微觀層面的，比如，航道的浮冰和灣流變化的圖像資料、航道沿線碼頭的貨運裝載時間與數量、船長與船員的身體狀況與心理承受力、航道附近的救援支點聯絡、船隊冰級貨船與破冰船之間的隊列保持等。更重要的是，“冰上絲綢之路”的開拓，是“一帶一路”國際合作的重要內容，需要中央部委及其央企之間的協調與支援。所有這些信息都需要有一個技術平臺集成，以便保持船隊與總部之間通訊暢通，做到后方指揮部對航行狀況實時了解，方便總部進行相關的政策協調與資源統籌，為船長提供切合實際、適應情勢變化的決策預測。

地理信息系統是隨著計算機技術的發展以及數據處理能力的提升而發展的。地理信息系統原理比較簡單，就是基于計算機信息技術的地理空間研究，但其延伸性、整合性和實用性是出類拔萃的。早期階段，由于受到計算機芯片運算速度及其數據處理能力的限制，地理信息系統主要運用于城市建筑的定位和標記。后來，地理信息系統與衛星遙感、全球定位系統和數字地球等技術的結合，特別是與大數據技術的結合，GIS的整合能力提高，其研究的對象與應用范圍獲得大規模的擴展，而“一帶一路”特別是“冰上絲綢之路”正是GIS大顯身手的領域。目前不清楚北冰洋航道是否有互聯網存在，但是中國的北斗衛星導航系統在信息盲區具備發送短信的功能，雖然只有200多字，但在海上救援與后方聯絡方面可發揮關鍵作用。期待不久，中國將會向北極地區發射通訊衛星，讓北斗衛星導航系統覆蓋至北冰洋航道，為東北航道的中外船隊提供導航通訊服務。

應俄羅斯的邀請，中國參與“冰上絲綢之路”建設是一次難得的歷史機遇。北冰洋的東北航道總長約3000海里，而俄羅斯海域就長達2700海里，幾乎是俄羅斯的“內海”。俄羅斯非常希望開發北極資源，但由于西方國家對其實施的經濟制裁，俄羅斯步履維艱。2017～2020年，俄羅斯國家北極發展經費被削減了17倍，只剩下120億盧布。因此，俄羅斯借力中國“一帶一路”計劃，獲得北極開發的必需經費。然而，傳統上，中國屬于大陸性國家，海洋意識的覺醒也在改革開放40年間。參與北冰洋航道航行對中國是一個巨大的挑戰，中國缺乏各方面的準備。全球IA冰級以上的油船數量為233艘，但中國新建的船舶只有一艘達到PC6級標準。中國也只有1艘商船達到最低冰級要求，參與北冰洋航行，目前已有多次北冰洋的航行經歷。但是，隨著中國政府投入的加大、中國船隊經驗的積累以及各種相關的技術突破與支撐，“冰上絲綢之路”的前景必然從愿景變成現實。

責 編/楊昀赟