“雪豹”車。 　　自然資源部中國極地研究中心供圖

內陸艙。 　　自然資源部中國極地研究中心供圖

我國首次南極冰層熱水鑽探試驗現場畫面。 　　張 楠攝

　　前不久，我國第四十二次南極考察圓滿結束，多款首台套國產極地裝備在考察中穿越風雪、深入冰層、下潛深海，在冰原深處得到充分驗証及應用。

　　探秘南極，各國核心技術和裝備往往不會共享，他人經驗也未必適合我國科考模式和隊員需求，因而極地關鍵裝備必須立足自主創新，掌握核心技術。

　　中國裝備閃耀南極映照科技創新成色。越來越多的關鍵裝備實現自主可控、持續迭代和協同創新，既推動我國極地考察持續進步，也彰顯了我國創新實力和工程制造、系統組織能力。

　　熱水鑽——

　　打破世界紀錄，讓科學家用更可靠的手段探索冰下奧秘

　　冰下湖是南極獨特神秘的存在，被科學家視為“天然檔案”，蘊藏著全球氣候變遷的密碼，還可能潛伏著不為人知的微生物群落。研究冰下湖對於揭示南極奧秘和掌握地球氣候規律，具有重要價值。

　　然而，冰下湖上覆蓋著厚達超過3000米的冰層，科考隊員想一探究竟，需先鑽透厚實堅硬的冰層屏障。“邊加熱、邊鑽進”的清潔熱水鑽成為國際探測冰下湖的主流技術。

　　第四十二次南極考察中，我國科考人員憑借自主研發的清潔熱水鑽系統，成功完成我國首次南極冰層熱水鑽探試驗，鑽深達3413米，突破了國際極地熱水鑽探2540米的紀錄。

　　這是極地科考厚積薄發的成果。

　　10年前，我國曾研制出鑽探能力達到2000米的熱水鑽機系統，但距離鑽透較厚冰層還存在一定差距。在國內外均無3000米級熱水鑽機的形勢下，我國科研人員立志要先研制出3000米級熱水鑽，佔據先發優勢。

　　“鑽得直、鑽得穩、鑽得淨”是熱水鑽的研制目標。中國第四十二次南極考察隊冰下湖隊隊員李冰介紹，鑽進冰層過程中，如果鑽孔頂角變化太大，形成的鑽孔直徑不均勻，都可能導致鑽探中斷。為了維護南極的純潔干淨，還必須保証鑽進用水的高度清潔，不產生環境污染。

　　從2021年起，冰下湖科研團隊歷經廣泛調研、多輪設計測試等過程，先后攻克了10余項關鍵核心技術，研制出了3000米級的清潔熱水鑽。

　　“回想起來，整個過程最煎熬的時刻，是熱水鑽機系統在國內開展的聯調聯試。”冰下湖隊隊員張楠介紹，整套熱水鑽系統模塊多、規模大，學科交叉程度高、涉及單位多，聯調聯試協調難度很大。團隊將任務進行精細化拆分，各小組完成子系統調試后，再由項目組總體全面協調把關，集中討論，提高問題解決效率。

　　“熱水鑽創下世界最深紀錄，只是征程的開始。要讓這個系統成為更可靠的平台，才是未來發展的目標。”冰下湖隊隊長郭井學說。

　　“我們正在研發新的熱水鑽孔內監測系統，通過傳感器實時測量鑽孔內的溫度、壓力、孔徑和鑽具姿態等，相當於為鑽具安上一對‘眼睛’，確保鑽得又准又快。”冰下湖隊隊員宮達說。

　　熱水鑽技術不僅應用於南極平原冰蓋，將來也可能應用於冰架、山地冰川等復雜地形環境。到時，科學家能直接把觀測儀器下放到冰架和冰川底部，用更可靠的手段探索冰下奧秘。

　　“雪豹”車——

　　適合極端環境，擴展我國科考人員在南極內陸的活動半徑

　　95%面積被冰雪覆蓋，南極內陸被稱為“白色沙漠”，目前有能力進入南極內陸科考的國家屈指可數。除了有限的飛機通航，雪地車成為進入南極內陸的主要方式。

　　在南極內陸特殊的冰雪環境中，世界上再先進的機械設備也很容易發生故障。對於內陸考察而言，可靠的運輸設備被稱為“生命線”也不為過。

　　長期以來，我國南極內陸考察主要依賴進口履帶式車輛。這種裝備速度慢，油耗高，運維成本也高，自主研制極地特種車輛成為必然選擇。

　　在清華大學和自然資源部中國極地研究中心的聯合攻關下，適合在南極內陸極端環境中行駛的極地特種車輛“雪豹”成功研制。“雪豹”能夠在高寒、高海拔、高風險的區域作業，填補了我國在南極地面人員快速運送、科考保障、應急救援的裝備空白。

　　“雪豹”系列特種載具總設計師、中國第四十二次南極考察隊格羅夫山隊副隊長孫鵬介紹，由於聯合研制團隊沒有相關極地特種車輛研制經驗，又缺乏南極真實環境中車輛試驗的各項數據，為了少走彎路和縮短研制周期，研制團隊堅持每年度、每次科考出征，都攜帶全新一代裝備進行南極內陸現場的技術測試與工程驗証。

