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南极上有个中国“天眼”

(2008年06月11日 19:14:16)

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   在冰穹A的日子

  1月11日 我们的车队于下午5时左右进入冰穹A地区,选择了一个区域作为此次南极科考24次队大本营位置,其GPS定位坐标为东经77度06分32秒、南纬80度25分02秒,高度为 4090米。

  之后,马上召开了内陆冰盖队的工作会议。会上,各个科考项目分别介绍了任务情况和具体要求,我们也介绍了高原天文观测站的主要仪器以及需要队员相互协作的工作。

  晚上,我们在大本营的西边选定了天文观测台的安装场地。按照安装计划书的基本框架,初步确定了所有天文仪器的位置。这些仪器包括仪器舱、发电机舱、CSTAR、声雷达、声波风速计和太阳能板。午夜时分,当太阳位于正南方向时,我们根据太阳的方向,确定了自仪器舱西北角的南北方向,并在50米以外的地方竖立起竹竿进行标记。

  1月12日 经过长达20多天、1286千米的艰难跋涉,12日上午,我们终于登上了南极冰盖最高点——海拔4093米的冰穹A!这是人类历史上的第二次,也是中国历史上第二次成功登上南极“冰盖之巅”。

  登顶之后,大家心情异常激动。尤其是内陆队中几名参加过2005年首次登顶的队员,当他们把上次竖立在南极的国旗再一次亲手展开后,五尺男儿个个热泪盈眶。谁说男人不流泪,只是未到感动时!此时此刻,我们这些初次踏上南极之巅的队员们,也更多地体会到了登顶南极的艰辛和不易。

  在这个被称为“人类不可接近之极”的地方,我们举行24次科考队登顶的庆祝仪式,主要是进行车队车头编队行进录像、升国旗、竖立司南标志的雕塑和大家合影留念。

  下午,我们从最高点回来后,中科院遥感所的程晓博士利用两个差分GPS和经纬仪,确定出以仪器舱西北角为基准点的南北方向和东西方向,并在正北方向50米以外立起两根竹竿,竹竿间距30米以上。正西方向25米外立两根竹竿,间距约15米左右。新确定的竹竿南北方向与之前午夜用太阳确定的方位相差仅0.5度。根据最后确定的方向和仪器的初步位置,我们用4根竹竿标志了天文观测台所需场地的大致范围。

  1月13日 早饭后,我们立即开始平整场地。先将场地内标志仪器位置的竹竿暂时撤掉,然后用自重为23.6吨的Cat车对场地反复进行均匀地碾压。碾压3遍后,雪面被压下50厘米左右,变得非常坚硬。主场地平整好后,我们还碾压了声波风速计塔基和发电机舱位置的地面。

  在徐霞兴、崔鹏惠、曹建西和魏福海四位机械师队员的协助下,我们进行了仪器的设备卸货和摆放工作。利用两台Cat车上的吊车相配合,我们顺利地卸下雪橇上载有的所有天文仪器。

  摆放仪器舱的工作比较复杂。起吊时,需将仪器舱与发电机舱的桥连器解开并分离。将仪器舱吊放到目标位置附近后,再需重新吊起,调整位置使之瞄准远处的一对标志方位的竹竿。然后,再用吊车抬起一端,垫木板以调整水平。约4吨的仪器舱摆放到位后,其它仪器包装箱也陆续摆放到安装地点附近,主要包括盛放声雷达和太阳能板的大木箱、CSTAR望远镜运输箱、CSTAR三脚架和工具杂物的大木箱、30米声波风速计铁塔的大木箱。最后,将载放发电机舱的雪橇拖到营地发电机附近等待开机测试。

  在机械师、电器工程师雷兵权和中科院遥感所程晓博士的协作下,我们迅速完成了全部6块太阳能板的机械部件架设工作。在测试检查时,曾发现有一路太阳能板接线错误,造成了输出电压为0,及时改正后恢复正常。我们还通过焊接延长电线,使太阳能板的电线可以沿地面布线。终于在睡觉前,将太阳能板的安装工作全部结束。

