最近，“雪龍”號極地考察船在南極救援俄羅斯“紹卡利斯基院士”號科考船的行動受到從國家領(lǐng)導到普通百姓的極大關(guān)注。俄羅斯科考船被困南極、“雪龍”號的救援行動，讓不少人對破冰船的工作方式、破冰能力以及南極航行風險產(chǎn)生了濃厚興趣。

一、極地航線如何制定

一般，商船根據(jù)自己航行任務的不同會提前制定好航線，備足航次所需的油、淡水、食品、物料及備件。絕大部分商船航線都會選擇經(jīng)濟航線或常用的推薦航線，而在高緯度地區(qū)航行更多采用大圓航線加限制緯度恒向線航線的混合航線，來避開高緯度海區(qū)惡劣海況或浮冰及冰山對船舶造成的風險。

而南北極地區(qū)的航線除商船制定的航線外，更多的是考慮海冰對航線的影響。除特殊情況須進入浮冰區(qū)航行外，一般會選擇在浮冰區(qū)的邊緣航行，以確保航行速度不受太大影響；當遇到大風浪來襲時，還可以較快進入到浮冰區(qū)避讓大風大涌。由于各個海區(qū)在不同時間段浮冰帶外緣位置差距很大，同一時間點，有些區(qū)域已可接近到岸邊航行；而有些區(qū)域浮冰還很嚴重，甚至還有很多的陸緣冰存在（主要還是在一些海灣內(nèi)或是近岸區(qū)域）。南北極航行航線很少是直線航線，會根據(jù)冰情來調(diào)整原定的航線。以下用六張冰圖（緯度間隔為5度，經(jīng)度間隔為15度）說明南極從開始進入夏季-盛夏-初冬以及南極海冰最大值時海冰分布狀況。南極的冬季由于漫長的極夜和惡劣的暴風雪天氣很難開展工作，所以在南北極作業(yè)的大部分船舶只能選擇在當?shù)氐南募具M行科考或旅游。

二、遇險事件起因

2013年12月24日凌晨，“雪龍”號收到澳大利亞RCC（海上應急搜救中心）發(fā)來的最高級別的應急求救信號，一艘載有74人的（其中22人為船員）俄羅斯科考船“紹卡利斯基院士”號（AKADEMICSHOKALSKIY），在（66-52S144-32E）海域受到浮冰圍困，有兩座冰山向其逼近，情況危急，要求附近船舶前往救援?！把垺碧柺盏角缶刃盘柡?，經(jīng)請示，立即調(diào)整航向全速前往600海里外的受困船進行救援，航行中加緊收集遇險船舶周邊海區(qū)的冰情資料。28日，第一個到達救援海區(qū)，最終距離遇險船6.5海里。由于遇險船舶周圍冰情嚴重，冰厚達3米以上，遠超出“雪龍”號破冰能力，“雪龍”號只能在冰區(qū)等待時機進行救援。

三、艱難的救援過程

“雪龍”號進入遇險船舶周圍冰區(qū)期間，連續(xù)出現(xiàn)不利于營救的東南大風和下雪天氣，能見度非常差，天氣惡劣，嚴重阻礙了“雪龍”號對遇險船只的救援。隨后趕來的法國破冰船因自身機械故障和嚴重冰情，自動退出救援隊伍。29日晚上，澳大利亞“南極光”號破冰船趕到，30日凌晨開始破冰作業(yè)，試圖進入圍困俄羅斯“紹卡利斯基院士”號的浮冰區(qū)。然而，當其前進到距離被困船只十海里附近時受阻，返回清水區(qū)。澳大利亞“南極光”號的船長穆雷多伊爾說：“由于冰層太厚，我們無法穿過，如果我們繼續(xù)前進，將使得我們失去可操作性，對誰都沒有幫助。” “雪龍”號、法國破冰船、澳大利亞“南極光”號三艘破冰船的救援，由于冰情嚴重加上惡劣的天氣，行動受阻。據(jù)新華社隨船記者描述：30日早上，在“雪龍”號駕駛臺上看到的景象令人震驚。天地之間混沌一片，白得令人睜不開眼睛。能見度極差，只能看見船頭十幾米遠?？耧L夾雜著大顆雪粒，在空中呼嘯飛舞?！把垺碧栥y裝素裹，所有迎風一側(cè)的門和窗，都覆蓋了厚厚的冰雪。強勁的東南風將這片浮冰區(qū)吹得更密實了，好不容易開辟出來的碎冰區(qū)，很快就被流動的大塊浮冰占領(lǐng)。為防止被冰卡住，“雪龍”號必須隨時保持警惕，保持機動狀態(tài)，與大塊浮冰“斗智斗勇”。

