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访中国北极科考站首任站长:又多了个看天窗口
IT.SOHU.COM  2004-07-21 15:09  转自: 北京日报
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  昨天,中国北极科考站首批队员从北京启程,前往挪威斯匹次卑尔根群岛开展科学考察,并为月底举行的中国北极站落成仪式做准备。北极站是我国在北极建立的首座科考站,也是我国继南极中山、长城两站后的第三座极地科考站。

  我国首座北极科考站的基本情况如何?中国科学家将依托它开展哪些研究?北极研究与我们的生活有什么关系?记者独家采访了中国北极站的首任站长、中国极地研究中心副主任杨惠根博士。

  据杨惠根介绍,中国北极科考站位于北纬78.55度,东经11.56度,在实际的地理位置上,它处于挪威斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松地区。新奥尔松是北极科考的热土,目前,与中国北极科考站为邻的有挪威、德国、法国、英国、意大利、日本、韩国的科考站。中国站落成后,是北极地区的第8座国家科学考察站。

  昨天启程的首批队员共有11名,分别来自中国极地研究中心、中国气象科学研究院、武汉大学、中国科学院、中国科技大学、国家海洋局第三海洋研究所等科研单位,年龄最大的65岁,最小的27岁。首次工作时间约为1至两个月。这些科学家将围绕全球变化及其对我国气候和环境的影响、极区空间环境与空间天气、极地环境中的生命特征与过程等研究领域,重点开展海洋、大气、冰雪、空间物理、遥感、地质、地球物理、生物和生态的长期观测和研究。

  站房是座二层小楼

  中国北极站所“驻扎”的站房,是一座斜坡顶的二层独栋小楼,与其他7个国家科考站的距离都不远。这座小楼建于上世纪40年代,是混凝土结构,非常坚固,它原为挪威王湾公司的宿舍楼,中国方面向王湾公司租用了这座楼房,并签订改造合同。去年9月改造工程完成后至今,这个准科考站一直处于试运行状态。

  王湾公司是个在极地科考领域非常知名的“后勤”公司,它的原名叫王湾煤炭公司,多年前在当地从事煤炭采掘。后来由于事故被关闭,挪威贸易工业部成了这家公司的新主人。在极地科学考察渐成气候后,王湾公司转变经营方向,逐步成为专门为科考研究和极地探险提供全方位服务的机构。经过多年发展和实践,大到险情救援、天气预报,小到提供餐饮、垃圾处理,王湾公司都积累了相当丰富的经验。

  据介绍,中国北极站的基础设施和公共服务就主要依托这家公司。

  科研生活设施一应俱全

  中国北极站的二层小楼,总面积约500平方米,实验室、办公室、阅览休息室、宿舍、储藏室一应俱全。

  如果有机会参观北极科考站,您会看到在小楼的顶部有五个小“阁楼”,那可不是科考站的储物室,而是北极科学考察中重要的设施——光学观测平台。透过透明的“阁楼”顶部,科学家坐在屋里就可以获得空间物理、极光等观测的数据。最值得称道的是,中国北极站拥有全球极地科考中规模最大的空间物理观测点,屋内装备有三个三波段极光全天空CCD成像仪。

  除了观测平台,科考站内还建有多个实验室,既有没有上下水设备的干实验室,又有有上下水设备的湿实验室,以用于不同类型的实验。科考采集的样品,无论是来自海洋,还是来自陆地,都可以在站内进行实验研究。

  中国北极站共有18间宿舍,队员每人一间。当地不允许各国考察站单独生火做饭,但允许考察站自备简单厨房小家电。据杨惠根介绍,当地后勤公司提供的三餐全是西餐,如何解决中国科考人员的中餐问题,目前正在探讨。在北极站试运行期间,杨惠根曾在站里用小家电做过几次中餐,虽然无非是米饭炒菜,手艺也一般,但大家还是吃得很香。

  多了一个“看天”窗口

  对于监测外层空间来说,两极地区是一个非常方便的窗口。中国北极科考站的建立,为我国在北极地区创造了一个永久性的科研平台,这为解开空间物理、空间环境探测等众多学科的谜团提供了极其有利的条件。

  极地是了解极隙区的好地方,而对极隙区的了解直接关系着航天器的飞行安全。在空间物理学中,地球空间包括地球磁层、电离层和中高层大气。其中,地球磁层是由太阳风与地球磁场相互作用形成的。地球磁层的形状像一个羽毛球,其向着太阳的一侧呈一椭球面,其背阳的一侧是拉长向外略张开的圆筒形,称为磁尾。

  太阳风是太阳粒子的辐射流,它以每秒数百公里的速度飞向地球。一般情况下,太阳风等离子体是不易进入磁层的,只有在地球封闭磁力线和张开磁力线分界的漏斗形区,才可冲入磁层及电离层和高层大气。这个太阳风所突破的漏斗区就称为极隙区。

  极隙区是一个非常重要的区域,因为太阳风的离子体一旦由此冲入地球磁层,就可能引起地球空间环境剧烈的变化。杨惠根举了一个简单的例子,空间飞行器的控制程序都是二进制的,也就是“0”和“1”的反复累加。如果一旦受太阳粒子影响,就会引起单离子反转现象,也就是“0”变成“1”,而“1”变成“0”,这将导致空间飞行器的控制程序紊乱,引发坠落。

