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2019年11月17日 星期日
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中国三大冰雪基建闪耀南极

2019-3-26 9:35:30 作者:张保淑

历时131天、4次穿越西风带、纵横3万余海里,中国第35次南极科?#32423;?#36817;日回归上海码头。他们的归来不仅受到社会各界的热烈?#38431;?#32780;且激发了民众对南极冰雪大陆更加浓厚的兴趣。

连日来,科?#32423;?#21592;们陆续回到原来工作岗位,进一步梳理总结此次科考和取得的成就:在东南极冰盖开展航空地球物理遥感观测,在南大洋阿蒙森海开展海洋综合调查,在西风带海域成功布放中国首套监测浮标……这些“硬核”科?#25216;?#33719;得?#21335;?#20851;数据无疑将中国南极科?#38469;?#19994;推向新的高?#21462;?/p>

与科考成就相映生辉的是中国科?#32423;?#22312;南极开展的基础设施建设工程,它们服务于中国南极科?#38469;?#19994;长远发展,有着重大价值?#25237;?#29305;重要性。

“难言岛”新站建设大力推进

在南极罗斯海特拉诺湾,有一个面积约70平方千米的?#28023;?#36825;里常年刮着六七级的大风。传说,曾有几名极地探险家在此受困并挨过了整整一个严冬,历经了难以言表的磨难,这里因此而得名“难言岛”。

虽然气候条件较为恶劣,但是该岛却是得天独厚的科考热土。它所在的罗斯海是南大洋深入南极洲的一个边缘海,是地球上船舶所能到达的最南部海域之一,分布着多座著名火山和南极最大的罗斯冰架,被喻为研究地球系统中能量交换、物质交换和圈层相互作用、理解全球气候变化的“天然实验室”。

独特的科?#25216;?#20540;使该地被确定为中国新的南极科考站选址地。2017年2月,中国第33次南极科考期间,中国科?#32423;?#21592;乘直升机登?#28023;?#36827;行了测绘制图、地形勘探、地质调查、采集取样等作业,获得气压、温?#21462;?#28287;?#21462;?#22826;阳辐射等翔实数据,为新站建设做好了充分准?#28014;?018年初,第34次南极科考期间,搭建起临时卸货码头,把建筑工程车辆?#22270;?#35013;箱等运输到岛上?#21208;?#21306;域。科?#32423;?#21592;经过连续20多天施工,完?#38378;?#26032;站奠基工作并搭建了临时建筑,实现了发电、通信、海水淡化等功能,为新站进一步建设奠定了基础。

对第35次南极科?#32423;?#21592;来说,继续推进新科考站建设无疑是其开展的最大基础设施工程任务。为此,一方面要完成从雪龙船上向岛上的建材转运任务,另一方面要把去年运上岛的机械设?#30422;?#29702;启动起来,进行现场施工作业。

泰山站雪下工程建设现场

队员们利用一艘小艇和一个叫做“长江驳”的载货平台接力运送,将水泥墩子和保暖管道等建材从“雪龙”号上转运上岸。对去年?#35828;?#30340;施工机械,队员们首先要做的是把它们从冰雪里挖出来,再使它们启动、运转起来,之后开展施工作业。能源设施是南极新站建设的核心工作之一,本次科?#38469;?#24037;?#20445;?#38431;员们给新站安装了一台10千瓦风力发电机组,这是在南极特殊气候条件下,新能源装备应用的一次重要实践,为中国南极科考站的电力和能源供应探索新的可靠途径。

南极科考的时间窗口非常宝贵,建设新站的时间必须争分夺秒。科?#32423;?#21592;充分利用在岛上20来天的停留时间,加快建设进度,尽可能往前赶,为下一个阶段建设奠定更好基础。根据规划,中国第五座南极考察站将于2022年建成,届时规模将达5500平方米,可满足80人度夏、30人越冬。

自主机场跑道测试?#38405;?#33391;好

2018年12月,中国第35次南极科?#32423;?#22312;南极冰盖发现了大面积蓝冰区。这里的蓝冰与数年前中国考察队曾发现的季节性蓝冰不同,不?#24615;?#38634;层,质地坚硬,只要通过冰面休整增加摩擦力,就适合修建机场跑道,建成蓝冰机场。

