很喜欢南极来着，所以听了一次国家南极科考内陆队的负责人给我们这些无所事事大学生开的一次南极科考方面的讲座。在听到21次南极科考中内陆队寻找南极Dome A点的故事的时候激动不已。事后就有了写点关于南极的文章的想法。

本文为原创文章，基于（自己写的交作业用的）论文《南极探索中交通工具演变研究》改写而来。

摘要

自1773年以来，南极探索从船只开始演变，在漫长的发展岁月中，经历了从风帆时代的三桅帆船到蒸汽动力船只到今日的极地考察破冰船。1821年人类第一次登陆南极洲的陆地后，也从基础的行走用雪鞋、滑雪装备、动物雪橇到当今的极地雪地车、极地改装飞机。这种交通工具的变化使得人类探索南极的效率发生了惊人的变化，也使得南极洲探索历程被分为截然不同的英雄/机械的两个发展历程。综合分析认为，在科技生产力后，对南极洲的探索得到了进一步的提高。

关键字：南极探索历史 交通工具 演变与发展

南极探索中交通工具演变研究

4月23日，本文作者有幸听取了中国极地研究中心的李院生教授主讲的一场讲座。讲座上介绍了中国几十年以来南极科考以来取得的成就以及考察时的一些日常轶事。在讲座的过程中，笔者对南极科考中所使用的交通工具产生了极大的兴趣。毕竟在人类第一次踏上南极的大陆的时候是不会有雪地车和直升飞机的。于是这篇文章由此诞生。本文以海洋、陆地、空中三个方面为章节，以时间为线索，梳理了200年来人类向南极进发时所乘坐的交通载具。

1 海洋

南极洲居然是被南大洋的包围的（完全不稀奇

1.1 引言

众所周知南极洲是一块被南大洋包围的陆地，所以早期欧洲航海家进入南极洲的唯一方法就是乘坐船只。他们有些乘坐古老的三桅帆船徘徊在西风带的边上，在冰山和暴雪之间望洋兴叹。后来机械动力用于探险船只以后，探险家们才能有效率地进入南极圈内对大陆、冰架进行系统地调查。现代地极地科考队大多乘坐远洋破冰船进入南极，还有少数队员乘坐改装飞机进入南极。这一节将分为帆船、蒸汽风帆混合动力船只，内燃机动力船只以及专用破冰船进行介绍。

1.2 帆船1.2.1 三桅帆船(Braque)

图1 画家笔下的HMS Resolution 和HMS Adventure

HMS 决心号(Resolution)和HMS 冒险号(Adventure)有历史记录以来第一次有船队进入南极圈内的船只。在1773年，James Cook和他的船员在地球极南的地方进行绕洋航行,以求发现传说的南大陆。决心号和冒险号曾经设计为商业运煤船，在被英国皇家海军采购后改装成小型风帆战船(Sloop-of-war)，主要用于科学考察。这种三桅帆船在风帆时代十分盛行，是当时船只的主要船只。包括法国著名的南极探险船星盘号(法语：La Coquille)（1840年法国第二次南极探险）还有其他的一些船只。

这两艘三桅帆船全木制打造旧式自重吨位336和462吨重，大约分别搭乘80和120多人。这种帆船主要使用的动力是变化的海风。船员们通过改变帆的朝向使船的受力方向改变从而控制船的走向。所以这样的船有时会面临动力不足的问题。同时木船的生活环境恶劣，并不能有效地抵抗南极周边急促的西风和危险移动的冰山，给船员带来诸多不便。由于当时缺少有效的手段，决心号曾三度进入南极圈，但始终因为天气恶劣等原因返航。

更大吨位的小型风帆战船也在后来的远洋探险中被采用。例如在1820年有文献记载的俄罗斯船只东方号(俄语：Восток)与和平号(俄语：мирный)就是第一次记录南极冰架的船只。东方号的吨位达到了900吨，和平号是补给支援船，吨位也有530吨。

1.2.2 双桅横帆船(Brig)与独桅纵帆船(Cutter)

这两种船都是较小的船，自重一般不会超过400吨。虽然是这样，但是图拉号(Tula)和活泼号(Lively)组成的英国船队在1831年记录了许多南极的岛屿。这种船非常轻便，但是比较容易被狂风所影响。

