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第6次内陆考察队(2007~2008年)

队次名称: 第6次内陆考察队(2007~2008年)
起止时间: 2007-12-22 ~ 2008-02-09
目录

概述

   中国第24次南极考察正值国际极地年(IPY)中国行动计划开局年,极地考察十五能力建设两站改造项目全面实施第一年,也是我国南极内陆站建设起步之年。

   本次科考队实现的目标之一是实现确保内陆站选址。

在实施内陆站选址工作中,第24次南极考察内陆冰盖考察队对拟建站地区进行了大规模的建站环境调查工作,按计划圆满完成任务,还编写了南极内陆站建设选址报告,并通过专家论证,经国家海洋局批准正式上报国务院审批。

主要技术装备和后勤物资

   1)雪地车:

l 德国Kassbohrer公司PistenBully 系列:2PB3001PB240

l 美国CAT系列:2MT865B

2)舱:2个乘员舱、1个生活舱、1个发电舱,共四个

3)车载发电机:两套英国WILSON 50千瓦柴油发电机组

4)大型雪橇:13个(其中国内研发生产的6辆)

520英尺标准集装箱1

6)航空煤油408

7)雪地车配件若干

8)通讯设备和医疗保障装备

9)生活物资:5.2

主要科考设备

   Ø 自动气象站2

Ø 车载自动气象站1

Ø 冰雷达探测设备1

Ø 浅冰芯钻探设备2

Ø 雪层温度、密度仪3

Ø 测绘级差分GPS接收机6

Ø 卫星角反射器3

Ø 高分辨率浅雪层雷达探测系统1

Ø 高精度冰面三维雷达扫描系统(LIDAR1

Ø 冰雪无人观测网络平台系统1

Ø 宽频天然地震自动记录观测系统2

Ø 自动记录磁力计1

Ø 亚毫米波望远镜(Pre-HEAT1

Ø 大视场天光测量仪(GATTINI II1

Ø 小视场天光测量仪(GATTINI II1

Ø 多普勒声雷达(SNODAR1

Ø 中国小望远镜阵(CSTAR1

Ø 17米气象塔及观测系统1

Ø 远程遥控发电机、主控计算机、网络摄像机、太阳能板和铱星通信系统:1

Ø 便携式心电图仪、便携式肺功能仪和便携式心功能仪等:1


总体完成情况

   内陆队自20071222日从中山出发以来,17名队员驾驶5辆雪地车,投入使用13辆大型雪橇,4个内陆舱、一个集装箱,携带408桶航空燃油,历经50天,总行程超过2600公里,在成功登顶冰盖最高点的基础上,对Dome A核心区域6000平方公里范围内和往返冰盖断面上,系统开展了多学科科学考察工作和内陆建站选址调查工作,获取了大量第一手观测数据,采集了系列雪冰样品资料。200829日,内陆队安全返回中山站,成功完成内陆冰盖考察任务。

   1.海冰卸货与出发准备工作(11天)

Ø 海冰探路和卸货(20071211日至15日)

成功选择冰山群至馒头山之间的海冰运货路线,雪地车队5次往返,顺利卸运23CATMT865雪地车、PB雪地车和内陆专用舱、平板履带车以及中山生活和能力建设急需物资,为内陆考察首次运用CAT系列牵引雪地车以及多个重型装备和物资提供了先决条件。

Ø 内陆物资集结(20071215日至18日)

K32、直九的支援下,结合履带式平板车地面运输,完成中山至俄罗斯机场物资集结任务,其中包括顺利完成山地高坡运输环节,完成物资转运集结至出发基地(俄罗斯机场)。除雪地车自身重量不计外,内陆物资总计重量达到175吨,其中包括408桶航空煤油。

Ø 出发基地工作(20071217日至21日)

完成内陆舱的置换安装,物资油料装车、雪橇配重编组,科考设备转运、安装调试,生活物资整理和就位等工作。

Ø 内陆队出发仪式(20071222

   2.去程(21天)

