2009年1月27日,中国第三个南极科学考察站昆仑站在南极内陆冰盖的最高点冰穹A地区落成,成为南极海拔最高的科学考察站。
2009年1月27日,中国第三个南极科学考察站昆仑站在南极内陆冰盖的最高点冰穹A地区落成,成为南极海拔最高的科学考察站。
中国首个南极内陆考察站正式命名为“中国南极昆仑站”。位置确定为南纬80度25分01秒,东经77度06分58秒,高程4087米,位于南极内陆冰盖最高点冰穹A西南方向约7.3公里。这也是中国继在南极建立长城站、中山站以来,建立的第三个南极考察站。
1月7日凌晨2时55分,经过连续20天1200多公里的跋涉,中国第25次南极考察内陆冰盖队成功抵达冰穹A地区。在距离这个海拔4093米南极内陆冰盖最高点西南方向7.3公里处,中国首个南极内陆科学考察站——“中国南极昆仑站”建设开始现场施工。
作为南极海拔最高的科考站,昆仑站矗立在几乎是地球上最极端气候和环境之中。1月底前建成的这一建站时间表显得极为紧迫,建站队伍接受低温、高寒、缺氧的严峻挑战。
昆仑站初期满足科考队员生存需要,外部色彩为国旗红和国旗黄
昆仑站初期是一个度夏科学考察站。南极考察站一般分为仅在南极夏天使用的度夏站和常年考察站。作为内陆站,昆仑站的功能规划根据科考队员的人数、科考内容、地域环境、内陆车队的运输能力确定。
据中国第25次南极考察队副领队、曾担任中国首次南极内陆冰盖考察队队长的中国极地研究中心副主任秦为稼介绍,昆仑站设计为能满足20—25人从事夏季考察,总建筑面积558.56平方米,包括生活区、科研区、后勤区、科考区等,建成后可开展冰川深冰芯科学钻探计划、冰下山脉钻探、天文和地磁观测、卫星遥感数据接收、人体医学研究和医疗保障研究,以及实施重大科学考察研究计划。
昆仑站站区建设分两期工程实施,此次第25次南极考察内陆队将完成236平方米主体建筑,主要是生活区和科研区,“先满足考察队员在冰穹A的生存条件。”秦为稼说。
率先建成的236平方米昆仑站主体建筑结构为底部架空的不锈钢结构。架空的高度大约1.8米,整个建筑面标高在6米左右。外部则是彩钢护板,颜色是国旗红和国旗黄,这种颜色也是精心调配而成。据记者在内陆队物资吊运现场所见,站体的颜色颇为悦目。
昆仑站建站项目经理、上海宝产轻型房屋有限公司的陈兆融说,将不锈钢框架搭起来后,把类似集装箱一样的11个工程舱移到钢结构里固定成为房间,包括宿舍、活动室兼餐厅、科考室、厨房、卫生间、医疗制氧机房、污水处理房等。整个站体具备了防火和耐低温的特性。
材料在零下90摄氏度低温下实验,近200吨体重由16只“大脚”踏雪撑起
与南极大陆边缘考察站不同的是,要矗立在南极内陆冰盖最高点,昆仑站首先就需要经受超低温的考验,何况冰穹A地区是全南极大陆气温最低的少数几个地区之一。
秦为稼说,根据中国第21次南极考察内陆队首次登顶冰穹A时安装的一台自动气象站所测,2005年南极深冬在冰穹A曾获得零下82摄氏度的记录,同期南极各考察站没有更低温度的报告。到目前为止,南极最低温度也是地球最低温度的记录是在俄罗斯东方站测得的零下89.2摄氏度,相差并不太多。冰穹A地区的年平均气温也达零下58摄氏度左右。
加上冰穹A地区是海拔最高的南极冰盖,又处整个冰盖中心地带,因此无论从观测事实,还是地理条件上来说,“冰穹A地区无疑是最冷的地方之一”。秦为稼说。
低温带来的最重要问题就是站体材料如何经受住起码零下80摄氏度以下的考验。昆仑站的主体结构材料因此选择使用了不锈钢,其耐低温性能要比普通钢好的多,所有能够单体拆卸的配件都在低温实验室经过零下90摄氏度的低温测试,甚至包括较小的电源开关。
同时,为了保证室内温度,昆仑站采用双层保温板结构,站内每个住舱即房间也都是独立保温。也正因为低温,设计上没有考虑现场焊接工艺,因为如此低温下焊接工艺能否保证质量,根本无法在低温下实验。
冰穹A地区位置特殊,由于处于内陆冰盖中心地带,风力很小,降雪量有限,当地的积雪非常松软。有的地方一个人跳进去就可以没顶。“昆仑站完全是建在雪上的一个科考站。”秦为稼说,首当其冲的是解决打基础问题。
在冰穹A地区积雪表面存在深霜层,也就是在3、4米以浅的浅层雪之间有大气流通,在超冷低温和极其干燥的环境下,浅层雪直接升华,在雪层中产生了空洞,容易导致站体建筑不均匀下降。
据陈兆融介绍,昆仑站的基础坑有3米深,长70米,宽30米,通过挖雪坑来回填实,如此使得雪层均匀化并增大密度。基础结构也就是支撑起昆仑站近200吨体重的,是16只“大脚”。
“大脚”的尺寸特意设计的很大,为3米×4米,来减小压强,可以使基础整体均匀下降。“大脚”的高度也就是架空高度的设计标准是根据当地积雪率,10年内不会把考察站的门埋住。
高寒、缺氧、机械能力不够,建站时间十分紧迫
1月25日后冰穹A地区的气度很快就降到零下50摄氏度以下,影响车辆、装备的正常运行。因此内陆队队长、中国极地研究中心冰川室主任李院生说,必须在气温降到零下50摄氏度前离开冰穹A地区,也就是内陆队必须在1月底前撤离。
1月份到2月份,冰穹A地区的平均气温在零下40—50摄氏度之间,高寒、缺氧等自然条件造成施工环境严酷,同时机械装备不够导致机械能力欠缺等因素都使得建站时间格外紧迫。
“冰穹A地区距中山站直线距离1228公里,但即便是这么远的距离,仍然是南极大陆沿海到冰穹A的最近科考站。因此后勤支持非常困难。”秦为稼解释说,前往冰穹A地区的路途十分艰难,建站之年运输500多吨物资已经达到车队能力极限,而这种运输规模在南极内陆已经是极为罕见。
昆仑站基础的推雪工作将主要由内陆队驾驶的4辆PB300雪地车来完成。起吊设备中没有大型的吊车,只有两辆卡特雪地车配备了起吊能力为6吨的吊臂。李院生说,将沉重的钢结构和舱体吊到安装平台上,需再使用人工和导轨平移的办法使其就位,这就需要时间。
为了节省时间,昆仑站的内装饰都预做,减少在现场的工作量。
海拔4000多米的冰穹A地区其寒冷和低氧量要远甚于海拔5000多米的西藏山区,为了保障首个内陆站建设的顺利实施,工程项目执行者上海宝产轻型房屋有限公司特地抽调了一批在西藏仲巴县搞工程建设的一线工人。
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