1.3 蒸汽风帆混合动力船1.3.1 早期的蒸汽三桅帆船

HMS 埃利伯斯号(Erebus)与HMS恐惧号(Terror)是两艘早期的蒸汽风帆船。埃利伯斯号1826年建成，恐惧号1813年建成。它们同时参加了1839-1843年英国罗斯南极探险。那时的蒸汽机只作为辅助动力使用，仅有30匹的动力。

1.3.2 蒸汽全帆装船(fully rigged ship)

HMS挑战者号(Challenger)（1858年第5代命名）是一艘船用蒸汽机的全帆装船。这艘船在当时是澳大利亚（英国）的旗舰船只。这艘船旧式自重1465吨，是一艘珍珠级护卫舰。这艘船在参加一项环球性的海洋研究（1872-1876）时曾穿过了南极圈附近。这说明当时的蒸汽船已经较为先进，但在南极探索方面仍未迈出关键的一步。

1.3.3 蒸汽三桅帆船

南极号(瑞典语：Antarctic)是一艘装有蒸汽机的三桅帆船。当时在1871年在挪威建造。最开始时是捕猎海豹的渔船，后来经过改装后提供给瑞典南极远征使用。当时的蒸汽船由于技术限制在19世纪中期才进入水运运输主流，并且由于蒸汽机技术不够成熟，动力仍不能完全满足远洋航行需要，故当时的远洋船只仍会在船上安装风帆来提高船只的速度。19世纪40年代时，采矿业的迅速发展以及船木原料的缺少，越来越多的船只开始使用钢铁来修造龙骨和船身，这使得船的重量有所增加，抵抗撞击的能力也变强了。这对极地探险来说有一定的好处，就是船只整体的安全性增加了。

南极号在1895年首次成功踏上南极的大陆，但是没过几年却折戟于冬季的海面结冰中。最终因浮冰的破坏下，被迫沉没。

RV帕特里亚号(Belgica)也是同时期的一种三桅帆船，这艘船自重有限总注册吨位为263吨，但是是一艘龙骨木制，外壳包铁的捕鲸船。这艘船的螺旋桨可以升降以脱离海面，推测有可能对避让复杂海情有一定的作用。船上还有一种特殊的弓(Bow)来驱动船只来破开冰层。

RV帕特里亚号曾在比利时第一次南极探险即1898年时被困在南极的冰层中。他们被迫在南极度过了冬天。但是在第二年春季他们成功脱险破开了冰层。虽然是用炸药炸开的。

RRS 发现号(Discovery)是一艘专用的，特别为南极南极探险研制的一艘蒸汽三桅帆船。同时也是最后一艘在英国制造的传统木制三桅帆船。与以前皇家海军船只(HMS)不同，这艘船是皇家科学考察船(RRS),在1901-1941的南极发现远征中发挥了重要的作用。

发现号1900年下水，总注册吨位为736吨，燃煤的多冲程蒸汽机的动力达到了450匹。

1.3.4 蒸汽前桅横帆三桅船(Barquentine)

图2 卡在冰缝里的坚忍号

坚忍号(Endurance)是一艘特别的三桅船。它虽然是全木制，但是制造得极为坚固，可能是有史以来最坚固的木船。特制的材料加上特殊的构型设计使得它能利用船重破冰。最开始坚忍号是用于在北极航行的游艇，但它在1912年下水后很快改装并被投入南极探险的活动中。然而由于失误，这艘船在破冰进入南极的过程中陷进了一片碎海冰组成的区域中，被冻住后被结冰的压力压碎并下沉。

1.4 专用破冰船1.4.1 早期的破冰船

早期的破冰功能基本是军舰承担。后来才专门在前舱和两舷增加专用的压水仓以增强破冰能力。有些舰只的航行节数较大，自重也较重，就采用反复加速冲撞冰层的方法来破冰。另外遇到较厚的冰层时，就采用将船头冲上冰层并向压水仓加水，用庞大的重量压碎冰层。两舷的压水仓用于开出航道后，假使碎冰卡住后通过注水左右摇晃以压碎两侧的冰层。