及早到达Dome A,兼顾去程和返程断面科考任务,最大可能提高行车效率和行车速度为原则,具体安排和协调观测和采样工作。

每日雪地车加油两次,日行程6090公里(受冰面条件、海拔高度和天气条件)。每日早晨830分车队出发,每晚2200与中山站通讯联系。

   3. Dome A地区工作(15天)

2008112日至127日,对Dome A核心区域6000平方公里范围内,系统开展了多学科科学考察工作和内陆建站选址调查工作,获取了大量第一手观测数据,采集了系列雪冰样品资料。

   4.返程(14天)

根据去程的实际情况,执行和补测相关考察工作内容,全面、高质量完成各项考察任务。


科考执行情况

   1.冰雷达工作

PB240雪地车上搭载了一套从日本新购置的SKI-05034型冰面雷达系统。发射天线和接收天线固定在雪地车顶部,向下发射和接收电磁信号。冰雷达主机、控制单元、数据存储和显示单元等安装在雪地车后备箱内。该套雷达系统探测冰层的厚度超过3000米,冰厚和内部结构探测数据的精确度达到11米,中心频率为179MHz,雷达连接卫星定位GPS,可实现定位数据的采集与保存,同时,实现由GPS发出的PPS(每秒脉冲信号)触发雷达天线发射信号。天线配备二套,一套是三单元八木天线,同时具备V向和H2种极化类型,增益>7dB;另一套是八单元八木天线,同时具备V向和H2种极化类型,增益>7dB

雪地车搭载冰雷达沿规定的路线行进,可以获得冰体厚度、等时冰层结构和冰下地形等数据,绘制冰厚分布图和冰下地形图。

图1:搭载SKI-05034型冰面雷达系统的PB240雪地车

Ø 去程

由于雷达设备安装调试和选择设置探测参数,除部分路段没有数据外,开展了冰雷达精确探测,准同步采集水平-水平、水平-垂直、垂直-水平和垂直-垂直等四种极化模式的探测数据,此外,有针对性地探寻可能发育的冰下湖及其冰下水系分布,调查可能存在的古冰流现象和冰下环境及其冰-岩界面滑动机制。

1225日晚至1226日凌晨,冰雷达仪器主控系统安装完成,并将一套三单元八木天线搭载于PB240雪地车车顶之上,天线顶端距离雪面1.8米,发射天线与接收天线距离雪地车顶的水平距离均为1.9米,二者之间的距离则为5.6米,天线顶端距离雪地车履带之间的水平距离为0.9米。经过调试,发现一个配套GPS不能正常工作,调用备用GPS后工作正常。之后几天,冰雷达对沿途冰盖断面进行连续探测,但是数据并不理想。期间发现冰雷达自带的GPS接收机不能自动更新位置数据,于是改用手持GPS接收机,并且每隔一定距离人工记录雪地车所处位置的GPS点位和到达时间。

1231日,将八单元八木天线安装于PB240雪地车上,八单元天线与三单元天线之间的水平距离为1.8米,其顶端距离雪面0.7米,发射天线与接收天线距离雪地车顶的水平距离均为1.9米,二者之间的距离则为5.6米,天线顶端距离雪地车履带之间的水平距离为0.9米。

200818日,发现八单元天线存在数据读取随机中断问题,原因可能为接线不良或者数据采集软件与获取的八单元天线数据格式间存在不兼容现象。不过,断面观测数据仍然有效。鉴于八单元天线存在的问题,于当天1417,重新使用三单元天线进行探测。

Ø Dome A核心区域

在完成Dome A核心区域6000平方千米边界雷达探测的基础上,以大本营为中心,在30×30公里范围内,开展网格状雷达测线工作。依然采用PB240雪地车搭载冰雷达的方式进行探测。在PB240出现故障后,PB240被放在雪橇上,由PB300雪地车拖载继续工作,冰雷达电源通过加长电源线由PB300雪地车外接提供。在PB240雪地车发电机故障排除后,采用PB240直接给冰雷达供电。雷达天线一直采用三单元八木天线,仅122日,为了对比研究,在415公里的侧线上,换用八单元八木天线工作。

Dome A核心区域现场实施全程如下(参照图1):

19日-111日,去程阶段,对图1中的绿色粗实线条的测线进行了探测。

114日-116日,对图1中红色的粗实线条测线进行了探测,其跑线为E(大本营)-Fls04NL19q4Aq6Bq5NL06ls03GE,总行程245公里。其间,由于雪地车出现故障,冰雷达测量中断了约10公里,而且在得到救援后由于天线搭载的雪地车PB240被放置在了雪橇上,导致雷达天线与雪面间的距离增加到2.65米。