  事实证明,大多数空间飞行器出事故,都在极隙区,因为极隙区是所有围绕地球两极运行的极轨卫星的必经之地。

  在一天当中,南北两极约有4个小时处于极隙区,在极地有长期观测点就为科学家了解极隙区提供了非常方便的条件。

  当然,空间物理学只是北极建站后要研究的领域之一,北极建站的意义远不止于此。

  北极建站后,中国科学家还将建立中国北极卫星常年观测站。

  北极卫星观测跟踪站将与我国的南极长城站、中山站卫星观测跟踪站连在一起,成为我国卫星观测定轨和导航定位系统工程的重要组成部分,这不但有助于提高对我国自己发射的低轨卫星的精密定轨定位精度,而且还将摆脱他国卫星导航定位系统对我国的制约。

  此外,北极科考还将为我国科学家探索未知领域提供条件。在北极地区,使用指南针是不准确的,那么就要研究新方法。除了卫星定位以外,通过重力来测定也是一种方法,这次,就有科学家专门研究这个问题。

  与中山站的“珠联璧合”

  在采访中,杨惠根向记者透露了这样一个鲜为人知的秘密:建成后的北极科考站几乎与南极中山站处于同一磁纬度上,这个自然条件对于空间物理学研究来说简直是求之不得。在当今各国的空间物理学观测中,这个条件完全可以说是绝无仅有的。

  北极站与中山站基本上都位于磁纬75度,杨惠根把南极地区投影到北极地区的透视图拿给记者看,果然,中山站与北极站的点紧挨着。

  作为高空大气物理学专家,杨惠根向记者解释了两极科考站位于同一磁纬的重要意义。

  地球是一个巨大的磁体,磁力线从南北两极发出,形成无数个闭合的磁力线圈,地球就被这些无形的磁力线弧包围着。而外层空间的高能粒子一旦被地球磁力线“捕获”,就会沉降在两极地区,神秘的极光也就在这个过程中形成。

  高能粒子被捕获后,就会形成一种特殊的现象——“磁共轭”。在“磁共轭”现象中,粒子会围绕着磁力线在南北两极之间反复运动,直至能量在某个点稳定下来。杨惠根讲,人们所看到的南极极光和北极极光其实是同一个极光。只不过由于“磁共轭”现象,极光一会儿跑到南极,一会儿跑到北极。

  在同一条地球磁力线的南北两端,同时进行极光的观测、对比,是各国科学家探寻地球外层空间诸多奥秘的一个途径。由于南极中山站和北极站基本在磁纬75度上,在南极中山站和即将建成的中国北极科考站,中国科学家将可以在南、北两极对极光进行同步追踪和研究。

  探北极比南极“省事”

  杨惠根曾在南极工作过17个月,并三次到北极累计工作近4个月,对两极地区的自然环境有直接接触和感受。他说,由于北极地区大部分是海洋,所以自然环境比南极要好很多。同样在冬季,南极地区的气温会达到零下40多摄氏度,而北极通常不会达到零下20摄氏度,这与我国东北大部分地区的气温差不多。

  杨惠根透露,就建站和运行管理而言,北极比南极的难度要小很多。首先,我国位于北半球,而南极与我国的距离非常遥远,所以无论是交通还是通讯的成本,在北极都要比在南极小。

  其次就是北极有方便的后勤保障,这主要得益于挪威长期以来形成的极地科考后勤保障服务体系。杨惠根说在南极站就无法实现无人工作,因为必须有人照料站点的运转,否则上下水会冻结。而北极站由于有了后勤总管,即使人员全部撤出,也可以有人照看,设备不会受损。

  中国极地考察的里程碑

  冷战时期,出于军事战略考虑,北极圈国家在北极地区纷纷建立起考察站。冷战的结束,为非北极国家开展北极研究并体现本国在北极的实质性存在提供了机遇,各国抓住这一良机,纷纷在该地区建立满足本国国家利益需求和北极特色研究的科学考察基地,开展了海洋、生物与生态、气象、冰川、空间物理、大气物理与化学、地质与地球物理、大地测量、卫星遥感应用等研究活动,并取得了大量高水平的科研成果。

  与此同时,国际两大全球变化研究计划“国际地圈-生物圈研究计划”和“世界气候研究计划”确定了很多与北极有关的综合研究内容。其它一些区域性和专业性国际科学研究组织也推出了相应的北极研究计划。

  种种情况表明,无论是科学界还是各国政府都在日益关注着北极的科学研究。

  极地科考一直是我国非常重视的科学领域。2001年,国家海洋局会同13个部委局拟订了包括建设北极科学考察站在内的《我国“十五”极地考察能力建设总体方案》,提出了我国极地考察工作的国家目标和“十五”期间的工作安排和具体措施。我国《海洋工作“十五”计划纲要》在海洋调查与科学技术研究方面明确提出:除加强已有设施建设,拓展研究领域外,还应当选择适当时机建立极地科学考察站。

  2002年12月28日,国家计委办公厅批复,同意中国北极科学考察站建设的立项。

  上个世纪90年代以来,我国已经组织开展了北极地区海洋、空间、大气与气候、生物等领域的研究。1999年我国实施了“中国首次北极科学考察”,取得了一批科研成果。2003年,我国又成功组织了第二次北极科学考察。但由于没有建立固定的考察基地,无法长期、深入和持续地开展北极科学研究。所以说,此次中国在北极建立科考站无疑是中国极地考察的里程碑。

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