中国第33次南极考察队部分队员在南极冰盖最高点工作留影。中国南极考察队供图

　　南极秦岭站清洁能源系统全景。中国南极考察队供图

　　王煜尘在中山站维修设备。中国南极考察队供图

　　大约一个月前，中国极地考察国内基地码头人头攒动。“雪龙”号极地科考破冰船搭载中国第42次南极考察队返回上海，历时160天、航程3.4万余海里。

　　作为同批前往南极考察的队员，28岁的太原理工大学博士生刘安国按照工作安排，2月便乘坐飞机回国。这是他人生第一次极地之旅，飞机起飞后，刘安国从机窗眺望美丽的南极冰川，心中惦念着还在极地值守的队友。

　　其实不只是他，在过去22年里，太原理工大学累计30人次入选中国南北极考察队，驻扎极地超3000天。该校极地清洁能源创新团队主持建设了全球首个极地规模化清洁能源系统（中国南极秦岭站新能源系统），并于2025年3月正式投用。

　　在该系统的能源构成中，光伏和风电占整个站区总能源容量的60%。在无风和无日照等极端天气下，保障核心负荷180天纯绿电稳定供电，每年可节约上百吨柴油。

　　消息传回国内，太原理工大学的校园一切如常，但对于极地科学界，这无疑是件大事。秦岭站清洁能源系统成果获国际极地专家、国际南极研究科学委员会前主席金礼东高度评价：一项鼓舞人心的里程碑，标志着中国乃至全球南极科考进入绿色能源时代。国际学术期刊《自然》介绍了该团队牵头设计研发的秦岭站清洁能源系统，诺奖得主、美国国家科学院院士丹尼尔·科曼教授在文中评价：其他科考站应学习秦岭站这一做法。

　　这套系统的研发者，来自一支“年轻”的团队。由中国科学院院士、中国极地研究中心极地清洁能源首席科学家、太原理工大学校长孙宏斌教授领衔的极地清洁能源创新团队，全队182人，有153人是35周岁以下的青年。

　　一支年轻的“国家队”

　　这一创新，源自人类对南极环境污染的担忧。

　　南极是世界尽头的“白色宝库”，之所以令人向往，是因为它代表了地球上一种极致的状态：最纯净、最原始、最孤独，也最壮丽。但这一景象正在变化。

　　作为全球气候变化的“敏感区”和“放大器”，南北极的气候变化广受关注。4月29日发布的2025年《极地气候变化年报》显示，2025年南北极海冰持续处于低位，南极海冰年平均范围、年度最小范围和年度最大范围均为1979年以来第三低值。

　　“能源（供给）在南极是很重要的，作为《南极条约》协商国之一，早在2017年我国就提出了绿色考察倡议。”太原理工大学电气与动力工程学院院长窦银科是团队负责人之一。据他介绍，长期以来极地的极低温、极强风、低压低氧、强紫外线、强地磁等严酷环境，让常规清洁能源技术无法适用，安全问题频发。加之全球范围内缺乏真实环境模拟能力，使极地能源研究长期陷入研究难、测试难、维护难的困境。此前，全球范围内清洁能源装备在南极的连续运行大多不超过半年。

　　从首次踏上南极冰盖，到2025年参与建成全球首个规模化极地清洁能源系统，这条科研路，窦银科走了22年。

　　他第一次去南极，是在2004年。

　　“当时是为了研发海冰厚度传感器，灵感来源于山西引黄工程河道测河冰的技术和经验。”他到了南极才发现，实际问题远比想象的多得多——遭遇海豹咬坏设备、暴风雪冲击、控制箱进水短路，自己带去的9套传感器，没一套可用。

　　“南极是一座严苛的‘极限考场’，我们回来马上就改，改完再去。”为攻克这一难题，2006年窦银科将其作为自己的博士研究课题。2011年，他再去南极，该传感器终于实验成功，之后又在北极顺利安装了4套，“其功能也越来越综合化，从一开始的测海冰厚度，扩展至测冰下环境参数、冰内温度场，慢慢变成了南极冰雪观测站、北极浮标。”

　　“要解决真问题，真解决问题”