  1月14日上午,我们打开CSTAR的三角架木箱,将里面所有物品取出,放在旁边的大塑料布上。将CSTAR的三脚架包装箱移至仪器舱边,以它为平台,在机械师徐霞兴等人的协作下,我们顺利地将亚毫米波望远镜的主体部分安装在仪器舱的东面墙壁上。之后,又完成亚毫米波望远镜计算机和电控机械部分的安装工作。检查时,发现有一根信号线的端头线芯很短,难道是安装时不小心折断了?于是,只好打开插头重新安装。我们用万用表检测了信号线的屏蔽线和线芯的连通情况。确信没有问题后才使用的。在晚饭前,终于完成了亚毫米波望远镜的安装,并开始调试。

  在安装完亚毫米波望远镜主体后,徐霞兴协助我们完成CSTAR全部机械系统安装工作。首先,我们将三脚架连接好,并把三脚架竖起摆放到架设地点,确定地脚位置并用尺子检验。然后,依次将三脚架的每个脚移开,在该位置处砸入50厘米长的地脚固定件,并固定三脚架地脚。为提高三脚架的稳定程度,每个地脚下都垫有木板。之后的CSTAR望远镜包装部分拆卸工作也很顺利。望远镜的密封铁箱和主体都是用Cat车的吊车取出,并吊装到三脚架平台上的。 CSTAR望远镜的水平方位也是通过瞄准在远处树立竹竿的GPS点位来调整的。后来,又利用太阳方向进行了检验。此后,开始长期的CSTAR计算机软件安装和调试工作。由于高原缺氧和疲劳的工作状态,感觉到比正常情况下迟钝许多,这造成CSTAR计算机的调试错误不断,调试时间远超出正常计划。不过,好在我们提前有准备,为了防止这种情况发生时耽误工作进度,在来南极之前,已经把整个安装程序和操作细则写成了厚厚的资料,这样可以按部就班地解决难题。

  下午,在大家的配合下,我们开始了声雷达机械部分的安装工作。直到晚饭前,完成了声雷达机械结构安装工作的一半任务。令人高兴的是,今天国家天文台台长严俊通过卫星电话给我们宣读了中国科学院路甬祥院长向我们发来了慰问信,心中也是倍感温暖。

  1月15日 早晨7点从睡梦中被唤醒,得知出去进行冰穹A地区三维冰雷达探测的5人,在早上4点左右因其雪地车故障而滞留在外。情况比较危险。我们组成了6人小分队实施救援,其中,我仍为Cat车的副驾驶。而朱镇熹留在大本营继续调试亚毫米波望远镜。

  一路上,气氛异常凝重,在巨大的心理压力下,大家心急如焚、却又不得不小心翼翼地开着车行走在一条从未有人走过的路线上。18时30分,在天际线尽头终于看到了期待已久的小黑点。和被困队员们一起稍事休息后,我们整整用了三个多小时,才把瘫痪的PB240雪地车吊上了雪橇,然后用一辆PB300 雪地车来牵引并给它供电,以支持冰雷达科考测量工作继续进行。最后,遇险的考察队员还是坚持完成预定科考任务后,才返回大本营。这次百里驰援,来回花费了我们大约22个小时。

  1月16日回来之后,休息了4个小时,开始按计划进行PLATO发电机的各项准备工作。之后,我们试图启动发电机,但无法正常启动。分析原因,可能是温度太低造成的。于是,我们便用暖风机继续给发电机舱加热,等待第二天继续测试。我又根据GPS竹竿点位,调整了CSTAR望远镜的方向,并继续检测CSTAR计算机和安装软件。朱镇熹则继续调试亚毫米波望远镜。

  1月17日在一“夜”暖风机的加热作用下,今天发电机舱室内的温度终于达到0度以上。我们继续试图启动发电机。启动前,始终没有见到机油的回油。请教机械师之后,决定强行启动发电机,结果发电机启动成功。接着又检查了发电机的回油,发现已经完全正常了。这使我们兴奋不已。之后,我们继续开机测试。

  晚饭以后,我们关机取下电缆进行布线。又请机械师魏福海协助,将载有发电机舱的雪橇拖至仪器舱的指定地点,又在电缆线沿路竖立竹竿,以警示人员小心,车辆不要穿越。夜间,我们轮流启动每个发电机数小时,以进行检测。