在某些极端情况下，有些船只会采用热水解冻冰层的方法，还有些利用炸药来炸穿冰层以求脱离困境。

1.4.2 全钢制破冰船

以英国皇家科学考察船为例，在1901年制造了最后一艘木制破冰船即发现号后不再生产木制船只。1926年新一代的的破冰船RSS 威廉科斯比号(William Scoresby)是一艘专门为南极水域进行科学研究的船只。这艘船已经具备了现代轮船的基本外观，只是那是还没有涂上鲜红色的外漆。

威廉科斯比号的总注册吨位为324吨，航速大约在12节。虽然不算是很大的船只，但是在那时的远洋探索中一般由海军支持。所以随行会有许多海军的舰艇护航，有些科考任务也由海军承担。

图3 RSS Discovery Ⅱ在航行中的样子

RSS 发现2号(DiscoveryⅡ)是一艘1925年制造的破冰船，在南极任务上执行与威廉科斯比号相似的任务。这艘船还是用煤-蒸汽动力，但是在当时已经是比较成熟的技术了。

1.4.3 柴油电动破冰船

俄罗斯因为国境内没有不冻港，需要在北极开辟出北海航线，所以需要强力的破冰船。所以在前苏联时期，在破冰船的研究方面苏联一直走在世界的前列，造出的破冰船也是数量最多的。苏联人甚至在后来研制核动力的破冰船，这在现在也是绝无仅有的。然而苏联人由于政治原因在1955年才开始自己的第一次南极调查。但是他们的船只装备很好。

鄂毕(俄语:Обь)号是一艘在1953年建造的专业破冰船。它的在排水量（非总注册吨位）为12500吨（满载）自重应该在5000吨左右。这艘船使用的是柴油电力，4台大功率的柴油发电机带动螺旋桨推进。船尾的螺旋桨是特别研制的并通过了北极冰撞击的测试。船身在吃水位设计了一个8°的倾斜，以保证船头在破冰时能冲上冰层。此外，这艘船的船尾还修建了一个直升机停机坪以供南极考察队员登陆与运输。以后的南极科考船也大多会搭载直升机以适应各种各样的需要。

实际上第一艘柴油电力破冰船是瑞典的聚物号(Ymer)，1934年造。但是这艘船并没有参加极地探险中去，也不能停直升机。各国在当时也有自己顶尖的破冰船比如美国、加拿大海岸警卫队的USCGC、CCGS的“风”级破冰船。但是由于篇幅所限不再一一介绍。

1.4.4 现代破冰船

图4 雪龙号和企鹅可爱的合影

中国的雪龙号破冰船也是采购自前苏联（现乌克兰）的破冰船并改装使用的。1993年中国低价购入后首航于1994年。雪龙号的的设计水平大概为20世纪中后期的水平。雪龙船的总排水量21250吨，船长167米，宽22.6米，满载吃水9米，最大续航能力为12000海里，最大航速17.9节，抗风能力为12级以上，能以2节的速度连续破1.2米厚的冰（含20cm的雪）。船上拥有较为齐备的导航仪器设备和气象观测设备，备有工作小艇和直升机，设有游泳池、健身房、图书室、卡拉OK设备、洗衣房，定时开放，除了完成极地运输外，还可根据需要为科考提供全方位的立体服务。

2019年4月底中国自主研制的雪龙二号正式试航，马上就要参加2019年底的南极科考活动了。在中国极地研究中心的网站上能看到更多的详细信息。

2 陆地2.1 引言

1895年在南极号第一次踏上南极洲的大陆时，新的目标出现了：那就是人们必须跨过冰山和雪原才能完整地探索南极洲的土地。特别是挪威极地探险家罗尔德 阿蒙森(挪威语：Roald Engelbregt Gravning Amundsen)和英国极地探险家罗伯特 斯科特(Robert Falcon Scott)之间的1912年南极点争夺战更是体现了向南极洲内陆挺进的困难。为了提高效率人们绞尽脑汁，创新科技。最终机械化的时代来临，狗拉雪橇的时代完结。这一节将从人力、动物、机械、现代专用雪地车进行介绍。

2.2 人力2.2.1 滑雪

图5 美国现代滑雪者挑战南极18米冰川

最早登陆南极大陆的人们发现最有效率的移动方式是滑雪。这里的滑雪并不是旅游常见的高山滑雪。而是一种较为危险的越野滑雪。在南极滑雪必须要面对崎岖不平的雪坡还有时隐时现的冰缝。天气不好的时候更容易受伤。