　　“2017年我国举办第40届南极条约协商会议并提出绿色考察倡议，核心就是将燃油发电换成清洁能源。”窦银科介绍，践行国家倡议，在自然资源部的组织指导下，由孙宏斌教授牵头，于2023年编制发布《南极清洁能源利用技术十二年发展纲要》。同年，中国南极秦岭站“风-光-氢-储-荷”新能源系统项目获批，太原理工大学成为首席科学家单位，团队成员以青年硕博研究生为主。

　　没有先例可循，没有标准可依，为了让新能源项目扛住极端环境，太原理工大学牵头联合十余家国内优势单位，开启了一场跨学科、跨领域的协同攻关。

　　极寒环境下，燃料电池怎么冷启动？零下40摄氏度，南极的风能把普通风机吹碎，怎么对抗这样的强风？光伏板如何抵抗紫外线和高风速？如何解决风沙对设备的损害？

　　“要解决真问题，真解决问题。”面对技术空白，孙宏斌带领团队立下军令状：必须造出能在南极站稳脚跟、稳定运行的绿色能源系统。

　　“设备一旦运抵南极，一颗螺丝钉都没有地方更换。”孙宏斌介绍，为了把风险留在国内，该系统的设计和运行需要经过实验室模拟、现实类似环境模拟和实地运行三个环节。

　　第一环节，太原理工大学建成世界首个南极极端环境耦合模拟实验室，这是世界范围内唯一能实现极低温（＜-100℃）、极强风（＞60m/s）、飘雪等10种极地场景耦合模拟的平台，填补了全球极地清洁能源实验验证的空白，用数字孪生实现“山西研发、南极运行”。

　　走进该实验室，映入眼帘的便是模拟南极科考站室内环境的“科考屋”，一张实验台和几块监测屏幕，可实时获取极地相关监测数据，而窗外则可模拟南极室外环境，狂风和飘雪让人仿佛真的置身于南极考察现场。

　　“极地新能源系统面临的最大挑战就是酷寒和狂风，在实验室中模拟现实环境来测试设备并获得相关数据会大大提高后续工作的效率和安全性。”窦银科说。

　　“这套新能源系统的意义不仅在于大大减少了南极科考的经济成本，更是在保护南极环境、增强我国南极探索能力上提供了重要保障。”孙宏斌说。

　　秦岭站是中国在南极洲大陆的第五个南极考察站，于2024年2月开始运行。在此之前，中国在40年的时间里在南极洲建立了4个考察站——长城站、中山站、昆仑站和泰山站。

　　孙宏斌介绍，未来这套新能源系统也将覆盖中国其他极地考察站，并将成功的经验复制到更多恶劣环境中的新能源开发利用上，为中国和世界的绿色发展添砖加瓦。

　　除实验室模拟之外，团队还需要在类似环境中进行模拟实验。测试场选址在风大寒冷的内蒙古巴彦淖尔市一个乡镇，“那是荒郊野外，晚上睡帐篷，还有蛇。”窦银科回忆，一个多月的测试中，意外不断。

　　“我们是搞科研的，现场没有工程师，遇到工程问题也要自己解决。”一次测试，工作人员使用燃料电池发电，设计的时候觉得挺简单，但是一接电就出现系统瘫痪，后来发现设备接头不对需要更换，而试验场既远又偏，当地买不到，也无人会安装。

　　没办法，窦银科只得把接头锯下来，开车到数百公里外的城市找人焊接好后，再拿回来安装。好不容易赶回试验场，又发现直流母线压不紧，冒火花，而镇上又没法处理。无奈他又连轴开车赶去外地，采购相关材料、动手打线，再回到测试场安装……

　　还有一次，实验中燃料电池被烧毁，按照计划两天内必须完成测试，为准时完成任务，窦银科领着队员们昼夜赶工，终于赶在第三日凌晨修好，“当时正逢中秋节，所有人都在加班中过节。”

　　2024年9月，该系统在山西太原、内蒙古巴彦淖尔市两地完成联调联试；同年11月，整套装备跨越重洋奔赴南极。

　　冰原上的青春

　　在太原理工大学，每个来到极地监测研究团队实验室的人，都对成员们的极地经历和日常科研工作充满好奇，而每一个前往极地的成员任务又不尽相同。

　　“南极真是地球上的一片净土，很美很独特。”太原理工大学电气与动力工程学院副教授左广宇曾先后参与中国第7次、第11次北极科考，第33次南极科考等极地考察工作，主要承担极地现场观测任务，经验丰富。

