未来中国破冰船将可达没去过的地方
极地科考“利器”见证破冰科考船逐步成熟
除了要满足船舶的基本要求外，破冰船需具备强大的破冰能力和防寒能力。强大的破冰能力要求船舶外形既能压碎冰面，又要有坚固的结构、高强度耐腐蚀的外壳以及强劲的动力，因此一个国家必须拥有完备而先进的工业体系才能独立完成这种高技术船舶的建设。
作为极地装备的总设计师，吴刚介绍，中国破冰船的发展经历了“引进-消化吸收-再创新”研发模式。1993年，中国拥有了极地考察船“雪龙”号，该船是从乌克兰购买引进，后经多次改造和设备更新，目前依然是中国极地海洋调查和极地考察后勤支撑保障的中坚力量。2019年7月，首艘自主建造的极地科学考察破冰船“雪龙2”号在江南造船正式交付，标志着我国极地科考事业进入“双龙探极”新时代。2024年6月，我国自主设计、建造的新一代破冰调查船“极地”号正式交付，将于今年下半年开始承担科考任务。
“雪龙”号与“雪龙2”号作业的资料照。（图源：中国船舶集团第七〇八研究所）
据介绍，“雪龙2”号由第七〇八研究所和芬兰阿克北极公司联合设计，这家芬兰公司在破冰船设计上可谓全球第一，但“雪龙2”号不仅仅是破冰船，更是一艘科考船。第七〇八研究所充分发挥在科考船设计上的传统优势，在敞水性能、科考设计和智能设计上发挥了主导作用。相较而言，“极地”号是中国独立自主设计研发，自主建造，是我国现代破冰科考船技术从跟随国际先进水平发展到逐步成熟的“见证者”。
在很长一段时间里，我国极地科考事业的推进一直受到船只破冰能力的制约。“中国首航南极包括‘向阳红10’号船和J121打捞救生船，其中‘向阳红10’号并不是一艘专业的破冰船。40年后，我们可以同时有3艘破冰船执行类似任务，这种发展在以前是不可想象的。”吴刚表示，得益于极地装备的发展，我们才有能力为“认识极地、保护极地、利用极地”作出中国贡献。
“再创新”成就备受关注
从“向阳红”系列、“东方红”系列、到“雪龙2”号、“极地”号，中国科考船技术不断创新。吴刚表示，“未来中国破冰船会动力更强劲、更耐低温、更环保、更人性化、更安全”。据介绍，“雪龙2”号是全球第一艘采用船首船尾双向破冰技术的极地科考破冰船，能在极地1.5米厚冰环境中以2-3节的航速连续破冰航行。此外，“雪龙2”号还是国际上首艘获得智能船舶符号的极地科考破冰船，拥有智能船体和智能机舱；通过为全船设备配备各种传感器，实现全船信息的全方位智能感知、获取、交换和展示。
“极地”号船长89.95米、宽17.8米，具备全球无限航区航行能力，排水量约5700吨，续航力1.4万海里，自持力80天，艏向破冰能力为0.8-1.0米当年冰。设计上也更为人性化，舱室噪声达到中国船级社舱室噪声1级水平，大大提高了舱室的舒适度。“极地”号破冰调查船最大的亮点是无人化。除了传统的科考工具和设备，“极地”号搭载了无人机、无人船以及水下自主机器人等最新高科技装备。船载的无人机可以从空中俯瞰广阔的海域，实时传回大气、海冰等数据；无人船则能够深入到传统船只难以抵达的区域，为科学家提供更为全面的海洋信息；水下自主机器人更是在深海探测中发挥着不可替代的作用，逐步打开海洋深处的奥秘。“空-天-冰-海-潜”一体化的科考模式，赋予科学家们更为广阔的探索空间。
“极地”号 （图源：中国船舶集团第七〇八研究所）
值得强调的是，在中国自主研发破冰船的研发过程中，设计团队致力于节能环保，比如应用最新的绿色能源，力求对极地的环境影响降到最低，以实现人与自然的和谐共处。
中国极地装备的快速发展引起了美国等西方国家的关注。美国白宫7月上旬宣布，美国与加拿大、芬兰组成一个“破冰船联盟”，以此在日益重要的北极地区对抗中俄。美国、加拿大及芬兰预计在未来十年内拥有70-90艘破冰船。吴刚表示，也注意到此报道。他表示， 在短时间内，我们与传统强国之间还有很大差距，面临艰巨的挑战。
目前全球在役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，俄罗斯是全球拥有破冰船数量最多、技术最先进、极地作业能力最强，并且是世界上唯一拥有核动力破冰船的国家。
致力于“轻-中-重”体系化建设
挑战与机遇并存。吴刚表示，我国破冰船正致力于“轻-中-重”体系化建设，我们目前破冰科考船不仅数量严重不足，而且缺乏重型破冰船。
极地海面会呈现冰冻状态，因此只有依靠破冰船强劲的动力和坚硬的船体才能把科考人员、装备运达指定位置。吴刚介绍，国际海事组织把破冰船的破冰能力分成7档，从PC1到PC7，PC1级破冰能力最强，PC7级破冰能力最弱。整体上来看，破冰能力可分成三个级别：PC1、PC2是重型级别，破冰的厚度在2米以上；PC 3、PC4、PC5是中型级别，破冰厚度为1-1.5米；PC6、PC7属于轻型级别，破冰厚度在1米以下。其中 “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。
“目前中国已经具备了轻型和中型的设计和建造能力，现在我们面临的一个挑战就是重型级别，PC1和PC2重型破冰船属于金字塔尖，这也是我们未来需要前进的方向。”吴刚介绍。
据《中国船舶报》报道，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。2023年11月发布的《上海船舶与海洋工程装备产业高质量发展行动计划（2023-2025年）》也明确提出，开发重型破冰船、运输成套装备和勘探船等极地特种装备。这说明我国从中央到地方已明确了重型破冰船等极地装备在顶层设计领域的谋篇布局。
对于中国破冰船破冰等级从PC3中型破冰船发展到PC1和PC2重型破冰船需要多长时间，吴刚回应说，从“雪龙”号（PC6）发展到“雪龙2”号（PC3），破冰能力从1米提升到1.5米，虽然只有0.5米，但我们整整花费了26年时间（从1993年到2019年）。“从破冰厚度1.5米升级到2.5米，我们相信这个时间长度会缩短。”吴刚表示，这1米之差不仅需要解决包括动力、推进器、耐低温、高强钢等诸多技术问题，还需要加强装备之间的效能以及联网观测网一体化的建设，这是一个久久为功的工程。
吴刚在接受采访过程中强调了“引进-消化吸收-再创新”模式的重要性，尤其在当下中国面临重型破冰船突破的过程中，一些装备的引进受到西方国家限制。面对压力，我们更需要不断发挥自主创新的精神。
对于未来中国极地考察能力，吴刚表示，“当前重型破冰船的研发工作稳步推进。未来，我们的破冰船在时空领域都会取得重大突破，可以去以前去不了的地方。”这意味着一旦PC1和PC2重型破冰船研制成功，我国就具备常年在极地环境下进行作业、执行更深入科学考察任务的能力。