  1月18日在大家的共同协助下,我们用一整天时间完成了声波风速计铁塔起吊前的所有准备工作。队员们克服了严寒缺氧的困难,在雪面下挖了4个一立方米的坑,以便埋入固定斜拉钢缆的地锚。接下来,我们安装了铁塔的基础部分,连接了所需长度的铁塔。我们还临时用木板制作了用于固定探测器及前放的架子,又将探测头、放大器安装在起吊前的铁塔上,并接上了两个探测器的电缆线。这样,准备工作就绪,就等第二天竖塔了。

  利用余下的时间,朱镇熹继续调试亚毫米波望远镜。而我则继续安装CSTAR计算机系统。几天来,已经将CSTAR的3#计算机软件系统完全重装了一遍。

  另外,所有CSTAR计算机都连接了宽温电池,用于保证主板电压。每台计算机还加上一块8GB的磁盘。我们打开3#计算机等待我的同事蒋兆基老师从国内登陆进行远程调试。

  1月19日 这是来到冰穹A最冷的一天,零下40多度的严寒能让手指快速冻僵。早饭后,大家无法顾及恶劣的天气,依旧按照原计划竖立铁塔。我们先用铁丝把电缆线和铁塔斜拉钢丝绳每米捆绑一次,这样就可以使铁塔最大可能远离仪器舱。铁塔的高度从最初计划的30米降至 18米以下,虽然铁塔安装布局点位置没有改变,但是竖立方法有了很大改变。新制定的方法是用一台吊车将塔抬起一个角度,再将载有一个集装箱的雪橇拉过来,把铁塔暂时搭在集装箱上,并用钢丝绳套在高层钢丝绳固定环上。这样,就可以用3根钢丝绳一起拉塔。我们把这3根钢丝绳固定在Cat车上,车缓缓退行,将铁塔逐渐拉起。在拉起的不同阶段,不断地调整和固定铁塔另外3面的6根钢丝绳,保证铁塔不会摇晃和倒下。

  整个过程需要约10人在统一指挥下密切合作。测量铁塔垂直水平后,大家拉紧各方向钢缆并固定完成安装。由于天气寒冷且需赤手才能使用固定钢丝绳,手很快就会冻僵不听使唤。虽然大家奋力拉紧绳索,但就是着急拧不上螺丝帽。安装结束回到室内后很久,我们冻僵的手能才能自由活动。

  整个安装过程的初期并不顺利,在开始用吊车起吊时,曾出现铁塔脱节分散坠落的情况。我们用了很长时间接插铁管、重新固定探测器头。万幸的是,由于高度不高且雪地松软,没有造成任何设备损坏。

  这天,我们还将天光云量监视仪的两个望远镜相机安装在仪器舱上。声雷达也和亚毫米波望远镜一样进入了测试阶段。CSTAR 的所有计算机都开始了正常的工作状态,继续等待蒋兆基老师从北京登陆测试。

  1月20日 今天上午的主要任务是安装声波风速计的小塔。在4米高处安装了最低高度的探头。之后,整理声波风速计的电缆,并依次与其控制计算机进行联接,又将CSTAR的电缆线和天光云量监视仪的电缆线连接完毕。在仪器舱外,我们整理了所有电缆线的分布。

  下午,我们安装了4台网络摄像机。电缆连接后,澳大利亚的同事很快就可以看到摄像机得到的安装现场的影像了。测试时,我们发现仪器舱顶上天光云量监视仪的两个望远镜镜罩内凝结了许多冰花,希望未来能够通过自然风吹和加热使之消失。

  1月21日今天,我们覆盖望远镜的镜头以测试CSTAR系统。由于全天太阳光线很强,各种胶带在低温下全都失效,无法完全密闭望远镜的遮光罩。不过连续一天多的开机测试,已经得到了大量测试数据,这表明CSTAR整个系统工作正常。测试的全过程都是在居住的成员舱里用笔记本电脑,通过无线网络和主控计算机进行操作的。

  此外,我们还得到澳大利亚的通知,希望通过提高发电机转速来增加电压。准备开始操作时,我们发现发电机下面的大油箱上有大量的机油。于是,启动一个发电机观察,发现仍有多处在漏油。我们一边讨论着解决方法,一边把漏油位置拍照,请澳大利亚的专家提出解决方案。