2.2.2 步行

图6 传统工艺制作的雪鞋

在南极积雪厚的地方需要利用一种雪鞋进行步行。这种鞋的鞋底很大，能增大人脚底接触积雪的面积。这样在行走的时候就不易陷进雪中。以前的雪鞋大多用绳子和木条绑制而成，现在多使用塑料和碳纤维制成。

2.2.3 人拉雪橇

在条件不好时，甚至需要人力拉动作为运载物资的雪橇。比如斯科特就在探险队的矮马死绝后被迫使用人力拉动行李。

2.3 动物雪橇2.3.1 雪橇犬

图7 古时至今都还有用的动物雪橇

由于欧洲北部冬季也十分寒冷，挪威人、纽因特人很久以前就开始训练狗拉雪橇了。在南极探险时代，西伯利亚哈士奇还有阿拉斯加雪橇犬被广泛运用到狗拉雪橇中。雪橇犬的外皮毛很厚，皮下脂肪丰富，非常有利于极寒天气下的生存。而且狗的食物来源较杂，不需要特地准备食物。

2.3.2 雪橇马

马作为交通工具有很长的历史了。在冬天，只要把马车换成雪橇就能快速地在雪地上奔驰。西伯利亚地矮马是最优秀的雪橇马，这种马比较矮小，但更容易保留热量，在极地的恶劣条件下能增加生存率。然而马吃的草料需要特别准备，且对极端条件的应对上不如雪橇犬。

2.4 机械雪橇2.4.1 早期实验品

英国探险家罗伯特 斯科特曾经引进过一种新研制的机械动力雪橇。但是容易发生故障，而且燃油会被冻住。在斯科特著名的南极点死亡之旅中，英国科考队的机械雪橇有一架掉进海里，另一架发生严重的机械故障无法继续前进。

2.4.2 雪地摩托

1928年，美国探险家理查德 伯德(Richard Byrd)的第一次南极考察中，首次测试了这种新型的机械。早期的雪地摩托由汽车改装，工程师通常将后轮改装履带，并在前轮安装滑雪板。并在燃油中添加特殊的抗冻剂。而我们熟知的流线型类似水面摩托艇的设计是在20世纪中后期才出现的。

2.4.3 拖车雪橇

有一种大型的雪橇本身没有移动能力，像火车的车厢一样用来装载人员和货物。当需要移动的时候就用雪地车进行牵引移动。

2.5 雪地车2.5.1 早期拖拉机(Tractor)

在经过美国人的雪地车打滑的惨痛失败后，各国工程师意识到履带才是雪地与冰面上最好的行进方式。于是履带式的拖拉机被首先运用于货物的拖拉和运输。这种履带车加大柴油机的组合也在后来成为一体式厢式雪地车的师祖。

2.5.2 现代大功率牵引机(Tractor)

图8 南极麦克默多科考站的一辆大型牵引车辆和货物雪橇

后来的拖拉机并不是普通人印象中的农用拖拉机。这种机器应该被译作更标准的牵引机。在极地探险中，通称雪地车。这种机器功率大，用于牵引其他移动拖车。美国卡特(CAT)公司研制的雪地车在世界上属于先进水平，被各国广泛使用。我国科考队的雪地车主要是德国产的凯斯鲍尔(pistenbully)，虽然产量不及CAT但是性能也非常好。

图9 德国PB系列的一种雪地车

PB-300(Pisten Bully–300/600polor)各种泛用车型在各国的科考队都经常有出现。除了日本昭和基地有他们自己的61式雪地车，其他各国都用这种通过能力很强的雪地车。这种雪地车大约可以拖动30吨左右的物资，而且越野能力很强。

而CAT的泛用车系，虽然越野能力一般，但是能拉60多吨货物，有些还有拖装吊车和其他大型机械。

2.6 基建机械

大致普通的挖掘机，推土机，吊车等建筑大型机械只要稍微注意燃油结冻的问题就可以直接在科考站的建设中使用了。

3 空中3.1 引言

1928年第一架飞机在南极降落。从此英雄探索南极的时代已经结束，新的科考南极的新春即将到来。在这之后南极的探险几乎多使用重型且可靠性高的机械。1901年发明的飞机由于自身移动的优越性，在经过评估后，很快加入了南极科考的大军。这一节主要以时间与机种划分空中的飞行物。

