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如何打造一座极地科考站?

11月1日,中国第40次南极科学考察队出征,踏上为期5个多月的科考征程。本次考察将建设的罗斯海新站成为此行亮点。

 

我国第五个南极科考站

中国南极罗斯海新站

昨日,我国南极科考任务首次由3船保障,“雪龙”号和“雪龙2”号从上海出发,“天惠”轮货船从张家港出发。

“雪龙2”号

早在6年多前,2017年2月13日,罗斯海区域优化选址作业全部完成。选址队队长由同济大学环境科学与工程学院副教授陆志波担任。

 

作为地球上最稀缺的自然空间之一,南极是解答诸多科学奥秘的“金钥匙”。极端环境中生态系统的演化独特神奇;深冰芯是研究地质历史时期气候变化的宝贵样本;南极冰盖的状态直接影响着全球气候变化和人类环境……南极的科研价值无可替代。

南极美景

为了通过科研手段充分认识和了解南极,更好地保护和利用南极环境,中国陆续在南极洲大陆建设五个科考站,分别为长城站,中山站,昆仑站,泰山站,罗斯海新站。

中国南极长城站(1985年2月建成)

中国南极中山站(1989年2月建成)

中国南极昆仑站(2009年1月建成)

新建科考站坐落于罗斯海沿岸区域,罗斯海是南大洋深入南极洲形成的一个边缘海,是人类通过船舶抵达南极大陆、前往南极点的优选路线,也是研究气候变化对南极乃至全球影响的重要区域。

新站主体设计为南十字星造型,设计理念源自郑和下西洋使用的南十字星导航。

中国南极罗斯海新站,采用南十字星造型

 

中国南极罗斯海新站

《郑和下西洋》对灯笼骨星(南十字星)的描述

新站为常年考察站,建成后可满足80人度夏、30人越冬,规模将达5500平方米,辐射科考范围300—500公里。建站工作主要内容包括站区建筑布局、设施布置、工程运输装备和航空保障系统完善、科考观测设备设立等。

中国南极罗斯海新站

中国南极罗斯海新站

 

科考站是如何建成的?

在南极,常年零下50度,150km / 时以上的风力大得可以把人刮跑,一年中有3个月都见不到太阳。这样恶劣的环境,科考站究竟是如何建成的?

如南极中山站地处南极圈内,位于东南极大陆拉斯曼丘陵地区,该地区年平均温度在零下20°℃左右。

其外部围护结构中间为300 mm钢结构构造,外层为I00mm厚聚氯酯夹芯彩钢板,内层为l00mm厚岩棉保温板.为解决局部节点的缺陷和材料自身收缩等问题.对围护结构、屋面保温结构、门窗节点、地面与墙面节点等进行了控制。

中国南极中山站

经过了20多年的改造升级后,拥有包括办公栋、宿舍栋、气象栋等各种建筑15座,室内全年26℃,俨然一个舒适惬意的工作生活区。

中山站室内

2014年2月,泰山站正式建成。建成后,添加了固定翼飞机冰雪跑道,配备400吨级内陆运输车队设备,为昆仑站的科考提供后勤支撑保障。

 

中国南极泰山站

泰山站建站任务由宝钢集团完成,历时45天,可见预制装配式集装箱式的建筑方法,防风防雪的建筑结构,严格的保温气密要求是南极建筑设计的基本条件。

中山站、长城站、昆仑站的站房建筑设计工作,清华大学建筑设计研究院都有参与。研发了绿色装配式住宅及超低能耗建筑技术——清大房屋夹芯模块房。

 

各国科考基地

目前,世界各国均投入了大量资源探索极地,已有20个国家在南极洲建立了150多个科学考察基地。

各国科考站也颇具看点。

德国诺伊迈尔三号站外观极具未来主义感,由16条腿支撑着,看上去就像《星球大战》中的飞船。窗外的景色只有无尽的冰雪,宛如一张平坦的白色毯子,向各个方向扩散开来。

德国诺伊迈尔三号站

德国诺伊迈尔三号站

作为巴西在南极的唯一科考站,Ferraz Antarctic 南极科考站位于南极乔治王岛,于 2020 年建成。可容纳约 60 人,用于科学研究和人员生活,包括办公室、实验室、宿舍、厨房和餐厅等。它显著利用了集装箱的可移动和快速搭建优势,但考虑了科研功能和特殊环境,不仅仅是居住用途,还包括海洋学、气候学、生物学、地球物理学研究。

巴西Ferraz Antarctic 南极科考站

9.1 米的上层包含卧室、公共服务、餐厅,高度近 6 米的中间层用作实验室、操作室和维护区,2.5 米高的区域则作为整个考察站的中央仓库和车库,此外还设有视频会议室/礼堂、图书馆和客厅等。

巴西Ferraz Antarctic 南极科考站

建筑的高度还可随着气温和冰层融化情况进行调整,这样的设计不仅让环境更舒适,还能最大程度减少对附近野生动物的影响。

巴西Ferraz Antarctic 南极科考站室内

 英国人在南极盖的会“行走”的最抗冻房屋 :哈雷6号英国南极研究站。

哈雷6号英国南极研究站

建筑师休·布劳顿及AECOM建筑设计公司设计,加利福特·特里建筑公司建造。

建造中的哈雷6号英国南极研究站

哈雷6号英国南极研究站外观看起来就好像从科幻电影中走出来的战舰,位于130米厚的布伦特冰架上。房屋由八个模块组合而成,采用坚固的钢结构制造,并包覆在高度绝缘的复合玻璃钢面板中。每个模块有液态支撑腿,腿上还带有类似滑雪板的装置。排成一条直线,像火车头一样拼接起来,垂直盛行风的方向,这样避免暴风雪掩埋。

哈雷6号英国南极研究站搬迁

宿舍、厨房、医务室,还有健身休闲和读书室,生活设施也应有尽有。

哈雷6号英国南极研究站生活场景

 

中国科考队的极地生活

科考队员在南极的生活让人好奇。

泰山站建成前,从中山站到昆仑站只能开车,1250公里的路途上,需要克服零海拔到4000米海拔的气候变化,以及复杂的冰雪路面。担任这一艰巨任务的是内陆队,需要完成巡天望远镜的安装调试及深冰芯钻探,全程要在南极内陆高原极昼极寒的条件下工作两个月。

由于雪地车每天只能行进不到100公里,需要约20天才能抵达昆仑站。日常生活必须因陋就简。队员们使用临时厕所,用2片湿巾“洗澡”,提前预热冷冻食物,缩短加热时间。

南极科考队临时厕所

不过,再艰难的环境下,中国人也有生存的智慧和勇气。

科考队队员坚强、乐观,虽然环境严苛,也不乏温带难得一见的盛景:极地动物近在咫尺。

赵勇 第33次南极考察中山站越冬站长

“种菜”天赋深入基因。借助LED植物照明,嵌入式温室控制系统等技术,每月60公斤的新鲜蔬菜瓜果,中国科考队实现了“蔬菜自由”,有效减少了因蔬菜摄入不足引发的疾病。

中国南极科考队实践种菜,自力更生

中国科考队的伙食之好,不负美食国度的美誉。

希望中国南极科考队考察圆满成功,队员安全无虞。向完成艰巨科研任务的科考队致敬!

2018年12月中国第35次南极科学考察队内陆队合影

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标签:极地科考中国南极科考站

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