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南极科考迎来中国“泰山”

2013-04-30本刊

发明与创新 2013年34期
关键词:中山站昆仑科考

▲11月7日,中国第30次南极科学考察队乘坐“雪龙”号从上海启程奔赴南极。

11月7日,上海的中国极地考察国内基地码头一片欢腾,中国第30次南极科学考察队乘坐“雪龙”号从这里启程奔赴南极,执行为期155天的科考任务。而这次科考的重要任务之一是将建立中国第四个南极科考站“泰山”。

报道称,泰山站将位于我国中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地,距离中山站约520公里,海拔高度约2621米,同时能覆盖格罗夫山等南极关键科考区域,是一座南极内陆考察的度夏站。“这是我国极地考察史上的又一个里程碑。”此次南极科考队领队、首席科学家刘顺林表示,我国已在南极建立了长城站、中山站、昆仑站,泰山站的建立将进一步拓展我国南极科考的领域和范围,拓展我国海洋事业发展的战略空间。

目标功能定新址

泰山是五岳之首,在中国历史上具有非常重要的地位,并被联合国确定为世界自然与文化遗产,在国内外享有极高的知名度。“在此前昆仑站的全国征名活动中,‘昆仑’排名第一,‘泰山’排名第二,这次我们便选择了‘泰山’。”国家海洋局极地考察办公室主任曲探宙介绍了“泰山”的由来。

相对于第四座南极科考站的命名,泰山站的选址从四个预选区域到最后敲定为南极内陆伊丽莎白公主地则经历了严谨的科学论证。2012年12月,“雪龙”号科考船到达历史最南纬度——南纬75度01分,第29次南极科考队首次对泰山站开展选址工作考察调研。在选址过程中,考察队员在选址区域进行埋设南极测量控制点、搭建气象观测设备、航飞摄影、淡水湖面积和深度测量、地质调查和动植物调查等工作,为新建站选址提供了科学依据。

第29次南极科考队副领队、昆仑站队队长孙波介绍,内陆选址建站的主要目标是为中山站通往昆仑站、格罗夫山地区、埃默里冰架接地线区域和查尔斯王子山地区考察提供中继支持和应急保障,发展和改善航空地面支撑能力,巩固和强化我国在东南极冰盖典型区域基础设施的战略布局,满足南极科学发展的需求,并为辐射至包括查尔斯王子山等南极地区科学资源开发利用,提供支撑保障条件。

同时,内陆选址建站要具备地面运输中继站的功能,为物资储备、转运作业提供坚实的基础设施保障;具备应急救援保障的功能,为人员应急避难、冰盖车队应急维护、飞机应急备降等提供支撑保障功能;具备航空保障支撑功能,可以满足中山站至昆仑站等地区间长距离飞行航线的气象保障、飞机转场加油及维护等地勤设施的支撑条件;具备通讯及数据传输接力站功能,有力支持中山站至昆仑站等地区间的无线电通讯、天文台大量观测数据微波实时传输,提供电力设施低温环境运行保障条件。

从实现新建站的目标和主要功能,以及新建站的技术方案可行性、长期运行维护性出发,我国第四个南极科考站最终选址为距离中山站520公里的中山站到昆仑站沿线。

排除万难建“泰山”

南极是世界各国科学家共同向往的科研圣地,然而,它特殊的地理位置和极端恶劣的自然条件给前往这片冰雪大陆进行探索的科考人员带来了极大挑战。新站选址确定后,泰山站的建设更是困难重重。

首先面临的问题是运输危险,后勤不易。在1400万平方公里的冰封大陆上,人类设立的53个科考站显得那样孤立、渺小,站与站之间的道路,一场暴风雪过后就会被掩埋。即使有了现代运输车辆,在南极外出活动仍不乏风险。

“队员出发前都做好了最坏打算。我自己就亲身经历过好几次险情:车在冰面上走,把冰面压裂了,差点掉进冰窟里。”国家海洋局极地考察办公室综合处处长夏立民说,泰山站距离中山站的520公里路况复杂,好的导航十分重要。去年在第29次南极科考中,就有队员在此路段掉进冰裂缝,十分惊险。因此这次科考的一项必要程序,就是专门为泰山站建设队伍进行导航和站区测量。

科考发言人也介绍,着眼于泰山站的建设,随船运去的重卡和皮卡将承担建站过程中的物资运输工作,配合之前的挖掘机和装载机共同作业。南极作为地球上海拔最高、温度最低、风速最大的大陆,对机械的可靠性与安全性有着特殊要求。而缺氧、强紫外线辐射等极端环境也会引发工程机械难题。此次南极科考保障用车,要通过耐寒实验等150项性能测试。而且要携带除发动机外的各种易损配件,并在智利设立了配件补给点,以应对更为复杂的维修保障。

由于南极气候恶劣,人员意外伤害频繁,除了日常外伤以及胃病、口腔溃疡、牙疼等呼吸道和消化系统疾病外,还有心脏病、中风等突发疾病。2010年1月,中山站一位工程师发生机械意外挤压事故,造成肠、肝、腹壁肌肉、腹筋膜断裂,腹腔大量出血,生命垂危,最后紧急送往澳大利亚进行手术才挽回生命。

▲南极特殊的地理位置和恶劣的自然条件对机械的可靠性与安全性有着特殊要求

泰山站建设的第二个问题是工力有限,要求苛刻。南极考察站设计与国内的建筑设计有很大不同。首先是安全保障,南极的建筑必须能够抵御极端恶劣的环境。高达每秒几十米的大风、低至零下80多摄氏度的极寒、能够掩埋整个站区的风雪,都使南极考察站随时处于危险境地。而在南极施工,物力有限,工地规模不能太大,建筑却要“麻雀虽小,五脏俱全”,设施要满足所有的日常需要,这两者之间的矛盾是建站最突出的困难。

此次泰山站的主体建筑建设任务由宝钢集团承担,28名工程队员将在40天内完成410平方米的泰山站主体建筑搭建任务。为了保障泰山站搭建工期,工程队员曾在上海进行了泰山站的预搭建,耗时近40天,要在南极高海拔、严寒等恶劣环境下也用40天完成搭建,工程队面临着严峻考验。按计划,泰山站将于今年底开建,2014年2月初建成。

另外,南极科考站建筑设计上还必须人性化,化解人类长时间驻守的孤独、烦闷等心理压力,并且对环保、节能有着极高的要求,这不仅能降低运行成本,也是对人类最后一块净土负责。2011年中山站扩建采用的外围护保温,以及发电余热回收等技术,让中山站的节能水平达到世界领先。

近十年来,中国南极考察站的设计、建设和后勤力量持续发展,已经具备了丰富的经验。极地建筑专家、清华大学极地建筑研究中心主任张翼说,中国南极考察事业开始腾飞,底气就来自于中国南极建设能力的提升。此次科考的主要任务除了新建泰山站外,科考队员还将前往维多利亚地的罗斯海地区,为我国第五座南极科考站选址。(本刊综合)

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