目前,已经有数个蓝冰机场投入运行,显示出良好的?#24615;?#21147;、抗冲击性和稳定性,不仅能够服务于科考的大?#22836;?#26426;起降,而且还接待过大型商业飞机。据报道,2015年11月底,一家冰岛航企的波音757飞机就成功降落在蓝冰跑道上。

更值得惊喜的是,这片蓝冰区的具体位置距离中山站只有10多千米,如果中国将来能在此地建成起降大?#22836;?#26426;的蓝冰机场,那么中国科?#32423;?#21644;相关科考物资就可以通过洲际航线,经由大洋洲国?#19968;?#32773;南非直接抵达中山站,将大大提高南极科考效率、后勤支撑和应急保障能力。

发现大片蓝冰区是意外之喜,而建设起降大?#22836;?#26426;的蓝冰机场是激动人心的远景?#21208;輳?#23545;于中国第35次南极科?#32423;?#26469;说,当时最紧要的任务是在中山站附近建设一个适合雪橇飞机起降的雪面机场。这一任务曾被媒体广泛报道为“中国将在南极建本国首个永久机场”。?#28304;耍?#31532;35次南极科?#32423;?#39046;队孙波表示,由于南极地区特殊的气候和地面环?#24120;?#37027;里的所?#20132;?#22330;与我们想象中的截然不同,规模很小,主要包括跑道等最基础的设施。他将此次雪面机场建设形象地比喻为“给我国极地固定翼飞机雪鹰601飞机安一个家”。

建设雪面机场最主要的工作就是在南极茫茫无际的万年雪野中开辟出雪面跑道,所谓“开辟”就是先把雪面修得平整,然后再压实在,让雪橇飞机能在上面滑行。?#27426;?#36824;要保持压实的雪面有?#27426;?#25705;擦力,飞机才能停下来,这就要在雪面上做文章:雪地?#36947;?#30528;像爬犁一样的设备在雪面上来回作业,让表面变得粗糙起来。

经过紧张施工,两条笔直、平行的雪面跑道修好了。经过测试运行,完全可?#26376;?#36275;雪鹰601飞机平稳起降的要求。经此一役,中国在南极科考的自主空中交通保障能力进一步提升。

泰山站雪下工程建设积累新经验

南极泰山站于2014年1月完成主体封顶,2月正式建成开站。值得注意的是,泰山站作为南极科考夏季站,是中国南极科考的重要枢纽,为在内陆冰盖最高点的昆仑站的队员提供补给支撑作用。为进一步完善泰山站的基础设施,增?#31185;?#25903;撑保障能力,第35次南极科?#32423;映械?#30340;重要任务之一就是进行泰山站二期工程建设,完成该站配套系统工程。

与主体工程?#19981;?#24418;外表、碟形结构和高架设计不同,泰山站二期工程可谓是隐形工程,建在雪面之下。之所以这样设计是因为该地区受?#38470;?#39118;和周期?#21592;?#39118;雪影响,地面建筑迎风面常常积雪严重,建在雪面之下,可以化?#27426;?#20026;主动,避免积雪造成的安全隐患,又可以利用雪下恒温的特点减少温差过大带来的影响。

从现场拍摄的图片可以发现,泰山站主体结构下方和一侧的雪被挖空或挖成深坑,红色外表模块状的设?#21103;?#21514;运至深坑中并被拼接组装起来。雪下设施的主体是能源配套设施,由13个标?#25216;?#35013;箱箱体及12个非标集装箱箱体组成,包含了新能源、发电、采暖、水处理、融雪设施等。为提高施工进度,所有设施均采取模块化快速组装方式。

防止渗漏是雪下施工的难题,也是雪下设施日常维护的关键。为此,雪下建筑采用定制集装箱模块拼装和双层密封防水方式,有效解决了极寒环境中雪下建筑的保温及防水密封问题。

值得一提的是泰山站建设的供电系统。该站采用的是风能-太阳能-柴油发电机-储能电池互补的智能微电网供电系统。柴油发电和新能源系统并网运行,柴油发电机可根据新能源供电量?#36828;?#35843;整发电量,从而有效地节约?#21152;?#28040;耗。为解决远程监控问题,泰山站使用了一套无人值守能源试验系?#24120;?#24182;进行了功能测试。在无人值守情况下,该系统通过铱星通信实现远程监控及遥控操作。泰山站二期工程是中国首个南极雪下工程,所进行的多项创新和积累的经验是中国极地基础设施建设中的宝贵财富。△

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