117日,对图1中蓝色的细实线和细虚线测线进行了探测,其跑线为E(大本营)-B023B030B035NL13B034FB027B020NL17B018NL12EB014B007B002NL08B003HB010B017NL04B019NL09E,总行程120公里。

118日,对图1中粉色的粗实线条测线进行了探测,其跑线为EB001B005B012B018B021B028B034EB003B009B016B019B025B032B036E,总行程为132公里。

119日,对图1中粉色的虚粗线条测线进行了探测,其跑线为EB027B028B029B030B031B032B033EB004B005B006B007B008B009B010E,总行程132公里。

120日,对图1中粉色的实细线条测线进行了探测,其跑线为ENL08B008B015NL09B024B031NL10ENL11B006B013NL12 B022B029NL13E,总行程124公里。

121日,对图1中粉色的虚细线条测线进行了探测,其跑线为EB011B012B013B014B015B016B017EB020B021B022B023B024B025B026E,总行程124公里。

122日,对图1中蓝色的实粗线条和虚粗线条测线进行了探测,其跑线为EB014B007B002NL11B001IB004B011NL17B018NL12ENL09B019NL04B026B033GB036NL10B035B030B023E,总行程120公里。其中,EB014B007B002路段,NL17B018NL12ENL09B019NL04路段和B035B030B023E路段,鉴于之前的冰雷达测量已获得了三单元天线的观测数据,所以更换为八单元天线进行测量。

127日,对图1中的绿色粗虚线条的测线进行了探测。

现场调查数据表明:冰穹A平均冰厚1680米,冰厚变化明显,探测发现在南纬南纬80 º 25´0.84"、东经77 º 06´58"为中心位置的冰体厚度达到3132米,大大超过前人的推测,这一发现直接为在冰穹A地区钻探获取超过120万年冰芯提供了最直接的依据。冰穹A核心区域冰层呈现典型的垂向形变特征,说明冰穹A地区冰体运动历史简单,水平流动量小,主要为垂向形变的动力过程。说明Dome A核心区域是开展深冰芯钻探的理想位置。冰雷达图像显示,冰穹A核心区域深部冰层分布连续,表明冰盖底部不存在融化现象;同时,未发现冰下湖存在的证据,这两点亦是深冰芯钻探重要的选址依据。这和我们的推测相吻合。


图2:30×30km区域冰雷达跑线示意图


Ø 返程

128日-130日,由于搭载冰雷达的雪地车未能起动,无法为冰雷达供电,所以未能在返程时获得这一路段的断面数据。

131日,雪地车重新起动,冰雷达重新工作。鉴于冰雷达八单元天线在Dome A重新正常工作,决定换回八单元天线对断面进行探测。由于搭载冰雷达的PB240已被置于雪橇之上,所以天线顶端距离雪面的距离提高到1.6米,其他参数不变。

21日-28日,冰雷达八单元天线工作正常、稳定,在返程时连续获得了这一路段的探测数据。29日,考察队返回中山站,中山-Dome A断面冰雷达探测全部结束。由于冰盖较薄,所以冰雷达未对当天行进的最后60公里断面进行测量。


   2.中山站-Dome A断面冰川学、大气科学调查

雪冰采样工作:每10公里采集表面飘雪样品,共3份(60ml/150ml/250ml369个,用于常规离子检测;约每80公里采集表面飘雪样品500ml28个,用于建站环境本底值标定;约每60公里采集表面飘雪样品5L20个,用于黑炭微粒测定;冰盖表层雪坑样品采集,参考历次物质平衡花秆测量结果,每晚宿营挖掘3年积累雪坑(200cm—60深度不等),基本按照5cm间隔采样并测定密度,用来检测其常规离子及氢氧同位素;冰盖沿线浅雪芯排钻采样:约每120公里采集2m雪芯共10支。