2014年1月2日，遇險船舶海區(qū)迎來了一個難得的好天氣，根據(jù)先前飛機偵察情況，與澳大利亞“南極光”號協(xié)商，“雪龍”號考察隊決定利用受困船以及“南極光”號邊上較大的大塊浮冰作為臨時降落平臺，先派人用船上的長木板鋪墊在冰面上，確?！把?2”直升機輪子不陷落浮冰里，再組織相關(guān)人員負責冰面的指揮和遇險船舶人員的撤離。實際上，由于澳大利亞“南極光”號飛行甲板只能起降小型直升機，“雪龍”號的雪鷹直升機屬于重型直升機，只能降落在“南極光”號不遠的大塊冰面上，被救人員通過“南極光”放下的工作救生艇登船。“雪鷹12”直升機利用9個架次近5個小時的飛行，把遇險船舶上的52人安全撤離到澳大利亞“南極光”號破冰船上，成功完成了遇險船舶人員的救援撤離任務。

在52人都被救出后，“紹卡利斯基院士”號船長給“雪龍”號船長發(fā)來熱情洋溢的電子郵件。他說：“你們的努力是國際合作的典范，不僅體現(xiàn)了人類航海中的互助精神，也體現(xiàn)了《南極條約》精神?！?/p>

1月7日，中國駐澳大使馬朝旭前往澳大利亞海事局進行工作交流，澳大利亞海事局代理局長米克·金利在會見時當面遞交了感謝狀。對中國政府、“雪龍”號科考船、“雪鷹12”直升機成功營救在南極遇險的俄羅斯“紹卡利斯基院士”號科考船上的52名人員表示衷心感謝。

四、船舶受困的主要因素

隨著夏季的到來，海冰的消融速度加快，科考船只有在這個季節(jié)才能接近岸邊或是在冰架附近開展相關(guān)的調(diào)查研究。這個時候岸邊和冰架附近會有一定數(shù)量的浮冰、冰山，在部分區(qū)域還有陸緣冰存在。

當出現(xiàn)較長時間同一方向的強風時，如果上游方向存在大量的浮冰，這些浮冰會隨風快速聚集。同樣，如果在某些海區(qū)出現(xiàn)較強的海流時，浮冰也會隨著強流快速移動聚集。如果值班駕駛員或是船長沒有意識到有被堆積冰困住的危險，沒有及時調(diào)整航線往上風方向或其他清水區(qū)域移動，后果就會很嚴重。

極地大陸特別是沿岸附近的天氣變化莫測，有時從所收集到的氣象資料上看，本應沒有強風的天氣，也會突然出現(xiàn)9級～10級的大風，對于在此區(qū)域航行的船舶安全產(chǎn)生較大的威脅。據(jù)了解，俄羅斯科考船“紹卡利斯基院士”號船長和本次帶隊的科考隊領(lǐng)隊也是富有經(jīng)驗的南極專家，受困南極或許有以上這些原因或者說是南極海冰的變化遠遠超出我們的想象，給后來者發(fā)出了警告。

大風作用下的冰擠壓會限制船只的行動，船沖撞破冰時也常常會被冰卡住。如果同時發(fā)生較深積雪覆蓋浮冰的情況，船舶的行動會更加困難。遇到這種情況，除了借助其他更高等級的破冰船幫忙外，唯一能做的就是等待天氣出現(xiàn)較有利的變化。

從以往發(fā)生的冰困船舶事件以及本人的經(jīng)驗來看，受困船舶主要處于南極大陸近岸浮冰區(qū)（如再加上所處區(qū)域是一個相對陌生的海區(qū)，受困的風險就會更大）。由于受到岸形以及周邊冰架的影響，受困船舶所在水域一旦出現(xiàn)較大的東向大風，上游大量的浮冰就會被擠進灣里，海冰在大風作用下會很快擠滿船周邊的水域，形成一層層疊起的堆積冰（也稱為冰脊冰）。這種堆積冰對于有強大破冰能力的船而言，前行也難度極大。

五、普通破冰船破冰方式及風險

普通破冰船（是指軸系螺旋槳推進方式的船，如“雪龍”號）主要破冰方式為連續(xù)破冰作業(yè)、沖撞破冰。連續(xù)破冰作業(yè)是指在冰厚小于該船設(shè)計的破冰厚度時，運用強大的動力、破冰線型以及破冰船自身的重量緩慢起伏式向前破冰前進。而當冰厚超過破冰船設(shè)計的最大破冰厚度，或在堆積冰中以及在更困難的條件下，船舶不得不采用沖撞方式向前推進，這種方式對于普通破冰船是唯一的通過方式。

