卫星导航技术在极地科考中的应用

地球的南北两极,是全球气候变化的冷源,在全球变化,特别是全球气候变化研究中,起着不可替代的关键作用。南极是地球上至今未被开发、未被污染的洁净大陆,那里蕴藏着无数科学之谜和信息。地球两极,以其丰富的矿产资源和战略价值,吸引着人类的目光。全球50多个国家,包括世界经济发达国家和主要发展中国家纷纷组织考察活动,极地科考成为一个国家的综合国力、科技水平在国际舞台上展现和角逐的机会。

随着卫星导航技术的日益完善,卫星导航系统在南北两极得到了越来越广泛的应用。一方面,在极地特殊环境中,可利用卫星精密定位技术的优势,为极地科考提供有力的测绘保障。另一方面,基于卫星导航技术的气象探测系统,能够大大提高气象探空的准确性,降低地面接收系统的成本,提高气象探空的自动化程度,大大提高极地科考中的气象观测技术。

卫星定位气象探测系统由基于卫星导航技术的探空仪与地面接收处理系统组成,利用系统的定位能力来确定气象探测仪器在空中的位置来测量大气气象要素,测量高空中的温度、湿度、压力等信息,地面接收处理系统接收该信息并完成解算,能够大大提高气象探空的准确性。

雪龙号是中国第三代极地破冰船和科学考察船,先后11次赴南极执行南极科考和物资补给运输,是中国最大的极地考察船,如图8-2所示。2014年1月2日,中国第30次南极科学考察中,雪龙号为救援被困的俄罗斯绍卡利斯基院士号科考船上的52名乘客而被重冰围困。

图8-2　雪龙号极地考察船

在雪龙号成功脱困的过程中,卫星技术发挥了重要作用。在脱困路线的选择上,科研人员依靠遥感卫星影像,近实时解译海冰分布图,对雪龙号周边的海冰、冰山、洋流等情况统一研判,进行航线规划,绘出雪龙号冰区导航图;利用卫星导航技术,按照规划的脱困路线,进行路线导航与距离测定。在对脱困气象信息的获取中,科考队员利用雪龙号上搭载的卫星定位气象探测系统,投放气象探空气球,探测雪龙号航途中高空的温度、湿度、风速、风向等气象参数,实时获取气象信息,抓住南极转瞬即逝的气象“窗口”,这对雪龙号脱困起到了至关重要的作用。