打破北极研究的冰封局面

西莉亚·科诺维18 六月 2026
CCGS Amundsen。图片来源:Amundsen Science
CCGS Amundsen。图片来源:Amundsen Science

甲板机械,例如绞车、发射回收系统和起重机,几乎可以将任何船舶变成一座漂浮实验室,为科学数据采集和分析提供必要的技术支持。加拿大海岸警卫队“阿蒙森”号破冰船也不例外,它是加拿大唯一一艘配备科学设施的破冰船,旨在支持国家和国际多学科研究项目。船上拥有65套科学系统、22个固定和便携式实验室,以及300平方米的干湿工作空间,用于开展化学和生物实验、分析沉积物以及准备部署自主仪器。

加拿大海岸警卫队“阿蒙森”号的独特之处在于其双重角色:冬季在圣劳伦斯航道执行破冰和护航任务,夏季则开展北极科考。双重角色意味着所有非船载的科学设备都必须在每年北极科考开始前装载并安装到“阿蒙森”号上。科考季结束后,所有设备和采集的样本将在为期八天的撤离期内打包并卸载。

海洋研究协调员阿尼萨·梅尔祖克解释说,2026 年阿蒙森考察的五个月科学货物和设备包括“集装箱、绞车、海洋系泊设备、大型设备(如 ASTRID 遥控潜水器 (ROV)),以及来自加拿大、欧洲和美国 30 个机构的 200 名科学家开展九项多学科研究项目所需的所有仪器、耗材和化学品”。

动员

动员期在魁北克市的加拿大海岸警卫队基地进行,阿蒙森号科考船每年六月至七月期间会在此停靠两周。海洋仪器专家昆汀·拉海耶表示,今年动员小组预计将向船上装载8万公斤的科学甲板设备和集装箱。

“我们与阿蒙森科学团队和船员提前数周制定动员计划,该计划既是沟通和规划工具,也包含了探险启航所需的所有步骤,”梅尔祖克解释道。“动员计划提出了一系列装载作业,以满足船员和海岸警卫队基地人员的诸多技术支持要求,例如使用起重机装载集装箱和大型设备、为船舶加油以及装载数十托盘的食品,这些食品足以供79人每天三餐,持续140天的海上航行。”在为期两周的动员期中,将在圣劳伦斯河口和萨格奈峡湾进行为期五天的科学海上试验,团队将测试并整合采样设备和数据采集仪器。

“动员期是考察的关键阶段,因为所有设备都必须在船只启航前安装完毕并完成测试,”拉海强调说。“为了确保一切在启航日准备就绪,需要协调大量的工作。动员期常常感觉像是一场冲刺,每个人都竭尽全力为接下来的几个月做好船只和科学考察的准备。”

另一个主要挑战是存储空间管理和工作空间分配。“我总是把动员工作比作一个巨大的四维拼图,第四个维度是时间。例如,2026年的科考航次分为五个航段,每个航段为期28天,每个航段都会接待不同的科研团队,开展不同的采样活动,并设定不同的目标,”梅尔祖克说道。“由于他们将使用船上有限的实验室和工作空间,我们必须在动员期间将他们的设备装载并存放在船上的某个地方,直到他们抵达各自航段的起点。之后,他们将搭建实验室,进行为期四周的测试,最后在航段结束时拆卸所有设备,并将箱子放回仓库,直到科考人员撤离。”

尽管动员工作混乱且压力巨大,梅尔祖克表示,这标志着阿蒙森号科考船上又一个激动人心的科考季的开始。“经过几个月处理电子表格和收发邮件,我非常喜欢动员期,因为它让我有机会与阿蒙森科考站的科学家和学生们面对面交流,并成为他们、阿蒙森科学团队以及我们在加拿大海岸警卫队的合作伙伴之间的桥梁。这是一个非常紧张的时期,但对我来说,动员绝对是本季的高潮:它是数周计划的成果,也是整个团队共同努力的结果。”