沖撞破冰時，船要先倒車一到兩個船的長度，然后加速進行有力的沖撞，有時為了通過厚冰區(qū)或冰脊冰還必須反復沖撞。在“雪龍”號執(zhí)行南極任務期間，曾多次遇到過這種情況。最嚴重的一次，“雪龍”號用了約半個月的時間才通過特別嚴重的冰脊區(qū)。（見圖3）

普通破冰船沖撞破冰最容易出現(xiàn)的問題就是船被冰卡住，高速沖撞的巨大慣性會將船深深插入到冰中，由于螺旋槳倒車的拉力沒有進車時的功率大（主要是因為現(xiàn)代柴油機的主機特性，決定了船舶的倒車功率只有正車額定功率的70%左右），船舶就難以退出。為了讓船從被卡住狀態(tài)退出，主機倒車負荷經(jīng)常會在90%以上運行，如出現(xiàn)螺旋槳打冰現(xiàn)象，瞬間會出現(xiàn)較嚴重的主機過載現(xiàn)象。船長或駕駛員須快速將操縱手柄降下來主機負荷隨后減下來。在船舶被卡狀態(tài)下，只能通過進、倒車，用舵的轉(zhuǎn)向力來扭動船體使船脫身。而舵的轉(zhuǎn)向力很小，這樣做很難脫困。

六、俄羅斯科考船和“雪龍”號脫困原因

下面通過二張冰圖（圖4）來解釋海冰在同一風向作業(yè)下的變化。1月7日，冰情分析圖由北京師范大學全球變化研究院提供。綠線為2日海冰外緣線，黃線為5日海冰外緣線，紅線為7日海冰外緣線。從2日到5日由于一直受到東至東南風的影響，海冰外緣線明顯向西收縮，雖說“雪龍”號與清水區(qū)的距離在變近但被海冰擠壓更緊。經(jīng)過從7日凌晨開始近10個小時西風作用，紅色的外緣線特別是“雪龍”號正東區(qū)域向外出現(xiàn)顯著的漂移，據(jù)現(xiàn)場通報東側(cè)浮冰之間有較多的水塘出現(xiàn)。圖4（b）為2014年1月6日世界時23：30受困區(qū)域海冰圖由美國宇航局提供，其中BNSK 為“雪龍”號船舶呼號，UBNF為俄羅斯科考船船舶呼號。

從圖4（b）可明顯看到經(jīng)過近10小時西風作用，在固定冰和密集冰之間以及密集冰與當年冰之間出現(xiàn)了明顯的斷裂水道，“雪龍”號外圍的當年冰明顯在向東擴散。由于俄羅斯科考船處在固定冰與密集冰交界處不遠的地方（此圖還可以看出在俄羅斯科考船上方有少量云影響），隨著水道的出現(xiàn)俄羅斯科考船較輕松進入水道，在大自然幫助下脫困成功。而“雪龍”號由于處在密集冰與當年冰交界處，雖然已看到東側(cè)出現(xiàn)較多的水塘，但苦于密集冰整體移動所在區(qū)域（特別是船首方向）變化不大，而船尾方向已出現(xiàn)一定的變化。167米長的“雪龍”號想在密集冰中掉頭難度相當大，好在有不斷作業(yè)擴大的活動區(qū)域以及后方提供的及時信息通報和建議，再加上考察隊全體隊員及船長堅強的決心，”雪龍“號不斷左沖右突一點一點向右轉(zhuǎn)向，經(jīng)過近13小時的努力，掉頭完成后沿冰裂縫很快就脫困成功了。下圖5為“雪龍”號脫困時所選擇的冰裂縫水道。

圖5 冰裂縫水道

七、 雙向破冰船原理

那么，科考船在外界天氣影響下脫困外，有沒有除核動力破冰船以外的破冰船可以脫困？答案是肯定的。隨著技術(shù)的發(fā)展，全回轉(zhuǎn)推進器的出現(xiàn)，以及雙動型船、雙向破冰型船的出現(xiàn)，使這種可能性成為現(xiàn)實。

目前，我國新建破冰船項目正處在可研階段，新建破冰船由國際上擁有豐富破冰船設(shè)計經(jīng)驗的芬蘭阿克北極公司進行設(shè)計。設(shè)計中的破冰船擬采用國際先進的電力推進系統(tǒng)，船舶結(jié)構(gòu)強度滿足IACS PC3，具備艏向和艉向都能在極區(qū)海冰中以2節(jié)～3節(jié)速度連續(xù)破冰（厚度不低于1.5米加0.2米雪）航行的能力，以及艉向航行時能確保在20米當年冰冰脊（含4米堆積冰）加0.2米雪層中不被卡住的能力。圖6為新建破冰船的概念設(shè)計圖。