　　真到了內陸現場，孫鵬才明白什麼叫“萬裡長征第一步”。

　　他感慨，極地科考對裝備的要求極為苛刻。實驗室裡表現良好的儀器，到了南極未必可靠﹔在常溫下成熟的結構，在低溫下可能脆裂﹔平原地區穩定的通信和能源系統，在冰原和海上可能面臨完全不同的挑戰。

　　“極地裝備的成熟，不能隻看設計圖紙，更要看現場表現。能在南極用起來、用得穩、用得久，才是真正意義上的工程突破。”孫鵬說。

　　極低溫、高海拔、低氣壓、暴風雪、強輻射、多裂隙等諸多要素疊加作用且持續影響，對“雪豹”提出了極其嚴苛的性能要求。這次南極考察，“雪豹”交出了令人滿意的成績：“雪豹”6×6輪式載具累計行駛12772公裡，實現“零故障”可靠運行。常見的履帶式車輛時速一般為15公裡，經測試，“雪豹”6×6輪式載具在軟雪路面、硬雪路面時速分別達到28公裡、42公裡，在堅冰區域能以65公裡的時速穩定行駛，車輛滿油狀態下最大行駛裡程約700公裡。“雪豹”優異的表現，擴展了我國科考人員在南極內陸的活動半徑。

　　內陸艙——

　　改善生活條件，為科考人員提供一個安全舒適的“家”

　　南極內陸，又被稱為“生命禁區”。不懼嚴酷環境，我國科考隊員年年挺進內陸，每天開10個多小時的重型雪地車，每8個人擠在一個類似集裝箱的艙內，往返60天不能洗澡，沿途開展科考作業。

　　為了改善內陸考察隊員的生存狀況，支持更好開展深入科考，急需研制一款能“隨走隨駐”、安全舒適、高度可靠的內陸艙。

　　小小的一座艙體，卻幾乎匯聚了極端環境工程的所有挑戰。作為研制參與者，中國第四十二次南極考察隊內陸隊隊長姚旭舉例：等待組裝的內陸艙體，需經科考船航運、直升機或雪地車拖運，總重量被嚴格限制在4.5噸以內。如何在“螺螄殼裡做道場”，集成所有生活與能源系統，是首要難題。

　　其次，這個內陸艙體需耐受零下40攝氏度甚至更低的極端低溫，還有冰蓋路面長達700公裡的劇烈顛簸。現場一旦發生故障，幾乎無法維修。

　　更大的難題是實現“移動—駐留”雙模式的快速切換。行進時，內陸艙是內陸考察車隊的一部分﹔駐留時，多個模塊要能快速拼接成完整內陸艙營地。在沒有起重機條件下，要實現半小時搭建、十幾分鐘拆卸。

　　還要想辦法攻克低溫環境下的高效融雪、防凍、節水技術，讓洗澡從“奢望”變為“日常”。

　　為了實現輕量化和高保溫性能，研制團隊摒棄了傳統笨重的岩棉夾芯板，全新研發了“結構保溫裝飾一體化”艙體﹔為了攻克淋浴難題，在國內搭建了1︰1的真實融雪試驗平台，前后試驗了上百次，打造出高效的耐低溫融雪淋浴系統……在科研人員堅持不懈的努力下，這些難題一一被破解。

　　在南極開展真實測試時，內陸艙的可靠性經受住了考驗。

　　在為期近50天的南極格羅夫山考察中，內陸艙跟隨車隊穿越超700公裡、異常顛簸的冰裂隙繞行路線，經歷頻繁的“地吹雪”和零下40攝氏度的低溫。內陸艙裡融雪淋浴、生態馬桶、光伏儲能、柔性通道等全部系統實現穩定運行，我國南極內陸考察實現裡程碑式的生活變革。

　　內陸艙不僅是保障隊員生命安全的“生存艙”，更是提升科考效率和質量的“戰斗艙”。由於節省了以往用於融雪取水、外出如廁、防寒穿戴的大量時間和體力消耗，科考隊員將更多精力投入到科考任務上。內陸艙還集成了一部分環境傳感器，沿途自動採集太陽輻照、風速、溫濕度等數據，“一舉兩得”支持科研工作，做到“廣袤冰原隨走隨駐，哪裡有科學問題，就在哪裡安個家”。

　　南極科考並不止於冰蓋內陸，還有南大洋。第四十二次南極考察中，大量國產自主研制的深海觀測設備在南極海域順利應用，使我國在南大洋現場觀測能力上邁出重要一步。

　　我國自主研發的海底地震儀被布設到南極半島海域，組成觀測陣列，長期捕捉天然地震波動和地殼細微震動﹔我國自主研制的“深海玄武”浮標成功應用，能夠自動下潛至6000米深度並返回海面，可持續獲取深海的溫度和鹽度等關鍵環境參數……功能各異的國產裝備，與“雪龍2”號科考船自身的走航觀測設備結合，共同構成了一個從海面至深海的移動綜合觀測體系。

　　中國智造，正在以更加扎實的方式，支撐中國極地科學向更深處、更遠處、更長期的方向邁進。

　　《 人民日報 》（ 2026年06月22日 18 版）