对历次队设立的沿线物质平衡花杆及其网阵进行了复测,结合返程补测工作获得完整断面物质平衡观测系列数据,测量了表层雪的密度,获取了3年以上的雪积累量资料。

在断面典型站位,采用压缩泵和钢瓶采集大气化学样品5瓶。在乘员舱安装了一台车载自动气象站,传感器距离地面3米。采样间隔为10分钟。每条数据包括瞬时风速、瞬时风向、极大风速、极大风速出现时间、温度、最低温度、最低温度出现时间、相对湿度、三层雪温和气压。

在距离中山站501公里的冰盖上,新安装一套澳大利亚产自动气象站。并对LGB69EAGLE气象站进行了实地校验和传感器更新。

Dome A核心区域工作。本次队大本营附近钻取一只20米连续、完整的冰芯样品,采集了雪坑样品,系统采集了一系列表层雪样,复测了一组观测杆和一个网阵,实地校核了21次队安装的Dome A自动气象站降雪量计及其它传感器。在6000平方公里Dome A核心区边界上,每隔5公里竖立一个标识杆,兼作物质平衡观测杆,编号为CGW-0**,在900平方公里区域内,在5公里间隔点上,系统布设了由117根标杆组成的物质平衡观测网阵,编号为DA-**。开展了探空试验。在Dome A顶点释放探空气球,获得Dome A顶点近地层大气廓线特征数据。数据显示,12月份Dome A地区对流层厚度远远低于中山站,约0.8km。在矩形考察区域西南方向的最远端(距离大本营超过100公里),安装完成中美合作自动气象站一台。


   3.中山站至Dome A沿线复杂冰雪环境综合观测

采用Riegl 公司推出的Z360i型三维激光地形扫描系统,在典型站位,参考卫星地面轨迹,对冰盖表面地形进行了精细探测,成功获得10个站位的高分辨率冰雪表面激光扫描数据,数据量约计1.2G(见图23)。扫描仪顶部还安装了数码相机获取准同步的彩色图片以进行辅助数据分析。扫描时设定的扫描空间角分辨率为0.15弧度秒,扫描时间约45分钟。其中,200817日,在ICESAT GLASFootprint下成功进行了实地高分辨率三维激光雪表扫描。

这是我国首次将先进的地面Lidar设备用于极地冰盖微地形快速扫描测量研究,通过此次野外现场实验,根据实践设计更加适合南极现场应用的辅助设备,如升降设备,外接电源供电,抗低温辅助终端和无线控制设计等。

在到达Dome A地区后,开展了无线传感器网络冰雪观测系统的安装实验。分两个步骤:一是在营地把系统临时建起来,测试低温下器件的工作状况;二是测试以营地为中心的信号接收能力,选取设备安装点。根据测试实验,低功耗状态下节点信号传输距离最远可达800m,进而选取了以营地为中心加东南西北四个方向距营地500m处的安装点,五个安装点的具体情况如表1所示。

无线传感器网络监测系统的基站设在天文观测仪器箱内,系统通过USB接口与天文台CSTAR工控机系统相连,可以实时接收各节点无线传送的观测数据,并能够远程对各节点进行监测、采样频率修改、重启、唤起、休眠等操作。

完成基于无线传感器网络技术的冰雪环境连续测量系统的架设实验,检验了极低温恶劣环境对供电和电子器件的影响、数据连续记录性能。该系统在冰盖队撤离后仍布设于Dome A区域,数据采用与天文合作的方式通过卫星通讯定期传回北京。采用RTK GPS测量技术,对Dome A表面高程进行了试验测量。

图3、4: 三维激光扫描仪工作场景图


图5:三维激光扫描仪扫描得到的雪面地形和车队成像


1  无线传感器网络安装位置及传感器配置表

编号

经纬

感器配置

SN1

80º24´51.2S, 77º 06´27.2E

湿度、温度(气温,雪表,深雪)、太阳

SN2

80º25´07.4S, 77º 08´06E

压传感器

SN3

80º25´23.3S, 77º 06´25E

湿度、温度(气温,雪表,深雪)、太阳

SN4

80º25´07.2S, 77º 04´53.7E

湿度、温度(气温,雪表,深雪)、太阳

SN5

80º25´02.2S, 77º 06´32.1E

湿度、温度(气温,雪表)、太阳

大本营

目前设定的各节点采样观测频率是30分钟,这样可以保证3节耐低温干电池所组成的电池盒能够支持观测至少1年。


   4.中山站至DOME-A沿线测绘工作

中山站至Dome A导航路线采用21次科考队的路线。冰盖运动测量点采用GPS静态采集后差分测量计算方法。复测中山站-Dome A沿途冰流速GPS18个,新设立7个观测点并进行了首次观测。在距离中山站501公里的冰面上,采用静态差分GPS和全站仪测量,安装了三台等边三角形分布的卫星角反射器,用于欧空局ENVISAT卫星数据的地面校准工作。

