极地技术研究:藏在冰天雪地里的科技突围
上个月刷到一条新闻,中国第40次南极考察队把新科考站的主体结构拼完了。我盯着屏幕上那栋建在冰面上的蓝色房子看了好久。
很多人对极地的印象,还停留在可爱企鹅、万年冰川,最多就是科研工作者找点冰芯测测气候变化。没人会把冰天雪地和硬核技术研究绑得太紧。
真不是这么回事。极地的每一步,全是技术堆出来的。
南极科考站低温环境钢材抗冻测试现场
还有冰下探测。南极冰盖最厚的地方快五千米,你想看看冰底下有没有湖,有没有生命,普通雷达穿过去,信号回来全是乱麻,哪分得清哪是冰哪是岩石?算法要改,传感器要改,连发射功率都得重新设计,半分偷懒都不行。
说实话,我以前真以为极地科考拼的是身体素质,是敢闯的勇气。后来跟一个做极地技术的朋友聊天才知道,拼到最后,全是卡脖子的技术问题,你跨不过去,就只能站在门口看人家玩。
中国南极冰下自主机器人探测作业图
还有极地遥感卫星。现在我们的卫星能覆盖南北极,每天更新海冰范围和厚度数据,跑北极航道的商船,都能免费拿我们的冰情预报。早十年,这个数据是国外机构垄断的,想买一份实时的,一年几十万,还不给你高精度的,现在我们自己有了,全行业都跟着受益。
不过话说回来,还有很多难题摆在面前。比如南极科考站长期过冬的能源问题,冬天四个月全是极夜,太阳能用不了,风能太大,动不动十几级大风,能把风电叶片吹碎,现在搞小型核动力电池,安全标准怎么定,怎么在冰上固定,还得一步步试。再比如极夜环境下的通信,卫星信号有时候会被磁暴干扰,断联好几天都是常事,怎么建自主的本地通信网,还没完全解决。
极地技术研究,抢的是全人类未来的话语权
很多人会问,花那么多钱去冰天雪地搞技术研究,值吗?离我们普通人的生活也太远了吧?
其实真不远。我们搞出来的抗冻钢,现在用到了黑龙江的高铁桥墩,用到了青藏高原的输电塔,北方的风电设备全跟着沾光。我们研发的低温电池,现在北方冬天骑电动车的朋友,已经能用到相关的技术了,续航掉电比以前少太多。
往大了说,极地的话语权,全靠技术堆。现在北极航道越来越通,从中国到欧洲走北极,比走苏伊士运河近三分之一的路程,能省十几万的油费,这条航道以后会越来越忙,你没有破冰能力,没有冰情预报技术,就只能跟着别人后面走,人家说不让你过你就过不了。
还有全球气候变化。极地是地球的温度计,冰盖融化的速度,直接影响全球海平面上升的预测。之前有些国外机构,靠着模型估算出来的数据,天天喊着“北极冰盖十年内消失”,博眼球赚流量,我们自己的科考队钻了数千米的冰芯,拿到了过去几十万年的温度数据,算出来的结果更准确,可一开始人家根本不愿意引用你的数据,为什么?因为你没有足够的技术积累,没有长期连续的观测数据,你的结论就没人当回事。
现在不一样了,我们有五个科考站,有自己的破冰船,有卫星有机器人,每年都有新的数据出来,现在国际上做气候变化研究,离不开中国的数据了。
这就是技术的力量。你把技术攥在自己手里,你说话就有分量。
冰天雪地里的每一次测试,每一次失败,每一点进步,都是在给我们自己,给全人类,留未来的路。
极地不是实验室的放大版,所有技术都得推翻重来
你在常温下跑通一百次的实验,放到零下五六十度的极地,全失效。 就说最基础的钢材。普通船用钢板,零摄氏度以下韧性就开始掉,到了零下三四十度,摔一下都能裂成两半,更别说撞几米厚的浮冰了。早年我们造科考船,破冰刀用的特殊钢全靠进口。人家握着技术,坐地起价不说,交期拖个一年半载都是常事,你还没处说理去。 再说储能。现在什么电子设备离得开电池?普通锂电池,零下四十度,容量直接跌九成。你带一卡车电池过去,冬天能用的不到十分之一,所有设备一半的电都用来给电池本身加热了,浪费得心疼。
