● 文字由美国Discovery探索频道提供

季莫费古什科号，重逾九万吨，是北极地区最大的破冰油轮。在它的甲板下，是10个巨大的储油舱，每个储油舱都能容纳7000吨石油。在接下来的五天时间里，季莫费古什科号必须深入北冰洋，长途跋涉1000公里，前往目的地瓦兰迪油港，在那里装载从俄罗斯北部油田开采出的原油，再返回贝劳卡门卡将原油卸下，最终将七万吨原油运送到欧洲。季莫费古什科号装载着一系列独特的发明，随时准备着渡过六次严峻的挑战！

2007年，探索者号破冰游轮驶往南极，在南大西洋群岛附近，游轮冲入一段厚度超过船体承受能力的冰层，冰块在船体上凿出一道三米长的裂缝，游轮仅仅20小时后便沉没了。幸运的是，所有的乘客与船员均安全撤离。

破冰进行曲

倒计时：三天零16个小时

发明：船首设计

旅程伊始，需要穿越600公里的开阔水面，但，这还不是问题，穿过400公里的坚冰层才是船员们最棘手的第一项挑战。要让季莫费古什科号在冰层中开凿出一条路，船员们得依赖巧妙的船首设计。

2005年研发的破冰船首，有一个大约45度的倾角，就像汤匙般弯曲，它的前沿可将冰块推入庞大的船身下，再利用重量压碎冰块，从而使船只可以轻松穿过冰层。普通的油轮船首设计为球形，以便穿过水面，减少阻力并提高速度，但是球形船首极易楔入冰层困住船只，所以季莫费古什科号的船首被设计为汤匙形状，季莫费古什科号的独特船首设计，来自芬兰的赫尔辛基一家世界上最古老的破冰实验工厂。为了使实验环境接近北极的环境条件，戈伦团队首先要用一台大型喷涂机反复喷涂基座，喷嘴将零下五摄氏度的微小水滴喷洒在空气中，水滴在接触到水面后会立即冻结成冰层。之后，工程师们就会将等比例模型船，装入一台驱动装置让它穿过冰层。数月的测试，数百万美元的资金耗费，季莫费古什科号的破冰船头可以在每秒三米的速度下凿穿厚达150厘米的冰层，使得冰原之旅变得轻松不少。

2012年1月，伦达号油轮正在运输燃油到阿拉斯加诺姆市的途中，轮船冲入一段八米深的冰脊中并搁浅，美国海岸警卫队的希利号破冰船，花了11天时间才将它解放，使它得以完成重要的使命。

冰脊突围战

倒计时：三天零12个小时

发明：方位推进器

强大的洋流与风力将冰层聚拢在一起，在这里冰层碰撞并重叠成一堵厚度超过三米的冰脊。破冰完成之后下一个艰巨的挑战就是穿过这些坚固的冰脊。

发明于1990年的推进器，称作方位螺旋桨，这个大家伙每一个都高达10米、重达250吨，每分钟可达120转，是季莫费古什科号对付冰块的杀手锏。它们被安装在船尾，在遇到大型冰脊的时候需要把船倒过来，让船尾在前。而独特的舰桥设计专用于倒船，船员们穿过舰桥来到面向船尾的控制平台，旋转桨叶螺旋桨的锋刃就会楔入冰脊，将冰屑卷离船体，防止它们黏在船上。

在赫尔辛基的冰雪基地，工程师安努·蒂蔻南负责制造水下冰脊，她使用机床压缩冰块形成厚重的山脊，然后让它们冻结以模拟北极环境，机器驱动着船以每秒钟一米的速度倒冲向冰脊，桨叶与前面的冰块激烈碰撞，测试数据能说明叶片的性能及其能耗，当你倒着行进于厚重的冰层中时，螺旋桨在前方，如果你能够改变桨叶方向，你就能减少螺旋桨所接触到的冰块，同时也就能冲刷船体或者其他螺旋桨，你就能有更多的选择，这是完整比例的推进器。巨大的方位螺旋桨可以让冰脊粉身碎骨，为轮船开出一条大道，让航行变得非常轻松。

1976年，洛杉矶海港，桑森尼娜号油轮装载着超过1.6万桶燃油，毫无预兆地爆炸了！从储油舱中泄漏的油气，将整艘船变成了人间炼狱，灾难造成五人死亡以及350万美元的损失。

空油舱防爆炸

倒计时：三天零10个小时

发明：惰性气体发生器

虽然船上的储油舱目前都是空的，但其中依然含有上次运输残留的可燃油气，一个小火星就可能引发一场灾难性的爆炸。

发明于1967年的惰性气体发生器，能有效扑灭空油舱中的剧毒油气。两架强力风扇将新鲜空气从船外抽入一个燃烧炉，与里面的燃油混合后被点燃，燃烧可以消耗掉几乎所有的氧气，使气体变得不可燃。接着，喷射机将海水喷入惰性气体中，冲洗掉所有的煤烟和煤灰，然后气泵将气体导入储油舱，这套新颖的空调系统中和了舱中的挥发性油气，降低了爆炸的可能性。

工程师米哈伊尔·多戈夫是负责此系统正常运作的监察员，他每周要检测270件设备，包括轮机舱中的所有部件（机械部件、电子部件还有航海部件等等）。在甲板八层以下的轮机舱中，米哈伊尔必须仔细检查海水喷射器，如果系统中流过的海水太少，那么煤灰就可能堆积并阻塞管道，从而中断气体供应，那么船只就会变成一枚水上炸弹。今天，喷射器在全力工作，有足够的气体在流通，中和了可燃油气，灾难避免了。

2007年，纳维昂不列颠尼亚号油轮在北海国家湾石油平台装载原油，抽取原油时剧烈的膨胀崩断了输油管，软管上的安全阀立刻关闭，但是迅速积聚的压力造成阀门爆炸，2.7万桶原油泄漏入海。

