在南極，如何“像造車子一樣造房子”？

2024年是中國(guó)極地考察40周年。40年來(lái)，在黨的領(lǐng)導(dǎo)下，我國(guó)極地事業(yè)從無(wú)到有、由弱到強(qiáng)，一代代極地工作者勇斗極寒、堅(jiān)忍不拔、拼搏奉獻(xiàn)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、辛勤工作，取得了豐碩成果。位于地球最南端、神秘遙遠(yuǎn)的“冰雪大陸”南極洲是進(jìn)行科學(xué)研究的“圣殿”，一批又一批中國(guó)科考健兒奔赴南極，他們到南極探索什么科學(xué)奧秘？他們?nèi)绾芜M(jìn)行科學(xué)探索？取得哪些科研成果？南極還有哪些未解之謎？新華訪談聯(lián)合新華社上海分社“上天入?！惫ぷ魇遥瑖@南極的氣候變化、冰蓋穩(wěn)定性、海冰融化、天文發(fā)展、動(dòng)物狀況等領(lǐng)域推出系列訪談“探南極”。

考察站是進(jìn)行南極科學(xué)考察的“大本營(yíng)”。在遠(yuǎn)離人類文明、暴風(fēng)雪肆虐的“冰雪大陸”建設(shè)考察站，是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的象征。21世紀(jì)以來(lái)，隨著運(yùn)輸能力、建造能力、機(jī)械裝備等科技能力大幅提升，世界各國(guó)考察站建設(shè)主要選擇鋼結(jié)構(gòu)裝配式和模塊化建造方式，實(shí)現(xiàn)了“像造車子一樣造房子”。

本期“探南極”專訪第30次、34次南極考察隊(duì)員、中建科技集團(tuán)有限公司研究院極地建筑專家王中軍。

王中軍在中國(guó)第30次南極考察中。 新華社記者 張建松 攝

新華訪談：請(qǐng)問(wèn)南極考察站的建筑有何特殊要求？保溫、防火、供電等問(wèn)題如何解決？

王中軍：南極的自然環(huán)境十分惡劣，人類到達(dá)南極以后，如何立足是最先遇到的難題。早期，南極探險(xiǎn)隊(duì)采用帳篷、雪屋和木屋；進(jìn)入21世紀(jì)，隨著人類運(yùn)輸能力、建造能力、機(jī)械裝備施工等能力提升，考察站建設(shè)主要選擇鋼結(jié)構(gòu)裝配式和模塊化建造方式，建筑的保溫、抗風(fēng)、防火等要求極高。

如何保溫：南極是地球上最寒冷的大陸，考察站一般采用雙重或多層保溫設(shè)計(jì)。我國(guó)南極昆侖站、秦嶺站的保溫都是采用內(nèi)部功能模塊與外部保溫層相結(jié)合，內(nèi)部功能模塊的保溫自成一體，外圍護(hù)把整個(gè)建筑封閉起來(lái)，等于穿了一件“棉衣”。我國(guó)南極長(zhǎng)城站、中山站、泰山站都是采用鋼結(jié)構(gòu)裝配式建造，外墻保溫分為內(nèi)外兩層，外層側(cè)重保溫和防水，內(nèi)層側(cè)重是防火和保溫，兩者互為補(bǔ)充。泰山站還在屋頂附加了一層氣凝膠。

如何防火：南極是地球上最干燥的大陸，火災(zāi)是造成南極遇難人數(shù)最多的災(zāi)害之一，考察站防火極其重要。我們應(yīng)對(duì)的措施是：盡量選擇不燃的建材，嚴(yán)格進(jìn)行防火分區(qū)；規(guī)劃時(shí)合理利用地形，根據(jù)建筑的功能、關(guān)聯(lián)性、火災(zāi)的危險(xiǎn)性，合理劃分為幾個(gè)分散布置的組團(tuán)。例如，生活科研用房應(yīng)布置在全年最大頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)；油罐區(qū)、燃?xì)馄拷M站應(yīng)布置在全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)；可燃材料倉(cāng)庫(kù)應(yīng)布置在全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；難燃和不燃材料倉(cāng)庫(kù)宜布置在全年最大頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。

中國(guó)南極中山站的油罐。 新華社記者 張建松 攝

如何供電：南極考察站采用發(fā)電機(jī)供電，發(fā)電設(shè)施是考察站的“心臟”，必須做到絕對(duì)保險(xiǎn)。目前，我國(guó)南極長(zhǎng)城站、中山站的發(fā)電機(jī)都有三臺(tái)，一用一備一修，一旦有故障，備用發(fā)電機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，達(dá)到無(wú)縫連接。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)考察站都在增加綠色能源比例。我國(guó)南極秦嶺站綠色能源將達(dá)到60%，既有科考站的升級(jí)改造后，也會(huì)努力參照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