Dome A核心区域南北长200公里,东西长30公里的边界上,布设系列冰盖运动观测标杆,监测Dome A区域冰脊位置和冰流走向。在以大本营为中心的30×30km范围内,在5公里间隔网格点上,系统设立了冰盖运动检测杆,用于测量Dome A核心区域冰流分布特征,并获得完整的首次观测数据。在以大本营为中心20×20km范围内,采用定点高精度静态GPS后差分,结合实时动态RTK GPS技术方法和三维高精度地形激光扫描技术,获得冰盖表面高分辨率地形数据,为绘制400平方千米表面地形图提供了现场实测数据。

基准站的精确坐标:80º25´02.27212S, 77º 06´32.38120EWGS高度4086.146m。基准站的仪器配置:Leica 1230 差分GPS接收机+AX1202天线+12V蓄电池+Pacific PDL电台(天线架设于成员舱顶部以增加发射传输距离)。

   5.内陆考察低氧高寒环境人体医学研究和医学保障

现场采用iSTAT便携式手持血液分析仪,便携式脑血氧仪、心功能仪、肺功能仪,心电图仪、指式血氧饱和度仪,血压计等,对心、脑、肺和血液循环系统进行不同时段,不同海拔的动态监测。其中,去程和Dome A期间,每日见车队员血氧饱和对、血压、脉搏,现场获得大量珍贵的第一手数据和样品。


   6.安装宽频天然地震观测系统

200814日考察队到达Eagle后,对天然地震观测系统进行了安装。地震台安装点坐标:7624.931S772.922EWGS高度2828m

安装步骤:首先挖1m雪坑摆放探头系统,同步安装太阳能电池板、GPS、连接蓄电池等,然后将地震数据采集记录器、蓄电池、GPS和探头进行连接,最后利用笔记本上安装的软件通过网络接口对数据采集器连接的探头进行解锁。

观测系统开始工作后,采集到的数据先存储于CF卡上,待CF卡满时系统会将数据转移至硬盘上。2008131日,冰盖队从Dome A撤回到Eagle时,更换了数据硬盘,此时在硬盘上约有27天的观测数据,数据容量共计1.23GB

Dome A大本营附近,安装了本次队第二台天然地震观测系统,在成功安装设备后,由于该套系统出现了找不到地震探头的故障,没能通过调试。设备带回国内检修,待下次队考察时继续安装。


   7.天文学仪器安装

Ø 去程

在路途中完成部分安装工作。在绿色集装箱顶上的大木箱盖子上装有一块太阳能板,取出太阳能板与控制器的连线,用万用表测插头上的电压,电压值在45V左右。这说明太阳能板工作正常。

仪器舱准备工作。检查仪器舱所有机箱是否在运输途中有所松动;检查所有机箱架的连接部位的连接状况;检查电源架上的所有电缆的安全状况;检查电源箱上的螺丝帽。将3个铱星电话天线安装在天线杆上。

每天宿营后,都要开启PLATO仪器,测试一下通信,逐渐熟悉主控计算机软件,并检查仪器是否有问题。打开发电机舱,检查所有部件是否安全,查看是否有漏油现象,检查桥联锁是否有松动。最后还要检查发动机舱和仪器舱顶上货物的固定状况。

Ø Dome A 区域工作

平整场地和确定仪器架设位置方向。在大本营西边选定了天文仪器安装场地。午夜00:04,太阳在正南方向时,我们根据太阳的方向,确定了仪器舱西北角的南北方向并在50米以外立竹竿进行标记。利用两个差分GPS和经纬仪定出以仪器舱西北角为基准点的南北方向和东西方向。在正北方向50米以外立两根竹竿,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。正东方向也立了一根竹竿。新确定的竹竿南北方向与前午夜用太阳确定的方位相差约0.5度。根据最后确定的方向和仪器的初步位置,我们用4根竹竿标志了场地的范围。平整场地时,先将场地内标志仪器位置的竹竿暂时撤掉。用自重为23.6吨的卡特雪地车对场地进行反复碾压。碾压3遍后,雪面被压下去50厘米左右,非常坚硬水平。主场地平整好后,还碾压了声波风速计塔基和发电机舱位置的雪面。