浮冰上险停靠

倒计时：三天零6个小时

发明：速动阀

2006年，俄罗斯的工程师们建造了储量1.1万吨的瓦兰迪油港，他们将它放置在离海岸22公里的深海，这里有一段22公里长的输油管道。今天，瓦兰迪油港被危险的浮冰所包围，在此地停靠将成为一大难题。

发明于2003年的速动阀，利用液压技术使船只能够在紧急情况下迅速切断连接。船上的阀门连接到瓦兰迪的输油管，当软管就位时，三只钢爪会将其紧紧固定在位置上。液压油推动活塞将阀门打开让原油流入，如果船需要紧急脱离，释放液压油后强力弹簧会在钢爪脱离前关上阀门，阻止任何原油漏出。

货运官爱德华·舒涅科夫负责原油装载上船，米哈伊尔·考罗夫则协助爱德华进行装载测试。靠港前，爱德华必须先去船头测试阀门的紧急切断程序，以防万一。爱德华给米哈伊尔发信号开始测试阀门，米哈伊尔启动液压装置，就好像船已经与油港相连接。先关闭第一级，阀门必须完全关闭才能切断输送；关闭第二级，钢爪松开，输油管就会缩回油港。接着，连接季莫费古什科号和油港的钢缆会断开来，一切运转正常，紧急关闭完成，之后就可以开始装货了。

2000年1月，里约热内卢的瓜纳巴拉湾，一段向海外平台输油的管道破裂，有超过370万升的石油泄漏到海湾，人们使用三万个浮标阻止其扩散，但收效甚微。泄露的浮油杀死了大量的鱼类和鸟类⋯⋯

装载原油 保证畅通

倒计时：两天零17小时

发明：横流输送管

从海岸连接到输油平台的两根软管长达22公里，油不是从平台泵到船上的，而是先得从海岸泵到平台那里，俄罗斯北部地区的原油都被汇入这个海岸设施内，然后通过22公里的海底管道输入瓦兰迪油港，问题是冰冷的海水可能造成管内石油堵塞，进而造成致命的胀裂。

建造于2008年的横流输送管，能让原油在冰冷的海水中保持温热。在海岸的油库，油泵将油送入特殊的加热器中，使其温度提高26度，更容易流动，热油到达瓦兰迪后进入另一根管道，再次进行加热。通过这样的连续循环流动，原油能够始终保持必要的温热状态。

每小时有800万升原油从输油管中进入季莫费古什科号的储油仓，这对货运官爱德华·舒涅科夫来说是关键时刻。船员们一边全速装载，一边依靠两艘破冰支援船——托博伊号和瓦兰迪号，击破正在将船推离油港的浮冰。托博伊号拖船船长黎祖诺夫，每年在瓦兰迪工作7个月。现在他正驾船环绕季莫费古什科号，观察有无泄漏现象，一旦发生紧急状况，必须保证在20分钟内赶回平台。3.5万吨、6.5万立方米、1500立方米，渐渐地七万吨原油被顺畅地装载上船，一滴不漏。

曼哈顿号，人们首次尝试建造可以载油穿越加拿大西北航道的油轮，为了建造它，工程师们改造了一艘普通油轮，为它加上破冰船首。可是，它在1969年冬季处女航时，陷入了一片坚冰中，一艘真正的破冰船不得不迅速赶去援救。

满载原油 成功返航

倒计时：两天半

发明：惰性漆

在北冰洋上，季莫费古什科号的船员们从瓦兰迪油港装载了超过七万吨原油，他们要在不到36个小时内穿越浮冰，回到摩尔曼斯克，将原油卸载到贝劳卡门卡储油平台。在满载时，油轮吃水更深，受到的水的阻力也更大，航行变得缓慢而艰难⋯⋯

发明于1974年的惰性漆，可以被视作是专门对付摩擦力的武器。要知道船体上任何暴露的金属都可能影响航速，船体不仅要面对来自前方冰层的阻力，还要承受从两边传来的挤压力。惰性漆，这种防冰环氧树脂涂层，不仅可以使得船体更加光滑，让轮船与冰层及海水之间的摩擦力最小化，还可以帮助季莫费古什科号轻松穿越冰层，关键是要确保不留下划痕。

位于赫尔辛基的弧光科技造船厂，给众多破冰船喷涂惰性漆的地方，世界上60%的营运破冰船都出自该厂工程师之手。负责监督这项超规模喷涂工作的是造船厂主管尤哈·辛克南，他监管350名船厂员工。在给季莫费古什科号进行喷涂时，工程师们将树脂与硬化剂这两种液体，在45摄氏度下进行混合，然后喷涂在船体表面。当溶液接触到裸露的金属时，温热的溶液会渗入所有细微的气孔，待冷却凝固后就会紧紧贴在船体上，制造出光滑并且极其耐用的表面，能够承受重击。喷涂季莫费古什科号这种规模的船体，需要用去八万升环氧树脂，两天后涂料才能凝固。半毫米惰性漆的作用，相当于一毫米的钢板。异常坚固的涂料，帮助季莫费古什科号突破最后一段冰层，回到开阔的水面。

启程五天之后，季莫费古什科号又回到了摩尔曼斯克海港，为贝劳卡门卡超级定点储油仓补给了原油。季莫费古什科号上的船员们，利用天才的发明击溃浮冰、抽取石油 、遏制爆炸，最终按时完成了使命。工程急救兵胜利了，但是遍及西欧的8.5亿辆汽车加油站以及工厂，依然在渴求着石油。明天，船员们必须再次踏上同样的征程⋯⋯

节选自《DEEP中国科学探险》2013年第8期

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