　　南北极都去过的他，对环保的感受更加深刻：“2016年我们去北极，船能开到北纬82度，海冰密集，海冰融池也没有那么多。到2020年再去，（海冰融池）就变多了，肉眼可见海冰的融化现象也愈加剧烈。”

　　左广宇回忆，刚去北极时，很少能看到北极熊的身影，一个航次能看到一两只。后来再去时，一个航次可能看到一二十只北极熊，“乘船科考常走冰区，冰变少了，而北极熊又要找到冰面作依托，所以熊与人的活动轨迹就重合了”。

　　他说，南极洲是一片孤立的大陆，没有原始居民。人类在南极的科考活动、衣食住行、安全保障都离不开能源，传统的办法就是用柴油发电，运输成本极高，且化石燃料又会对极地环境产生影响，背离南极科考初衷，“等于说人类又在探索它又在影响它”。

　　“南极有极昼、极夜，太阳能资源比较集中，光、风等可再生能源比较充沛。但要设计适合南极环境的设备，需要很多技术攻关。”左广宇举例，他们研发设计的秦岭站“水滴型风机”，就是经过极地清洁能源实验室极限环境的长期实验，达标后才投入使用，以确保其在极强风下获得更长的“寿命”。

　　95后队员王煜尘2019年第一次去南极，之后的4年中他三赴南极，在极地值守将近700天。

　　“南极科考的内陆队、越冬队、固定翼飞机队我都参加过。”王煜尘说，自己在南极住过集装箱，睡过雪地车，深入南极内陆不能洗澡，水源靠化雪供给。他还曾坐着飞机满南极飞，一天最远能飞1100公里。

　　一次王煜尘接到任务，去一个距离中山站六七公里的目的地，用无人机做厘米级精度的航摄。

　　“路程看起来不长，但南极大陆没有路只有冰雪，还要独自开车翻越两座山。”王煜尘回忆，自己只能靠卫星导航里提前设定好的轨迹小心行进，开车走了一个多小时才抵达目的地。然后，自己架设基站，飞无人机，拍了整整4个小时。

　　还有一次，他和队友前往中山站附近的海边放置验潮站。当时船已离开，他自告奋勇穿上防水衣，跳入海水，将载着设备的无人艇拖到人能步行的航道，向海中放置设备。

　　“海水淹至胸口，感觉凉凉的，我看到一只海豹从腿边游过，听说它有时会把人往海里拉。”这段独特的经历让王煜尘难忘，他抓拍了照片，后来收入了考察队的画册。

　　对于队员们来说，极地的春节最难忘。一次除夕，大家决定在“火锅楼”吃一次火锅。所谓“火锅楼”，是队员们给泰山站起的外号，因为站房外形长得像火锅。

　　饭后零时左右，室外还有太阳，有人提议，出去撒个欢，来个跨年跑。于是站里17名来自不同科研领域的青年人，一同冲出站房，迎着大风，在零下20多摄氏度的南极冰原上奔跑，“那种体验之前从未有过，很难忘。”王煜尘回忆。

　　打造两极最硬核的实践课堂

　　“要解决真问题，真解决问题”，一路走来，面对技术空白，孙宏斌带领团队无数个深夜在实验室灯火长明，科研人员围着测试仪器反复调试，手指冻得僵硬仍紧盯数据曲线，技术路线之争、试验失败的焦虑、严苛的时间节点，成为这支队伍的日常。

　　“我这辈子就做这件事，这只是万里长征第一步。”孙宏斌常以这句话勉励团队，2025年12月，他亲赴南极一线，20天内走访多国科考站，在冰原上收集一手数据，只为让系统更稳定、更可靠。在技术突破之外，他推动校企共建“研究生极地班”，将两极冰原打造成最硬核的“实践课堂”，让国家重大科技项目成为最生动的“育人教材”。该团队累计获得专利40余项、发表论文30余篇。

　　5月的南极，冬季悄然来临。太原理工大学极地清洁能源创新团队的队员们，刚刚完成了第42次南极考察队年初在南极度夏期间的制氢、储氢、燃料电池发电的安装调试，其研发的氢能系统正在为秦岭站即将到来的越冬任务提供保障。

　　中青报·中青网记者 胡志中来源：中国青年报

　　2026年05月15日 08版