“我喜欢看着随着考察准备工作的进行,船上的科研设备逐渐被填满。刚到的时候,船上几乎空空荡荡。但到了准备工作结束时,实验室设备齐全,补给箱装满了物资,船上的每个角落都摆满了仪器和传感器,”拉海耶补充道。“能够见到那些花费数月时间准备和开发这些系统的团队,并帮助他们将所有设备整合到船上,总是令人兴奋不已。”

动员期。图片来源:阿蒙森科学公司

动员期。图片来源:阿蒙森科学公司

阿斯特丽德

阿蒙森号科考船上的关键技术设备之一是ASTRID,这是一款由Forum Energy Technologies公司制造的遥控潜水器(ROV)。它重约1.5吨,目前配置为可下潜至1500米深度,并可连续勘探超过250小时。

“这款遥控潜水器最棒的地方之一就是它占地面积非常小,这意味着我们可以把它安装在各种船只上,包括小型船只。它的绞车和潜水器本身都很小巧,这使得它成为一个非常灵活的系统,”遥控潜水器项目经理兼技术员加布里埃尔·英格利斯说道。ASTRID还配备了两台ORION 7功能机械臂,可以帮助科学家采集样本并在环境中处理研究成果。它还配备了一组用于存放样本的抽屉,可以将物品从海底打捞上来。

ASTRID 还配备了 AML 海洋电导率、温度和深度 (CTD) 探头;用于测量航向、俯仰和横滚的 Teledyne TOGS5 设备;PS-20 深度传感器;Teledyne 多普勒速度记录仪;以及 Kongsberg 超短基线 (USBL) cNODE 设备。此外,它还具备多种摄像功能,包括 SubC 1 Cam alpha HD、Rayfin MK2 Benthic 4K 以及数字视频录制冗余系统。

作业期间,ROV团队由四到五人组成,负责维护其运行和进行维修。“但我们常说我们只是负责开车而已,”英格利斯开玩笑说。

“正如你所想,这需要大量的提前规划,”加拿大渔业和海洋部(DFO)的研究科学家约翰·奥布莱恩说道。科研人员会在出发前几个月就制定任务目标清单并确定潜水地点。“我们不仅在科研团队内部,而且在其他方面也需要高度协作,以确保我们的目标能够协调一致,从而在有限的潜水窗口期内为尽可能多的人带来最大的收益。”

其他需要考虑的重要因素包括天气和风险因素,例如强流或危险区域。尽管面临诸多挑战,ASTRID 的部署也带来了新的发现和冒险。

“我们拥有一个优秀的团队,我们很高兴能再次相聚,一起工作,共度时光,”加拿大渔业及海洋部(DFO)的研究科学家芭芭拉·内维斯说道。“我们就像一家人一样。”

她补充说:“我很兴奋能采集到一些非常好的样本。我们有一些新项目即将启动,并且有可能利用遥控潜水器采集一些我们原本无法采集到的特定样本。”

阿斯特丽德遥控潜水器。图片来源:阿蒙森科学公司

扬帆起航

加拿大海岸警卫队“阿蒙森”号(CCGS Amundsen)2026年的考察季将于7月10日开始,历时139天,是自2009年以来最长的一次考察。该船将搭载来自加拿大及其他地区的185多名科学家,分五个航段,研究拉布拉多海、加拿大北极地区和格陵兰海域的海洋和沿海环境。 “阿蒙森”号将首先从魁北克市出发前往伊卡卢伊特,然后前往皮图菲克太空基地,接着前往雷索卢特湾,之后返回伊卡卢伊特,最终抵达魁北克市。

“本季,我们迎来了许多新的研究团队登上阿蒙森号。他们带来了各种各样的新设备和技术,这些设备和技术将在整个考察过程中得到应用,”拉海耶说。“每个考察季都有其独特的经验和挑战,而2026年的考察有望带来更多新的项目、合作和发现。”