仪器舱和其他设备的摆放。进行了仪器设备卸货和摆放工作。使用两台Caterpillar雪地车上的吊车,并配合雪地车拉动载有天文仪器的雪橇。仪器舱(约4吨)摆放到位后,其他仪器包装箱也陆续摆放到安装地点附近,包括声雷达和太阳能板的大木箱(<1.3)CSTAR望远镜运输箱(300Kg)CSTAR三脚架和工具杂物的大木箱(>100Kg);30米声波风速计铁塔大木箱(>1吨)。

仪器舱的仪器安装。安装铱星通讯天线架,确认PLATO主控计算机正确供电。

安装太阳能板。完成了全部6块太阳能板的机械部件架设工作。通过焊接延长电线,使太阳能板的电线可以沿地面布线。一共有7块太阳能板,其中一块备用。6块分两排安装,3个面向东北,3个面向西北。位置在仪器舱的东北方向,方向根据GPS确定的基准线得到。为了避免仪器舱遮挡阳光,面向西北的3块太阳能板的平面延长线落在仪器舱的西北角。每3块太阳能板并联在电缆线上,摆放在离仪器舱10米左右的位置。

安装亚毫米波望远镜(Pre-HEAT)。PreHEAT主要由美国亚利桑那大学和英国埃克塞特大学负责设计和研制,是毫米波望远镜,为太赫兹望远镜的预演型号。可以在白天观测,得到Dome A的毫米波、亚毫米波天文观测环境参数,并对银河系的CO分子发射进行结构成图及分析,设计参数为空间分辨率20角分。PreHEAT被列为首先安装及最重要的观测设备。2008114号,PLATO仪器舱安放完毕后即开始安装,安装时间一天,调试时间一天。安装过程如下:先从舱内取出望远镜,安装在PLATO仪器舱侧面的窗口上。取出计算机(控制器、中频箱等)及接收机。打开控制及中频箱,检查连线情况,对部分连线进行了连接及加固。然后进行系统各部分电缆连线,在系统通电5分钟后,控制计算机和其它控制器部分就可启动完毕。用笔记本电脑通过仪器舱的无线计算机网络,登入Pre-Heat的控制计算机,按照安装调试说明书的要求完成所有调试操作。调试结果显示一切正常。但望远镜光路设计可能有问题,估计空间分辨本领会下降较多。通过铱星通讯系统,Pre-Heat系统安装完成后,基本上由合作者从美国和澳大利亚进行远程控制而且数据也可以正常传输。

图6:安装亚毫米波望远镜


发电机舱与仪器舱间的电缆连接。将电缆在仪器舱和发电机舱之间摆好,电缆是蓝/黑色编织包皮电缆线,从发电机舱连接到仪器舱的DC/DC转换器上。

发电机舱的准备和初始调试。将发电机舱的两端门都打开,仔细检查所有电缆、插头以及机械固定的安全情况。爬到发电机舱的顶上,打开6个封闭的废气出口法兰盘盖。由于发电机舱的温度低于-20° C,在舱里面发电机和油箱间放置加热器加热。在发电机舱温度高于0°C时,关闭并取走加热器。用主控计算机软件,逐一启动运行6个发电机至少1小时。从主控计算机观察发动机的状态;在发动机舱观察发动机系统(震动情况,机油和航煤的泄漏等等);检查所有塑料电缆线的外皮磨损情况。

准备阶段发现发电机下,大油箱上有大量的机油(>200毫升)。经仔细检查所有发电机,根据澳大利亚方面的指示,用硅胶密封了所有可能漏油的非发热部位。之后,启动一台发电机用于维持发电机舱的温度,其他发电机组停机等待第二天观察密封效果后再启动。在以后的检查中,发现1B发电机的排气橡胶管破裂,原因是排气管温度过高且橡胶管两端铁箍箍得太紧,在发电机工作震动过程中,铁箍把橡胶管勒断了。经与机械师讨论,最后决定松开所有橡胶管上的铁箍,用易拉罐上剪下的铁皮进行包裹,然后轻轻用铁箍加以固定。为安全起见,对所有发电机进行了同样的处理。经过两天的观察,发电机漏油虽然还有,但已经不严重了。撤离前,发电机系统工作状态始终正常。

