走！到南極去！中國計量人建立南極中山站重力校準(zhǔn)點紀(jì)實

 　計量足跡印南極
　　——中國計量院建立南極中山站重力校準(zhǔn)點紀(jì)實
　　□ 本報記者 史玉成
　　

　　中山站莫愁湖西側(cè)重力校準(zhǔn)點位J001水泥墩建設(shè)完成(居中者為粟多武)
　　冰清玉潔的冰山、絢麗神秘的極光、憨態(tài)可掬的企鵝……對于多數(shù)普通人來說，這些都是南極令他們神往的景象。
　　但對于一名科技工作者來說，南極是科學(xué)天堂，蘊(yùn)藏著無數(shù)的科學(xué)之謎和信息，也是科學(xué)實驗理想的天然實驗室。
　　自1984年我國南極考察隊遠(yuǎn)征南極并建設(shè)長城站，到2020年4月執(zhí)行第36次南極考察的“雪龍”號和“雪龍2”號船返回上海國內(nèi)基地碼頭，中國計量人的足跡借助這次“雙龍?zhí)綐O”，終于次踏上了南極這片神秘的土地。
　　由中國計量科學(xué)研究院(以下簡稱中國計量院)派出的粟多武副研究員，攜帶由該院自主研發(fā)的高精度重力儀，在南極中山站建立了我國守個重力加速度校準(zhǔn)點，并通過自主研發(fā)的遠(yuǎn)程時空基準(zhǔn)量傳實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)北京——南極遠(yuǎn)程時間頻率精準(zhǔn)傳遞，為保障我國南極重力測量結(jié)果的溯源性和準(zhǔn)確性奠定了基礎(chǔ)，也驗證了基于北斗鏈路的遠(yuǎn)程時間頻率傳遞系統(tǒng)在范圍內(nèi)的可靠穩(wěn)定覆蓋能力。
　　該項工作是我國在極地區(qū)域完成，它驗證了建立時空基準(zhǔn)的全部技術(shù)方案，在某些國家對我國進(jìn)行高科技產(chǎn)品封鎖的環(huán)境下，意義重大。
　　極地夢
　　在北京市昌平區(qū)昌赤路18號，坐落著中國計量院美麗的昌平院區(qū)。寒冬里，這里經(jīng)常能看到一個人穿著短袖跑步的身影。院里人都知道，這必是粟多武無疑。“南極科考可以說是計量人的夢想，我從2014年就開始關(guān)注，并從當(dāng)年開始堅持鍛煉身體，重點進(jìn)行耐寒訓(xùn)練。”粟多武告訴記者。
　　21世紀(jì)是海洋科學(xué)的世紀(jì)。極地科考是海洋科學(xué)研究的重要組成部分。南極科考的各種設(shè)備，是保障科考工作獲取手?jǐn)?shù)據(jù)的核心手段。海洋的復(fù)雜環(huán)境，極地的、惡劣氣候，往往造成各種設(shè)備出現(xiàn)測量上的漂移和誤差。因此，計量儀器深入?yún)⑴c南極科考，為各種科學(xué)儀器提供在線校準(zhǔn)，就具有非常重要的意義。重力測量在國計民生中有著重要的應(yīng)用，它是地震前兆觀測研究、氣象研究和預(yù)報的主要手段之一，也為地下資源勘探和普查、地下結(jié)構(gòu)探測等提供重要技術(shù)支持。
　　作為中國計量院時間頻率所副研究員，粟多武一直深入?yún)⑴c該院自主研制的國產(chǎn)重力儀的研發(fā)和應(yīng)用工作。2018年，中國計量院作為參與單位，承擔(dān)了科技部國家重點研發(fā)計劃課題“極區(qū)海洋重力校準(zhǔn)技術(shù)研究”的子任務(wù)——“極區(qū)海洋重力現(xiàn)場校準(zhǔn)技術(shù)研究”。粟多武為該子任務(wù)的負(fù)責(zé)人，通過層層選拔，終入圍了南極科考的現(xiàn)場執(zhí)行人名單，負(fù)責(zé)在南極中山站建立重力校準(zhǔn)點并進(jìn)行不確定度評估工作。他也是中國計量院建院65年來，*去南極開展計量工作的計量人。