南极科考站低温环境钢材抗冻测试现场
还有冰下探测。南极冰盖最厚的地方快五千米,你想看看冰底下有没有湖,有没有生命,普通雷达穿过去,信号回来全是乱麻,哪分得清哪是冰哪是岩石?算法要改,传感器要改,连发射功率都得重新设计,半分偷懒都不行。
说实话,我以前真以为极地科考拼的是身体素质,是敢闯的勇气。后来跟一个做极地技术的朋友聊天才知道,拼到最后,全是卡脖子的技术问题,你跨不过去,就只能站在门口看人家玩。
这些年我们啃下来的硬骨头,不止建了个科考站
好在我们没停着。这些年啃下来的硬骨头,真不少。 最提气的就是国产极地特种低温钢。现在我们自己的雪龙2号,整个船体包括破冰刀用的全是国产钢,能扛住零下七十度的低温不变脆,去年在南极撞上一块大浮冰,船身晃了三分钟,靠岸检测,钢板连个凹痕都没有。之前卡我们脖子的那些厂商,现在反过来问我们能不能卖他们钢材,解气不? 还有冰下探测机器人。去年我们自主研发的机器人,成功下到南极冰下一千多米的湖里面,拿到了冰下湖的原位水样和环境数据,这种能完全自主在冰下导航探测的机器人,全世界没几个国家能做出来。
中国南极冰下自主机器人探测作业图
还有极地遥感卫星。现在我们的卫星能覆盖南北极,每天更新海冰范围和厚度数据,跑北极航道的商船,都能免费拿我们的冰情预报。早十年,这个数据是国外机构垄断的,想买一份实时的,一年几十万,还不给你高精度的,现在我们自己有了,全行业都跟着受益。
不过话说回来,还有很多难题摆在面前。比如南极科考站长期过冬的能源问题,冬天四个月全是极夜,太阳能用不了,风能太大,动不动十几级大风,能把风电叶片吹碎,现在搞小型核动力电池,安全标准怎么定,怎么在冰上固定,还得一步步试。再比如极夜环境下的通信,卫星信号有时候会被磁暴干扰,断联好几天都是常事,怎么建自主的本地通信网,还没完全解决。
极地技术研究,抢的是全人类未来的话语权
极地技术研究,抢的是全人类未来的话语权
很多人会问,花那么多钱去冰天雪地搞技术研究,值吗?离我们普通人的生活也太远了吧?
其实真不远。我们搞出来的抗冻钢,现在用到了黑龙江的高铁桥墩,用到了青藏高原的输电塔,北方的风电设备全跟着沾光。我们研发的低温电池,现在北方冬天骑电动车的朋友,已经能用到相关的技术了,续航掉电比以前少太多。
往大了说,极地的话语权,全靠技术堆。现在北极航道越来越通,从中国到欧洲走北极,比走苏伊士运河近三分之一的路程,能省十几万的油费,这条航道以后会越来越忙,你没有破冰能力,没有冰情预报技术,就只能跟着别人后面走,人家说不让你过你就过不了。
还有全球气候变化。极地是地球的温度计,冰盖融化的速度,直接影响全球海平面上升的预测。之前有些国外机构,靠着模型估算出来的数据,天天喊着“北极冰盖十年内消失”,博眼球赚流量,我们自己的科考队钻了数千米的冰芯,拿到了过去几十万年的温度数据,算出来的结果更准确,可一开始人家根本不愿意引用你的数据,为什么?因为你没有足够的技术积累,没有长期连续的观测数据,你的结论就没人当回事。
现在不一样了,我们有五个科考站,有自己的破冰船,有卫星有机器人,每年都有新的数据出来,现在国际上做气候变化研究,离不开中国的数据了。
这就是技术的力量。你把技术攥在自己手里,你说话就有分量。
冰天雪地里的每一次测试,每一次失败,每一点进步,都是在给我们自己,给全人类,留未来的路。