走！到南极去！中国计量人建立南极中山站重力校准点纪实

走！到南极去！中国计量人建立南极中山站重力校准点纪实

 　计量足迹印南极
　　——中国计量院建立南极中山站重力校准点纪实
　　□ 本报记者 史玉成
　　

　　中山站莫愁湖西侧重力校准点位J001水泥墩建设完成(居中者为粟多武)
　　冰清玉洁的冰山、绚丽神秘的极光、憨态可掬的企鹅……对于多数普通人来说，这些都是南极令他们神往的景象。
　　但对于一名科技工作者来说，南极是科学天堂，蕴藏着无数的科学之谜和信息，也是科学实验理想的天然实验室。
　　自1984年我国南极考察队远征南极并建设长城站，到2020年4月执行第36次南极考察的“雪龙”号和“雪龙2”号船返回上海国内基地码头，中国计量人的足迹借助这次“双龙探极”，终于次踏上了南极这片神秘的土地。
　　由中国计量科学研究院(以下简称中国计量院)派出的粟多武副研究员，携带由该院自主研发的高精度重力仪，在南极中山站建立了我国守个重力加速度校准点，并通过自主研发的远程时空基准量传实验系统，实现北京——南极远程时间频率精准传递，为保障我国南极重力测量结果的溯源性和准确性奠定了基础，也验证了基于北斗链路的远程时间频率传递系统在范围内的可靠稳定覆盖能力。
　　该项工作是我国在极地区域完成，它验证了建立时空基准的全部技术方案，在某些国家对我国进行高科技产品封锁的环境下，意义重大。
　　极地梦
　　在北京市昌平区昌赤路18号，坐落着中国计量院美丽的昌平院区。寒冬里，这里经常能看到一个人穿着短袖跑步的身影。院里人都知道，这必是粟多武无疑。“南极科考可以说是计量人的梦想，我从2014年就开始关注，并从当年开始坚持锻炼身体，重点进行耐寒训练。”粟多武告诉记者。
　　21世纪是海洋科学的世纪。极地科考是海洋科学研究的重要组成部分。南极科考的各种设备，是保障科考工作获取手数据的核心手段。海洋的复杂环境，极地的、恶劣气候，往往造成各种设备出现测量上的漂移和误差。因此，计量仪器深入参与南极科考，为各种科学仪器提供在线校准，就具有非常重要的意义。重力测量在国计民生中有着重要的应用，它是地震前兆观测研究、气象研究和预报的主要手段之一，也为地下资源勘探和普查、地下结构探测等提供重要技术支持。
　　作为中国计量院时间频率所副研究员，粟多武一直深入参与该院自主研制的国产重力仪的研发和应用工作。2018年，中国计量院作为参与单位，承担了科技部国家重点研发计划课题“极区海洋重力校准技术研究”的子任务——“极区海洋重力现场校准技术研究”。粟多武为该子任务的负责人，通过层层选拔，终入围了南极科考的现场执行人名单，负责在南极中山站建立重力校准点并进行不确定度评估工作。他也是中国计量院建院65年来，*去南极开展计量工作的计量人。
　　中国计量院时间频率所副所长、重力团队负责人吴书清说，院里十分重视这次南极科考任务，一则它将我国目前极区海洋重力量值无法溯源的，二则对我国在重力参考网建设提供了高精度数据支持，三则该校准点建成后，可溯源到中国计量院的国家时间频率计量基准和国家重力加速度计量基准，为我国开展极地区域的测绘等奠定基础，并提升我国在和平利用极地活动中的话语权。
　　据文献报道，目前，美、日、德、法、意等国在南极的12个站位进行了23次重力测量，但都是地质、测绘、海洋、高校等机构在进行，上还没有计量技术机构进行相关计量工作。
　　探险旅
　　2019年10月22日，*36次南极科学考察队“雪龙”号科考船，从上海出发前往南极。刚登船时，荣幸、兴奋、责任感等情绪一齐涌上粟多武心头。
　　但海上摇摇晃晃的生活，很快让他体会到了南极科考之路的高风险性。风高浪急，导致船体摇晃剧烈，队员们在船舱内行走和甲板上活动都有滑倒、摔伤及落海的可能。“有个别队员在上下船舶的扶梯时，由于没有扶住扶手还造成了轻微的腰椎摔伤。”一切行动听指挥，成了粟多武谨记的纪律红线。
　　2019年11月20日，科考队顺利抵达中国南极中山站。11月21日，粟多武和课题组另两名成员便展开新建重力点位的选址调研工作，终选定了位于南极中山站站区的莫愁湖西侧山坡。