　　中國計量院時間頻率所副所長、重力團(tuán)隊負(fù)責(zé)人吳書清說，院里十分重視這次南極科考任務(wù)，一則它將我國目前極區(qū)海洋重力量值無法溯源的，二則對我國在重力參考網(wǎng)建設(shè)提供了高精度數(shù)據(jù)支持，三則該校準(zhǔn)點建成后，可溯源到中國計量院的國家時間頻率計量基準(zhǔn)和國家重力加速度計量基準(zhǔn)，為我國開展極地區(qū)域的測繪等奠定基礎(chǔ)，并提升我國在和平利用極地活動中的話語權(quán)。
　　據(jù)文獻(xiàn)報道，目前，美、日、德、法、意等國在南極的12個站位進(jìn)行了23次重力測量，但都是地質(zhì)、測繪、海洋、高校等機(jī)構(gòu)在進(jìn)行，上還沒有計量技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)計量工作。
　　探險旅
　　2019年10月22日，*36次南極科學(xué)考察隊“雪龍”號科考船，從上海出發(fā)前往南極。剛登船時，榮幸、興奮、責(zé)任感等情緒一齊涌上粟多武心頭。
　　但海上搖搖晃晃的生活，很快讓他體會到了南極科考之路的高風(fēng)險性。風(fēng)高浪急，導(dǎo)致船體搖晃劇烈，隊員們在船艙內(nèi)行走和甲板上活動都有滑倒、摔傷及落海的可能。“有個別隊員在上下船舶的扶梯時，由于沒有扶住扶手還造成了輕微的腰椎摔傷。”一切行動聽指揮，成了粟多武謹(jǐn)記的紀(jì)律紅線。
　　2019年11月20日，科考隊順利抵達(dá)中國南極中山站。11月21日，粟多武和課題組另兩名成員便展開新建重力點位的選址調(diào)研工作，終選定了位于南極中山站站區(qū)的莫愁湖西側(cè)山坡。
　　中山站位于南緯69.4度、東經(jīng)76.4度，所在區(qū)域為拉斯曼丘陵地帶，緊挨著海邊和南極冰蓋，地形為高低起伏不平的丘陵和小山。12月和1月為中山站的夏季，夏季白天高氣溫僅5℃，早晚約-5℃，且經(jīng)常刮5級~6級風(fēng)，有時陣風(fēng)達(dá)到10級。
　　低溫、大風(fēng)、暴雪、人力緊張及地形復(fù)雜，是粟多武整個工作周期內(nèi)面臨的大困難和挑戰(zhàn)。
　　12月1日，課題組3人開始了澆筑重力校準(zhǔn)點位的工作。該點位是一個長寬各為1.2米、高0.3米，重約1600公斤的混凝土墩。由于12月4日上午課題組另外2人要乘直升飛機(jī)離開中山站，而中鐵建工的混凝土攪拌車要半個月后才開始工作，為了趕進(jìn)度，他們果斷采取人工澆筑的方式進(jìn)行。
　　從當(dāng)天上午8時開始，他們陸續(xù)搬運了一兩百公斤的石子和500多公斤的澆筑用原材料。但是澆筑混凝土3個人都是次。一位來自中鐵建工的隊友成了“救兵”。從下午1時直到晚上10時，4個人在不平的山坡上，連續(xù)工作近9個小時，終于完成了混凝土的攪拌、澆筑工作，然后大家才去吃飯。“這天戶外的高氣溫只有0℃，我穿著短袖干活仍然出汗，衣服都濕透了。”飯后，粟多武每隔2小時還要對新澆筑的水泥墩進(jìn)行平整工作(防止水泥墩有氣泡空隙而導(dǎo)致強(qiáng)度不夠)。經(jīng)過連續(xù)近20個小時的工作，終順利完成了新建重力校準(zhǔn)點位的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，這時已是12月2日的凌晨4時。