3.2 热气球与飞艇

在风帆时代就曾经有人想过用热气球来探索南极，然而这类飞行物体积巨大，不易控制方向，且起降复杂，不适合作为探险使用。再加上南极洲地处偏远地带，补给不易携带。绕南极洲地西风由于没有陆地阻挡，经常在南大洋掀起风暴。所以鲜有人尝试这一方法。

3.3 早期的测试机3.3.1 单翼飞机

图10 现存的福特 Trimotor样机（2014）

由于20世纪40年代发现双翼机不利于性能的提升，在1928年美国第一次南极南极中理查德 伯德科考队就携带了三架单翼飞机。一架福特4-AT-E Trimotor运输机，一架FC-2W2的水上飞机，还有一架Fokker Universal单翼飞机。最开始他们的飞行高度不够，难以飞到南极高原来采集地理影像。后来飞行员抛弃了一部分燃油和一些应急物资来减轻飞机的重量。最后他们还是成功了。

福特制造的这一种飞机是当时比较常见的飞机，在各种民航飞行重被广泛利用。工程师把飞机中的大部分地方改造为副油箱以支持远程飞行的需要，并在机翼结冰问题上做了一定的改善。

3.4 普通飞机3.4.1 小型客运飞机

南极最开始是没有机场的。但是实际上南极冰层十分结实，只要将起落跑道修缮平整，并去除一定的积雪，是可以满足初步机场的需要的。所以一般的飞机在天气条件允许的情况下也能在雪地机场降落。

3.5 极地改装专用机3.5.1 普通改装机

道格拉斯公司(McDonnell-Douglas Corporation)的双发螺旋桨机因为需要的滑道较短，抗风能力较强，被选中为南极航线的运输客机。这种飞机将起落架改装上滑雪板，以便在雪地上起降。

图11 降落在昆仑站附近的雪鹰601号

中国最近购入了一架BT-67飞机。这种固定翼飞机是巴勒斯公司基于二战时期性能优良可靠的道格拉斯C-47运输机设计的。现在这架飞机经过极地改装后命名为雪鹰601号，在一定程度上担任空中考察、物资运输等专业任务。

3.5.2 水上飞机

某些型号的水上飞机在改装滑雪板之后也可以在海面和极地大陆间往返。

3.5.3 直升飞机

图12 停泊在雪龙号上的雪鹰号

俄制Ka-32直升机是雪龙号科研考察船携带的一种直升机。这种飞机适合在营地与破冰船之间运送货物。同时在救援、突发事件时有着不可替代的作用。（现于2011年坠毁）

4 小结

经过几百年来的发展，今天人类探索世界的工具变得有效而快速。当年人们对南极的恐惧也好，如今现代人对南极的崇拜也罢，其实都是世界前进的精神动力。未来探索未知的领域，科学工作者在各种各样的领域付出了太多。人类不仅仅是在南极洲上洒下了热血的汗水，在物理实验室里的微小粒子内，遥远星系的宇宙飞船上都有着不可磨灭的贡献。

风帆时代的勇气为我们打开了新世界的大门，而机械时代的探索则为我们描述了一个客观美好的新大陆。这里的人们因为有了高效的交通工具才使探险变得方便。而这些机械的开发动力最先也的确来源于人们最初的愿望。于是在不断增长的好奇心和行动力间，人们终于实现了对南极洲的和平开发。

综上所述我认为在人类探索发展世界的历程中，适当的的工具是不可少的。并且这些工具会随着使用者的进步而变得越来越先进。不仅是南极探索才是这样，只要是涉及到人类社会进步的事情都是如此。

参考文献

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[14] Kemp, ed., P. (1976). The Oxford Companion to Ships & the Sea. Oxford University Press. pp. 876. ISBN 0-1921-1553-7.

注：本文的参考文献大多从维基百科转引，然后各种语言的都有，选填了几条比较重要的文献。希望各位文献大佬不要来细查我的参考文献的来源……因为光是整理资料就耗了我挺久，希望大家见谅。