　　中山站位于南纬69.4度、东经76.4度，所在区域为拉斯曼丘陵地带，紧挨着海边和南极冰盖，地形为高低起伏不平的丘陵和小山。12月和1月为中山站的夏季，夏季白天高气温仅5℃，早晚约-5℃，且经常刮5级~6级风，有时阵风达到10级。
　　低温、大风、暴雪、人力紧张及地形复杂，是粟多武整个工作周期内面临的大困难和挑战。
　　12月1日，课题组3人开始了浇筑重力校准点位的工作。该点位是一个长宽各为1.2米、高0.3米，重约1600公斤的混凝土墩。由于12月4日上午课题组另外2人要乘直升飞机离开中山站，而中铁建工的混凝土搅拌车要半个月后才开始工作，为了赶进度，他们果断采取人工浇筑的方式进行。
　　从当天上午8时开始，他们陆续搬运了一两百公斤的石子和500多公斤的浇筑用原材料。但是浇筑混凝土3个人都是次。一位来自中铁建工的队友成了“救兵”。从下午1时直到晚上10时，4个人在不平的山坡上，连续工作近9个小时，终于完成了混凝土的搅拌、浇筑工作，然后大家才去吃饭。“这天户外的高气温只有0℃，我穿着短袖干活仍然出汗，衣服都湿透了。”饭后，粟多武每隔2小时还要对新浇筑的水泥墩进行平整工作(防止水泥墩有气泡空隙而导致强度不够)。经过连续近20个小时的工作，终顺利完成了新建重力校准点位的基础设施建设工作，这时已是12月2日的凌晨4时。
　　2020年2月1日，中山站入冬天。这天的天气预报原本为白天风力7级~8级，晚上阵风9级~10级。但早饭过后，人们从食堂出来发现，此时风力已经过了8级并夹杂着大雪，行走都十分困难。粟多武进到工作帐篷开始操作仪器，这时帐篷的门帘和窗帘都已经被大风吹开了，雪花不断飘进来，整个帐篷的金属支架也随着大风不停地晃动，响声巨大，感觉随时可能被撕裂。
　　为了确保安全，粟多武临时改变了仪器的工作时间，上下午各运转3个小时，中饭时仪器进入待机状态。就这样，当天共获得了6小时的有效数据。测试结果表明，在10级狂风的野外环境下，由中国计量院自主研发的高精度重力仪仍能正常工作，且达到了设计指标。这也是粟多武在极地恶劣环境下获得的手宝贵数据。
　　艰苦、恶劣的自然环境并没有阻挡住粟多武完成任务的勇气和信心。从个老的重力点位Z001(位于中山站天鹅岭六角楼附近，由原国家测绘局建设)开始正式观测，到新建的重力校准点位J001观测结束，前后共76天。其中，Z001点位观测了31天，J001点位观测了45天。粟多武坚持每天测量8至12小时，获得大量一手数据，并完成了课题的验收指标。
　　未来路
　　这次历时半年的南极科考，在与大自然的飓风、暴雪战斗中，计量人的身体和精神都经受了考验。“好几次为了防止设备被风暴破坏，我整宿都睡不着，要到现场查看，即使遇上临时停电突发状况，也需要冷静分析，克服困难。”南极恶劣的自然环境虽然给粟多武的日常工作制造了诸多麻烦，但这样的经历却让他感觉弥足珍贵。
　　随着观测任务的结束，粟多武说，今后，科考队有关单位的海洋重力仪器，随时可以直接放置在新建的J001重力校准点进行测试，或者用相对重力仪把重力值引到海洋重力仪安装位置，跟该点位的重力值进行对比，从而进行漂移改正。整个过程不过半小时，大大提高了海洋重力仪器测量结果的准确性。
　　吴书清表示，中国计量院作为，后续计划将为我国极地科考提供更多计量支撑。例如，在已有的光频梳和原子磁力仪研究成果基础上，实现现场激光波长校准和地磁场校准，进而具备远程时空基准全参数量值溯源能力，并计划研发移动式集成校准装置。
　　此次南极之行，粟多武还主动报名参加了印中俄澳4国极地学术交流，并和中科院地质与地球物理所陈文志合作完成了张贴论文和学术交流的PPT。“这次交流加深了我对极地科考的认识，也加深了中国科考站与外国科考站的友谊，促进了合作。”
　　在返回祖国的路上，粟多武在深夜里聆听着海浪不停拍打船体的声音，望着夜空中壮美的银河，回想起莫愁湖边那两只可爱的阿德利企鹅，思绪万千。他说，极地之旅将成为他宝贵的人生财富。
　　南极，计量人还会再来 的！

走！到南极去！中国计量人建立南极中山站重力校准点纪实