　　2020年2月1日，中山站入冬天。這天的天氣預(yù)報原本為白天風(fēng)力7級~8級，晚上陣風(fēng)9級~10級。但早飯過后，人們從食堂出來發(fā)現(xiàn)，此時風(fēng)力已經(jīng)過了8級并夾雜著大雪，行走都十分困難。粟多武進(jìn)到工作帳篷開始操作儀器，這時帳篷的門簾和窗簾都已經(jīng)被大風(fēng)吹開了，雪花不斷飄進(jìn)來，整個帳篷的金屬支架也隨著大風(fēng)不停地晃動，響聲巨大，感覺隨時可能被撕裂。
　　為了確保安全，粟多武臨時改變了儀器的工作時間，上下午各運轉(zhuǎn)3個小時，中飯時儀器進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。就這樣，當(dāng)天共獲得了6小時的有效數(shù)據(jù)。測試結(jié)果表明，在10級狂風(fēng)的野外環(huán)境下，由中國計量院自主研發(fā)的高精度重力儀仍能正常工作，且達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)。這也是粟多武在極地惡劣環(huán)境下獲得的手寶貴數(shù)據(jù)。
　　艱苦、惡劣的自然環(huán)境并沒有阻擋住粟多武完成任務(wù)的勇氣和信心。從個老的重力點位Z001(位于中山站天鵝嶺六角樓附近，由原國家測繪局建設(shè))開始正式觀測，到新建的重力校準(zhǔn)點位J001觀測結(jié)束，前后共76天。其中，Z001點位觀測了31天，J001點位觀測了45天。粟多武堅持每天測量8至12小時，獲得大量一手?jǐn)?shù)據(jù)，并完成了課題的驗收指標(biāo)。
　　未來路
　　這次歷時半年的南極科考，在與大自然的颶風(fēng)、暴雪戰(zhàn)斗中，計量人的身體和精神都經(jīng)受了考驗。“好幾次為了防止設(shè)備被風(fēng)暴破壞，我整宿都睡不著，要到現(xiàn)場查看，即使遇上臨時停電突發(fā)狀況，也需要冷靜分析，克服困難。”南極惡劣的自然環(huán)境雖然給粟多武的日常工作制造了諸多麻煩，但這樣的經(jīng)歷卻讓他感覺彌足珍貴。
　　隨著觀測任務(wù)的結(jié)束，粟多武說，今后，科考隊有關(guān)單位的海洋重力儀器，隨時可以直接放置在新建的J001重力校準(zhǔn)點進(jìn)行測試，或者用相對重力儀把重力值引到海洋重力儀安裝位置，跟該點位的重力值進(jìn)行對比，從而進(jìn)行漂移改正。整個過程不過半小時，大大提高了海洋重力儀器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　吳書清表示，中國計量院作為，后續(xù)計劃將為我國極地科考提供更多計量支撐。例如，在已有的光頻梳和原子磁力儀研究成果基礎(chǔ)上，實現(xiàn)現(xiàn)場激光波長校準(zhǔn)和地磁場校準(zhǔn)，進(jìn)而具備遠(yuǎn)程時空基準(zhǔn)全參數(shù)量值溯源能力，并計劃研發(fā)移動式集成校準(zhǔn)裝置。
　　此次南極之行，粟多武還主動報名參加了印中俄澳4國極地學(xué)術(shù)交流，并和中科院地質(zhì)與地球物理所陳文志合作完成了張貼論文和學(xué)術(shù)交流的PPT。“這次交流加深了我對極地科考的認(rèn)識，也加深了中國科考站與外國科考站的友誼，促進(jìn)了合作。”
　　在返回祖國的路上，粟多武在深夜里聆聽著海浪不停拍打船體的聲音，望著夜空中壯美的銀河，回想起莫愁湖邊那兩只可愛的阿德利企鵝，思緒萬千。他說，極地之旅將成為他寶貴的人生財富。
　　南極，計量人還會再來 的！

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