  1月22日 今天,在继续等待发电机漏油问题解决方案的同时,测试CSTAR测光系统并整理数据。朱镇熹也接着测试天光云量监视仪,但由于问题过多还是无法正常启动。

  除了天文之外,冰穹A的其它科考任务已经基本结束,而且南极天气越来越恶劣,人员身体状况也继续下降。我们都在尽最大努力,加快天文仪器的安装调试工作,以争取尽早撤离。

  1月23日 机械师徐霞兴和崔鹏惠再次仔细地检查了所有发电机,又根据澳大利亚的提示,我们用硅胶密封了所有可能漏油的非发热部位。之后,又启动一台发电机用于维持发电机舱的温度。而其它发电机组将停机等待第二天观察密封状况后再启动。

  CSTAR计算机因低温又出现无法启动的问题,我们便将附加的宽温电池引线锡焊连接到主板电池插座的两极上。在把CSTAR的4#计算机的电池焊好后,发现计算机还是完全无法启动,而且启动时计算机甚至不能进行自检。反复断开和接上宽温电池,时好时坏。最后,曾一度认为彻底坏了。此时的心情极为沮丧。

  无奈之下,又与国内蒋兆基老师联系,讨论结果认为是电烙铁所带静电造成的,解决方法是把电池座两极放电10秒以上就可恢复。可是,也许是自然放电的结果,计算机忽然又自己恢复正常了。之后,我们又继续调试其它三台计算机。终于,CSTAR的计算机再没有出现过死机现象。

  此外,朱镇熹还在继续努力,试图让天光云量监视仪和声波风速计工作起来,但都不成功,同时也发现了许多问题都与安装说明不符,只能通过不断地与合作者们联络来解决。

  至此,天文已外的所有科研活动已经完成。队员们都在等待着朱镇熹和我,希望在坏天气到来之前撤离冰穹A。估计离开冰穹A回中山站之前只有两天的时间。空前的紧迫感笼罩在心头,时间似乎也在跟我们作对,感觉过得飞快。我们几乎省去了吃饭、睡觉的时间,争分夺秒地安装、测试、检查所有设备,争取在有限的时间内把工作做得更好。

  1月24日 凌晨四点半开始,我与美国的设备专家就出现的问题进行讨论和沟通,并最终得到了测试方案。我们按照方案的内容,逐步进行所有的测试操作,而且都顺利通过了。看来,天光云量监视仪和声波风速计是可以正常工作的。

  之后,我们又检查了发电机的硅胶密封情况,发现硅胶一点也没有干。原因是这里太干燥,硅胶需要一定的湿度才容易干。我们只能等明天再测试发电机。

  利用空余时间,我们抓紧收拾工具并清理现场。

  1月25日早上,我们发现发电机舱内充满废烟气,有一台发电机的排气橡胶管发生破裂,其原因应该是排气管温度过高,且橡胶管两端铁箍箍得太紧,导致在发电机工作震动的过程中,铁箍把橡胶管勒断了。于是,我们请机械师徐霞兴和崔鹏惠查看并讨论解决方案。最后决定松开所有橡胶管上的铁箍,用罐头上剪下的铁皮进行包裹,然后轻轻用铁箍加以固定。除已经断裂的发电机外,为安全起见,我们对所有发电机进行了同样的处理。希望采取这样措施后,此类问题永远不会再出现。

  之后,继续观察发电机漏油的情况。经过两天前的密封和拧紧螺丝后,漏油虽然还有,但已经不严重了,估计不会再有危险。

  1月26日朱镇熹按照有关专家的解决方案,继续检测天光云量监视仪。我们再次清理了室外电缆的布线,以约2米的间隔,沿线密插竹竿作为标记。为防止因铁塔倒塌拽动电缆导致仪器舱内电器破坏,我们又加强了室外声波风速计电缆线的固定。为预防太阳能板组因风吹刮倒,机械师协助我们以脚手架的形式,用竹竿对太阳能板采取了固定措施。

