中國三大冰雪基建閃耀南極

本報記者  張保淑

2019年03月23日06:48  來源:人民網-人民日報海外版
 

  泰山站雪下工程建設現場
  新華社發

  雪鷹601飛機飛過中國南極昆侖站 (資料圖片)
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  歷時131天、4次穿越西風帶、縱橫3萬余海裡,中國第35次南極科考隊近日回歸上海碼頭。他們的歸來不僅受到社會各界的熱烈歡迎,而且激發了民眾對南極冰雪大陸更加濃厚的興趣。

  連日來,科考隊員們陸續回到原來工作崗位,進一步梳理總結此次科考和取得的成就:在東南極冰蓋開展航空地球物理遙感觀測,在南大洋阿蒙森海開展海洋綜合調查,在西風帶海域成功布放中國首套監測浮標…… 這些“硬核”科考及獲得的相關數據無疑將中國南極科考事業推向新的高度。

  與科考成就相映生輝的是中國科考隊在南極開展的基礎設施建設工程,它們服務於中國南極科考事業長遠發展,有著重大價值和獨特重要性。

  

  難言島新站建設大力推進

  在南極羅斯海特拉諾灣,有一個面積約70平方公裡的島,這裡常年刮著六七級的大風。傳說,曾有幾名極地探險家在此受困並挨過了整整一個嚴冬,歷經了難以言表的磨難,這裡因此而得名“難言島”。

  雖然氣候條件較為惡劣,但是該島卻是得天獨厚的科考熱土。它所在羅斯海是南大洋深入南極洲的一個邊緣海,是地球上船舶所能到達的最南部海域之一,分布著多座著名火山和南極最大的羅斯冰架,被喻為研究地球系統中能量交換、物質交換和圈層相互作用、理解全球氣候變化的“天然實驗室”。

  獨特的科考價值使得該地被確定為中國新的南極科考站選址地。2017年2月,中國第33次南極科考期間,中國科考隊員乘直升機登島,進行了測繪制圖、地形勘探、地質調查、採集取樣等作業,獲得氣壓、溫度、濕度、太陽輻射等翔實數據,為新站建設做好了充分准備。2018年初,第34次南極科考期間,搭建起臨時卸貨碼頭,把建筑工程車輛和集裝箱等運輸到島上目標區域。科考隊員經過連續20多天施工,完成了新站奠基工作並搭建了臨時建筑,實現了發電、通信、海水淡化等功能,為新站進一步建設奠定了基礎。

  對第35次南極科考隊員來說,繼續推進新科考站建設無疑是其開展的最大基礎設施工程任務。為此,一方面要完成從雪龍船上向島上的建材轉運任務,另一方面要把去年運上島的機械設備清理啟動起來,進行現場施工作業。

  隊員們利用一艘小艇和一個叫做“長江駁”的載貨平台接力運送,將水泥墩子和保暖管道等建材從雪龍號上轉運上岸。對去年運抵的施工機械,隊員們首先要做的是把它們從冰雪裡挖出來,再使它們啟動、運轉起來,之后開展施工作業。能源設施是南極新站建設的核心工作之一,本次科考施工時,隊員們給新站安裝了一台10千瓦風力發電機組,這是在南極特殊氣候條件下,新能源裝備應用的一次重要實踐,為中國南極科考站的電力和能源供應探索新的可靠途徑。

  南極科考的時間窗口非常寶貴,建設新站的時間必須爭分奪秒。科考隊員充分利用在島上20來天的停留時間,加快建設進度,盡可能往前趕,為下一個階段建設奠定更好基礎。根據規劃,中國第五座南極考察站將於2022年建成,屆時規模將達5500平方米,可滿足80人度夏、30人越冬。

  自主機場跑道測試性能良好

  2018年12月,中國第35次南極科考隊在南極冰蓋發現了大面積藍冰區。這裡的藍冰與數年前中國考察隊曾發現的季節性藍冰不同,不夾雜雪層,質地堅硬,隻要通過冰面休整增加摩擦力,就適合修建機場跑道,建成藍冰機場。

  目前,已經有數個藍冰機場投入運行,顯示出良好的承載力、抗沖擊性和穩定性,不僅能夠服務於科考的大型飛機起降,而且還接待過大型商業飛機。據報道,2015年11月底,一家冰島航企的波音757飛機就成功降落在藍冰跑道上。