安装小望远镜阵(CSTAR)。在机械师协助下,首先先将三脚架连接好,扶起摆放到架设地点。为提高三脚架的稳定程度,每个地脚下都掂上木板。然后拆掉CSTAR望远镜包装,望远镜的密封铁箱和望远镜的主体用CAT车的吊车取出并吊装到三脚架平台上的。CSTAR望远镜的水平方位主要是通过瞄准树立在远处的竹竿来调整,后经太阳位置检验,该位置位于太阳表方位误差范围内。此后,开始CSTAR计算机软件安装和调试工作。

安装网络摄像机。将网络摄像机从纸箱中取出,布置网络摄像机的电源、视频和加热电缆,将4台网络摄像机安装在仪器舱顶上的铱星天线架上,调整好摄像机的指向。这些摄像机分别指向45米外北偏西方向的发电机舱,东北方向的太阳能板,南偏西方向的CSTAR望远镜组和东南方向的仪器舱舱顶上的Gattini及远处的声雷达(Snodar)。

声雷达(SNODAR)的安装。声雷达SNODAR由澳大利亚新南威尔士大学研制,发声频率为5khz 16khz等,接收回波强度,分析得到垂直方向风速及温度分布,推算大气湍动情况,空间分辨最高1米,探测高度为5米到200米左右。SNODAR的安装位置在仪器舱东南10米外。先安装好基座和基座上的支撑架,再将天线锅架到基架上。用低温水平仪进行水平调整。安装天线锅上的支撑及声音播放器后,搭建隔音围墙。给发射器戴保温帽。在隔音墙上方,比沿口水平位置低15cm的位置架反射球。反射球用于回波强度定标,提高数据分析可靠性及精度。返回时,取回数据近1G。安装一天,接线、调试一天,总计2天完成。

图7:声雷达

安装声波风速计DASLE将安装在小于18米的塔上和约4米的杆子上。在机械师和许多队员协助下,用一整天的时间完成了声波风速计铁塔起吊前的所有准备工作。首先挖四个一立方米雪坑,埋入固定斜拉钢缆的地锚,安装铁塔的基础,连接铁塔。将探测头、放大器安装在起吊前的铁塔上。塔基离它最近的仪器舱23米,探测器的安装高度分别为16米、8米和4米。由于电缆线长度不够,4米高的探测器将只能另外安装在一个4米高的铁杆上。这个铁杆距离铁塔塔基约9.2米。第二天,开始竖立铁塔,铁塔的高度从最初计划的30米降至18米以下,竖立方法也有了很大改变。先用一台吊车将塔抬起一个角度,然后将载有集装箱的雪橇拖过来,把铁塔暂时搭在集装箱上。再用3根钢丝绳固定在CAT车上,缓缓退后将铁塔逐渐拉起。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。这样保证了铁塔不会摇晃和倒下。整个过程需要多人在统一指挥下密切合作。在测量铁塔垂直后,集体拉紧各方向钢缆并完成固定。在整个安装过程中,用吊车起吊时曾出现铁塔脱节分散坠落的情况。

图8:声波风速计


安装云量和天光监视望远镜(GATTINI II)。GATTINI由美国加州理工光学天文台设计制造,分全天及大视场望远镜两台,主要用于监测光学天光背景等。取出望远镜,安装于PLATO顶部东北方向的两个天窗,将望远镜与计算机进行连接。由于望远镜密封窗内部有霜,加热化霜及反复测试转轮和查看接头连接情况,花费较多时间。Gattini II安装调试一天半时间。GattiniDome A天黑后将进行观测,滤光片转轮不转,将得不到多种颜色的观测图,只有白光,观测功效将低于设计。

