东西问｜中国为什么要研发建造重型为什么周杰伦的歌这么耐听破冰船？
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“为什么周杰伦的歌这么耐听”东西问｜中国为什么要研发建造重型为什么周杰伦的歌这么耐听破冰船？
今年是中国极地考察40周年。40年来，中国极地考察装备不断更新升级。中国“船舶设计大师”、中国船舶集团公司第七〇八研究所首席专家吴刚日前在接受“东西问”采访时透露，在可预见的未来，中国有望攻克重型破冰船自主设计和建造技术。中国新一代重型破冰船在极地考察中在时空领域将有重大突破。
1984年11月20日，中国首支南极考察队乘坐“向阳红10”号船和“J121”船，从上海出发远征南极。“中国首航南极的‘向阳红10’号和‘J121’打捞船都是第七〇八研究所设计的”，吴刚说，这两艘船同时进入南极，在南极建立了中国第一个考察站长城站，在当时是非常轰动的一件事情。自此，中国在南极事务上，有了发言权。
中国现有破冰船的破冰能力如何？
国际海事组织将破冰船按照破冰能力从PC1到PC7分成7个等级，PC1级破冰能力最强，PC7级破冰能力最弱。
中国现有4艘科考破冰船。中国最大的极地考察船“雪龙”号1993年从乌克兰进口后，由七〇八研究所按照中国需求设计改造而成，“雪龙”号能以0.5节航速连续冲破1.1米厚的冰层(含0.2米雪)。2009年6月，国务院专题会议批准立项建新一代破冰船，2010年2月，第七〇八研究所被确定为“雪龙2”号项目技术支撑单位。2019年7月11日，中国首艘自主建造的极地科学考察破冰船“雪龙2”号正式交付，“雪龙2”号能在极地1.5米冰加0.2米雪的极地环境中以2-3节的航速连续破冰航行。
吴刚指出，“雪龙2”项目的实施对中国业界在极地船舶的设计、建造、规范应用和完善，以及极地规则在国内的有效实施方面，发挥了重大推动作用。
今年6月，由中国船舶集团第七〇八研究所研发设计的“极地”号破冰调查船在广州交付。吴刚介绍，“极地”号冰区加强等级为PC6。“雪龙”号和“极地”号属于轻型破冰船，“雪龙2”号的破冰能力是PC3，是中型里的最高等级。
图为7月3日，“极地”号破冰调查船靠泊在山东省青岛市市南区奥帆中心码头。（无人机照片） 发 张进刚 摄
为什么要研制开发重型破冰船？
“极地考察，船舶先行。”吴刚说，到达极地首先要克服的是一片冰封海洋，无论是北极考察还是要到达南极内陆都必须经过冰海。
2021年3月发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出，在极地探测领域，开展极地立体观监测平台和重型破冰船研制等科技前沿领域攻关，开展雪龙探极二期建设。
吴刚说，目前中国已经具备轻型和中型破冰船的设计、建造能力，现在面临的技术挑战就是重型级别的破冰船，设计、建造重型破冰船属于破冰船技术的“金字塔塔尖”，这也是未来需要前进的方向。
目前全球在役的极地破冰船主要集中在俄罗斯、美国、加拿大、芬兰、瑞典、丹麦等国。其中，俄罗斯是世界上唯一拥有且能够建造核动力破冰船的国家，目前共拥有七艘核动力破冰船，还有一个小型的极地漂浮站，因为俄罗斯有开辟北极航道的天然需求。
吴刚表示，据了解，目前美国、加拿大联合芬兰准备在未来十年建造70艘至90艘极地破冰船。在破冰船设计和技术上，与许多环北极国家相比，我们还有很艰巨的一段路要走，这也是未来中国极地考察装备建设面临的挑战。
新一代重型破冰船什么样？
中国新一代重型破冰船什么样？“新一代重型破冰船将完全由中国自主研发设计、建造。”吴刚透露，目前正在做相关技术储备和积累。
吴刚说，新一代重型破冰船，简单描述就是以前在某个时间段航行到不了的地方，未来新破冰船可以抵达。也就是说，新一代重型破冰船在南北极考察中，在时空领域将有重大突破：在时间上，不仅是在夏季，而是全年能进行极地考察，这将是中国极地考察能力的重大突破；在空间上，可以达到以前船舶无法抵达的区域开展长周期科考。
《中国的北极政策》白皮书说，中国是北极事务的重要利益攸关方。“这在实际行动中需要考察装备的支撑，未来中国在北极国际合作，以及重大装备在北极长期驻留的能力建设等方面将有重大突破。”吴刚说。
吴刚说，重型级别的破冰船设计研发，需要解决低温环境、防寒设计，以及结构材料、通信导航等关键问题，还有很艰巨的一段路要走。未来更新的技术将应用到破冰船上，将考虑有人和无人设备，动力更加强劲，低温防寒能力更强，更加绿色环保安全、更加人性化。
极地装备：将从单船向船队建设布局
作为“雪龙2”号、中山大学新建科考船等多艘科考船总设计师，吴刚提出，结合个人的工作理解，未来中国极地装备的发展思路，可能包括以下几个方面：
一是研发不同船型，支撑中国破冰船“轻-中-重”体系化发展思路，也就是说轻型、中型、重型破冰船都需要布局，中国极地考察将从单船向船队建设布局，是一个体系化的建设。
二是构建国产多栖无人装备平台，实现“空-天-冰-海-潜”一体化科考模式。吴刚说，对单个装备来说，设计再好，效能提升的空间也是有限的，最大的挑战是提高装备之间的效能，以及立体观测网一体化的建设，这些工作是未来的重点。
三是从“引进”“消化吸收”到“再创新”研发模式，为中国实现极地重大装备的自主研发贡献力量。极地重型破冰船的吊舱推进器，以及高速通信、精准导航和定位等工作，都需要中国自主创新的能力。
吴刚说，“雪龙2”号破冰厚度为1.5米，未来重型破冰船的破冰厚度将升级到2.5米及以上。这一米之差需要解决包括动力、推进器、防寒、耐低温高强钢等诸多技术问题，还要解决外复合钢板、外板涂层，以及高精度导航、定位等一系列问题。
4月12日，中国第一艘自主建造的极地科考破冰船“雪龙2”号结束5天访港行程，返回上海基地补给，准备下一次极地考察。记者 陈永诺 摄
“对研发设计来说这是一个从量变到质变的过程。”吴刚说，现在的破冰船可以夏季在北纬65度的东北航道航行，但一旦到达更高纬度，或是冬季在此驻留，船舶对气温、高纬度、动力可靠性等耐受能力的要求，都是一个质的变化。这个质的变化，需要国内各方力量精诚合作、久久为功。
吴刚表示，相信不久的未来，依靠中国新型举国体制的优势，极地装备和技术将明显获得突进。(完)
受访者简介：
吴刚。受访者供图
吴刚，中国“船舶设计大师”，“雪龙2”号总设计师，也是“科学”、“东方红3”“中山大学”等极地与海洋科学考察船副/总设计师，中国船舶集团首席专家、中国船舶集团第七〇八研究所首席专家。吴刚长期从事舰船总体设计研究工作，是国内新一代科考与破冰船设计的开拓者之一，为中国极地与海洋科学考察船实现跨越式发展做出了突出贡献。