  更值得驚喜的是,這片藍冰區的具體位置距離中山站隻有10多公裡,如果中國將來能在此地建成起降大型飛機的藍冰機場,那麼中國科考隊和相關科考物資就可以通過洲際航線,經由大洋洲國家或者南非直接抵達中山站,將大大提高南極科考效率、后勤支撐和應急保障能力。中國南極科考的空中支撐能力將顯著增強。

  發現大片藍冰區是意外之喜,而建設起降大型飛機的藍冰機場是激動人心的遠景目標,對於中國第35次南極科考隊來說,當時最緊要的任務是在中山站附近建設一個適合雪橇飛機起降的雪面機場。這一任務曾被媒體廣泛報道為“中國將在南極建本國首個永久機場”。對此,第35次南極科考隊領隊孫波表示,由於南極地區特殊的氣候和地面環境,那裡的所謂機場與我們想象中的截然不同,規模很小,主要包括跑道等最基礎的設施。他將此次雪面機場建設形象地比喻為“給我國極地固定翼飛機雪鷹601飛機安一個家”。他解釋說,中國首架極地固定翼飛機雪鷹601投入使用后,讓科考人員得以快速到達南極開展工作,變革了中國南極考察支撐保障的模式,但是一直以來,雪鷹601飛機利用國際共享的方式在中山站附近使用俄羅斯機場,現在要為它建一個中國自主的雪面機場。

  建設雪面機場最主要的工作就是在南極茫茫無際的萬年雪野中開辟出雪面跑道,所謂“開辟”就是先把雪面修得平整,然后再壓實在,讓雪橇飛機能在上面滑行。然而,還要保持壓實的雪面有一定摩擦力,飛機才能停下來,這就要在雪面上做文章:雪地車拉著像爬犁一樣的設備在雪面上來回作業,讓表面變得粗糙起來。

  經過緊張施工,兩條筆直、平行的雪面跑道修好了。經過測試運行,完全可以滿足雪鷹601飛機平穩起降的要求。經此一役,中國在南極科考的自主空中交通保障能力進一步提升。

  泰山站雪下工程建設積累新經驗

  在南極大陸腹地,東經76°58′、南緯73°51′,海拔高度2600多米的冰架雪野上,凌空飛懸著一個飛碟狀的建筑,它主體顏色是中國紅,中間臨窗一帶是靚麗的白色,頂端五星紅旗獵獵飄揚。這就是中國南極泰山站。2014年1月,該站完成主體封頂,2月正式建成開站。

  值得注意的是,泰山站作為南極科考夏季站,是中國南極科考的重要樞紐,為在內陸冰蓋最高點的昆侖站的隊員提供補給支撐作用。為進一步完善泰山站的基礎設施,增強其支撐保障能力,第35次南極科考隊承擔的重要任務之一就是進行泰山站二期工程建設,完成該站配套系統工程。

  與主體工程圓環形外表、碟形結構和高架設計不同,泰山站二期工程可謂是隱形工程,建在雪面之下。之所以這樣設計是因為該地區受下降風和周期性暴風雪影響,地面建筑迎風面常常積雪嚴重,建在雪面之下,可以化被動為主動,避免積雪造成的安全隱患,又可以利用雪下恆溫的特點減少溫差過大帶來的影響。

  從現場拍攝的圖片可以發現,泰山站主體結構下方和一側的雪被挖空或挖成深坑,紅色外表模塊狀的設備被吊運至深坑中並被拼接組裝起來。雪下設施的主體是能源配套設施,由13個標准集裝箱箱體及12個非標集裝箱箱體組成,包含了新能源、發電、採暖、水處理、融雪設施等。為提高施工進度,所有設施均採取模塊化快速組裝方式。

  防止滲漏是雪下施工的難題也是雪下設施日常維護的關鍵。為此,雪下建筑採用定制集裝箱模塊拼裝和雙層密封防水方式,有效解決了極寒環境中雪下建筑的保溫及防水密封問題。

  值得一提的是泰山站建設的供電系統。該站採用的是風能—太陽能—柴油發電機—儲能電池互補的智能微電網供電系統。柴油發電和新能源系統並網運行,柴油發電機可根據新能源供電量自動調整發電量,從而有效地節約燃油消耗。為解決遠程監控問題,泰山站使用了一套無人值守能源試驗系統,並進行了功能測試。在無人值守情況下,該系統通過銥星通信實現遠程監控及遙控操作。

  泰山站二期工程是中國首個南極雪下工程,所進行的多項創新和積累的經驗是中國極地基礎設施建設中的寶貴財富。

(責編:曹昆)

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