艉向破冰概念的出現(xiàn)，主要是因為隨著航海技術(shù)的不斷發(fā)展，全回轉(zhuǎn)推進器的出現(xiàn)、日益成熟和廣泛應用。全回轉(zhuǎn)推進器的使用克服常規(guī)推進器倒車時船舶的偏轉(zhuǎn)效應以及電力推進拉式槳發(fā)揮全功率推進的效能。北極地區(qū)雙動船（使用全回轉(zhuǎn)推進器，船首線型適合敞水航行，船尾線型適合艉向破冰作業(yè)）發(fā)明使用，解決了敞水航行的經(jīng)濟性與自主破冰航行的能動性。雙向破冰技術(shù)在雙動船的基礎(chǔ)上使船舶破冰能力得到進一步加強和補充。艉向破冰為保護尾部的推進器，嚴禁沖撞破冰，用靠近船艉的全回轉(zhuǎn)推進器的靈活轉(zhuǎn)動，利用強大的水流有效松動冰脊冰，可以使船在冰脊冰中破出一個寬的碎冰水道。由于冰層較厚，船在艉向航行時速度會相當緩慢。推進器來回轉(zhuǎn)動，用特殊材料制造的不銹鋼螺旋槳不停移走、粉碎和帶動水流沖洗其范圍內(nèi)的所有海冰，待螺旋槳掏空冰脊下部的海冰后，最終使冰脊倒塌，然后繼續(xù)破冰。不停地轉(zhuǎn)動推進器沖刷艉部區(qū)域?qū)Υ旱那昂笞笥乙苿哟笥袔椭?，這樣能使破碎的冰道變寬，使破冰船在冰脊中轉(zhuǎn)向成為可能。經(jīng)大量實踐證明，艉向破冰對于破冰脊冰效果顯著。

當冰情嚴重到不適合艏向破冰航行時，雙向破冰船可以轉(zhuǎn)向進行艉向破冰。如果船舶已經(jīng)卡在冰中，最有力的逃脫方法是使用全回轉(zhuǎn)推進系統(tǒng)，艉向航行可以使其輕易再次獲得自由航行的可能。

八、經(jīng)驗教訓

不管是現(xiàn)代航海還是過去的探險時代，遠洋航行保持足夠謹慎對于航海人員來講是必須遵循的原則。航海前輩們經(jīng)常教育我們小心駛得萬年船。中國雖然已進行了30來年的南極考察取得了一些成果，但我們畢竟是南極考察的后來者。在操縱破冰船極地航行方面，與發(fā)達國家相比還存在一定的差距。極區(qū)航行由于特殊的地理環(huán)境、惡劣的天氣、漂浮的冰山及浮冰、航海資料相對的缺少增加了航行的困難，在此區(qū)域航行除常規(guī)遠洋運輸須做的準備外，還須注意以下幾個方面：

1. 配備航海駕駛?cè)藛T特別是船長須有一定的冰區(qū)航行經(jīng)驗，掌握在不同浮冰狀況下航行方法。主要是能根據(jù)本船的抗冰等級、浮冰密集程度來選擇航線、控制航速，確保船舶在冰區(qū)航行時的船舶安全。

2. 由于此區(qū)域特殊環(huán)境，遠離大陸。船舶一旦發(fā)生機械故障很難得到陸地支持。執(zhí)行南北極航行首先要在國內(nèi)航修時確保船舶各項設(shè)備處于較好的狀態(tài)，同時要求在船舶備件供應上給予足夠的重視，給予百分之百的保障，特別是船上關(guān)鍵及易損件船上加工存在難度的備件。船上的技術(shù)力量相對設(shè)備制造商還是會有一定的差距，如有可能，在重要的設(shè)備上增加一套遠程診斷系統(tǒng)，提前對設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進行報警，及時將故障消除，確保重要設(shè)備運行正常保證船舶安全。

3. 油、水及伙食的儲備應比常規(guī)區(qū)域適當多準備一些。相對來講，南北極天氣較差，會給航行帶來困難，增加油、水的消耗。

4. 應急方案的制定須考慮周全，特別是要增加對主要南北極考察國破冰船航行動態(tài)、聯(lián)系方式的掌握，收集各國發(fā)布的極地冰情、氣象和水文資料，研究和制定一旦受困時可能會選擇的救援路徑選擇等。在本次“雪龍”號脫困過程中，國家海洋局啟動的應急預案提供了強有力的保障。