撤离前的收尾工作。再次清理了室外电缆布线,以约2米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,加强了室外Sonic电缆线的固定。为防止太阳能板被风刮倒,在机械师们协助下以脚手架形式,用竹竿对太阳能板采取了固定措施。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。复制了Snodar几天来积累的近1GB的数据。将所有工具及剩余物资放进仪器舱后,对仪器舱进行了密封。

8.Dome A自动记录磁力计安装调试工作

2008114日在Dome A地区成功安装一台自动记录磁力计,安装地点:80°25.170S77°05.403E,高程4087m。安装过程如下:将装载仪器的CAT拖车停至远离探头75米之外。 将太阳能板面朝下放置在雪地上,把合金管穿进太阳能板旁边的固定圈内。太阳能板旁外置的小铁盒置于中间。合金管留出10厘米左右的头,用于安装固定支架的三角夹。太阳能电板出来的白色电缆线接到太阳能板旁外置的小铁盒上,小铁盒与太阳能板另一边的的电源接头相连。用GPS确定正北方向。在支架脚下挖能放下两个电池箱的雪坑,并保证电池箱面离地面0.5米,用雪盖住。在坑北边再挖一小条,垫上木板,将支架放在上面。安装电池箱。检查电池箱,将电池箱放进坑里,接线面板朝西,用电缆线把两个电池箱先连接好,取出连接电池箱和太阳能板箱的电缆线。安装太阳能板箱。确认太阳能板面向正北,将四条固定绳索一头套在与三角夹相连的绳环上,另一头套在固定在雪地里的闩子上(在雪地里埋固定闩子的时候注意在闩子前面要垫上木板)。将支架架起,并保证太阳能板的方向。稳当的拉紧绳索,用水平仪确定支架与地面垂直,固定好后,在闩子上覆盖10厘米左右的雪,防止闩子腐蚀。连接电池箱与太阳能板箱,将多余缆线放在电池箱一边。安装探头。将探头线一圈一圈打开(探头线较硬,注意不要打折),找到探头安装的大致位置(注意探头线不要拉得太紧,在太阳能板与探头之间留下一米左右空余)。钻一个1.25米深的冰孔,将探头埋入,并用水平仪确认探头垂直。探头埋好后将探头线与太阳能板箱上与之对应的接口相连。安装温度探头。用冰钻打一个1.25m深的孔,将温度探头插入冰孔。压实。与太阳能板箱上对应接口接好,将缆线绑在支架腿上。安装风力发电机,固定好后与太阳能板相连。安装记录器,将记录器安装到太阳能板箱内。启动仪器。将太阳能板箱内探头缆线与记录器相连(下面靠右边接口),确认将所有铁器远离探头,确认没有其它人站在探头附近,然后将电源线与记录器下面左端接口相连。仪器一次性通过自检。

现场表明,设备支架固定牢固,太阳能供电板朝向地理北极方向,风力发电机工作正常,设备自动检测程序一次性通过,说明设备安装调试工作获得成功,仪器设备运行良好。待下一次冰盖队到达Dome A后,可以获得完整的观测数据。

图9:我国科考人员在Dome A地区成功安装一台自动记录磁力计




考察队员

考察队员 单位 工作地点 考察类型 角色
程晓 北京师范大学 内陆冰盖 度夏 雪冰遥感观测人员
金波 国家海洋局极地考察办公室 内陆冰盖 度夏 副队长,雪冰观测
唐德培 四川省泸州市第二人民医院 内陆冰盖 度夏 医生
陈壮茁 深圳广播电影电视集团 内陆冰盖 度夏 记者兼厨师
雷兵权 中国电子科技集团公司第二十二研究所 内陆冰盖 度夏 通信兼电子工程师
崔祥斌 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 冰雷达观测人员
徐霞兴 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 支部书记/副队长,机械师
曹建西 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 机械师
崔鹏惠 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 机械师
魏福海 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 机械师
孙波 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 队长 ,冰川学观测
周旭 中国科学院北京天文台 内陆冰盖 度夏 天文观测人员
丁明虎 中国气象科学研究院 内陆冰盖 度夏 雪冰和大气观测人员
刘晨 中央电视台 内陆冰盖 度夏 记者
朱镇熹 中国科学院紫金天文台 内陆冰盖 度夏 天文观测人员
神浩 新闻中心采访部科技组 内陆冰盖 度夏 记者

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更新时间:2015-11-12 22:02

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