  在大家的帮助下,我们将铁塔的剩余部件放到发电机舱的雪橇上。除CSTAR减震包装的铁箱和铁架外,移走了所有的包装木箱和垃圾。晚间,我们结束所有冰穹A的天文仪器安装工作,并复制了声雷达几天来积累的近1GB的数据,断开了仪器舱的无线网电源。将所有工具及剩余物资放进仪器舱后,又对仪器舱进行了密封。经过检测,所有设备已经可以正常工作了。

  1月27日 今天天气很好,终于可以返回中山站了。回想起在冰穹A度过的日日夜夜,心潮澎湃。在零下40多度的超低温酷寒环境里,遭遇了发电机不能正常启动、发电机漏油、排气管断裂、电脑死机、软件程序不能正常运转等种种问题,还要克服因高原反应带来的思维迟钝。我们从登顶之初一直安装调试到最后一天撤离前夜,虽然是所有科考工作中最后一个完成的项目,但我们还是成功了!中国的“天眼”就这样架起在南极之颠!

  在即将返回大本营的前夕,奋战了近半个月的我们,终于有时间也有心情拿出带来的各个单位的旗帜,兴高采烈地在亲手打造的冰穹A基地前,以各种姿势和表情合影留念。我们就是要把这一刻的放松,这一刻的兴奋,这一刻的自豪,全部凝固成永恒。自然地,当这一刻来临的时候,这些天所有的辛苦,所有的劳累,所有的压力,也都随着任务的圆满完成而灰飞湮灭。

  开车离开时,回头望去,看到静放在平坦广袤的雪面上天文仪器正逐渐远去,消失。在回到家之前,不想再忧虑它们的工作状态,只想默默地为它们祈祷。

   凯旋中山站

  在撤离冰穹A返回中山站的路上,我体会到了前所未有的轻松与快乐,沿途欣赏了来时未能仔细打量的南极独特风光。1月30日是机械师崔鹏惠的生日,在简单的“生日晚宴”上,我们几乎都喝得大醉了。我们相互拥抱,泪流满面,说着成功了,心里交织着心酸,庆幸和满足,为事业的艰辛、为收获的欣慰、为拼搏的友谊、为人生的理想……。

  途中,恰逢中国农历春节。没有了往年的团圆,没有了热闹的春晚,但是在南极过春节却也不是每个人能享受到的待遇。春节来临之际,我们又收到了中国科学院白春礼院长对我们的祝贺与慰问,我们也奢侈了一回,利用铱星电话,在南极给领导、家人、朋友问候、拜年,同时也收到了来自他们的祝贺与慰问,心中除了倍感温暖之外,更感觉到的是幸运。我们都是幸运儿,能够如此顺利地完成此次预定的南极科考任务,否则,估计回家时就“无颜”见“江东父老”了。

  兴奋之余,在除夕之夜,我还特地换上了妻临行前就备好的本命年专用的红短裤,然后跟另一名也过本命年的队员崔鹏惠,一起到冰天雪地里晃了一晃。想来,本命年能身着红短裤、年三十午夜在南极“裸奔”的人也是寥寥无几啊!

  2月9日,我们内陆冰盖队安全返回中山站,受到了中山站大本营全体成员的热情拥抱和衷心问候。这天晚上,在庆功酒和热水澡的共同作用下,我终于踏踏实实地睡了安稳觉。外面不时传来风钻的响声。此时,同在中山站的度夏队员们,仍在紧张地不分昼夜地建设着中山站。

   后记

  在南极中山站,我们轻松、愉快地度过了将近一个月的时间,有幸完成了此次南极之行所有的心愿:与企鹅、贼鸥、海豹这些南极主人亲密接触,迎来了久违的黑夜,也看到了瑰丽的极光。在回程的路上,欣闻南极高原天文观测站传回了首批数据,这说明高原天文观测站运转基本良好,我们心里感到满足,觉得自己在南极冰盖上的努力与付出获得了丰厚的回报。

  由于工作和年龄的原因,这是我第一次去南极,也可能是最后一次去南极了。未来关于南极天文还有很多工作要做,包括在冰穹A建立科学考察站点、放置更大规模的望远镜等等。平生能有一次南极之旅,已经很幸运了。有一些遗憾总是难免的,但是,如果我们此次的工作能够为后人留下一些资料,打下一定的基础,那么,也就足够了。



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