生活用水：南極考察站用水有三種來(lái)源，湖水、融雪和海水淡化。我國(guó)昆侖站、泰山站建設(shè)在冰蓋上，只能靠融雪取水，水質(zhì)絕對(duì)一流。長(zhǎng)城站、中山站附近都有小水庫(kù)，過(guò)濾后直接使用。秦嶺站附近沒(méi)有水源，采用海水淡化供水。

無(wú)人值守：目前我國(guó)五座南極考察站，昆侖站、泰山站是度夏站，每年大部分時(shí)間無(wú)人值守，但檢測(cè)設(shè)備是持續(xù)工作的。供電有電池和發(fā)電機(jī)兩種形式，發(fā)電機(jī)選用風(fēng)冷形式，防止停機(jī)時(shí)結(jié)冰，可遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)。

中國(guó)南極秦嶺站。（中國(guó)極地研究中心供圖）

新華訪談：請(qǐng)問(wèn)我國(guó)新建的南極秦嶺站，在建造方式上有何特點(diǎn)和亮點(diǎn)？

王中軍：我國(guó)南極秦嶺站的設(shè)計(jì)理念，吸收采納了其他國(guó)家新建考察站的建造經(jīng)驗(yàn)，采用架空的鋼結(jié)構(gòu)裝配式與模塊化組合的方式。相比之下，我國(guó)秦嶺站的整體設(shè)計(jì)與建造的數(shù)字化、裝配化技術(shù)應(yīng)用程度更高。在國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)制造的時(shí)候，利用數(shù)字孿生技術(shù)原理，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行了三維激光掃描并按實(shí)際情況建模，與設(shè)計(jì)圖紙建構(gòu)的理論模型進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果對(duì)構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)主體結(jié)構(gòu)實(shí)拼進(jìn)行驗(yàn)證，為外圍護(hù)體系的安裝提供了精準(zhǔn)可靠的平臺(tái)。

新華訪談：請(qǐng)介紹一下您在南極參與建造了哪些建筑？建造過(guò)程中最大的困難是什么？如何克服？

王中軍：我從2013年設(shè)計(jì)南極泰山站開(kāi)始接觸南極項(xiàng)目，同時(shí)設(shè)計(jì)了長(zhǎng)城站1號(hào)棟的保護(hù)性改造項(xiàng)目，當(dāng)年隨第30次南極考察隊(duì)踏上了心馳神往的南極大陸，完成秦嶺站（當(dāng)時(shí)叫羅斯海新建站）的場(chǎng)地踏勘測(cè)繪工作。從此癡情于這片冰清玉潔、神秘壯美的圣地。

此后的十多年，我先后主持設(shè)計(jì)了巴西南極科考站、中山站衛(wèi)星地面站和車輛維修庫(kù)項(xiàng)目、秦嶺站大臨設(shè)施、昆侖站修繕改造等，還設(shè)計(jì)制造了南極冰雪機(jī)場(chǎng)移動(dòng)候機(jī)樓、內(nèi)陸隊(duì)功能艙、特種雪橇等。

在“冰雪大陸”南極洲進(jìn)行建設(shè)施工主要面臨三大困難：

第一大困難是施工窗口期短。受極氣溫、冰情、風(fēng)暴的影響，留給現(xiàn)場(chǎng)可施工的時(shí)間少得可憐。昆侖站地處南極最高點(diǎn)，深入冰蓋1260km，施工周期只有30天；泰山站離海邊520km，施工周期45天左右；中山站和秦嶺站施工周期不足兩個(gè)月；長(zhǎng)城站處在亞南極，情況好一些，施工周期接近三個(gè)月。

第二大困難是運(yùn)輸物資艱難。南極建設(shè)物資要經(jīng)過(guò)上萬(wàn)公里的海上運(yùn)輸，這期間要穿過(guò)南半球著名的“魔鬼西風(fēng)帶”，經(jīng)過(guò)南極特有的浮冰區(qū)，近一個(gè)月時(shí)間才能到達(dá)南極陸緣冰區(qū)。如果海冰夠厚，可以在海冰卸貨，用雪橇把物資運(yùn)到岸上；否則，就要依靠直升機(jī)吊運(yùn)了。因?yàn)榻端畈蛔?，即使海冰化了，破冰船也不能靠岸，需要用吃水淺的駁船多次倒運(yùn)。而昆侖站泰山站地處南極內(nèi)陸，還需要漫長(zhǎng)的雪橇運(yùn)輸。

第三大困難是現(xiàn)場(chǎng)施工條件惡劣。極地酷寒、狂風(fēng)暴雪、高原缺氧、強(qiáng)紫外線輻射、重型機(jī)械不足等，都大大限制了施工效率。

南極考察是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的象征，是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的崇高事業(yè)。在我國(guó)每一個(gè)考察站的建設(shè)中，都離不開(kāi)一批又一批南極考察隊(duì)員在遠(yuǎn)離祖國(guó)的地球最南端，戰(zhàn)風(fēng)斗雪、惜時(shí)如金、拼搏奮斗?！皭?ài)國(guó)、求實(shí)、創(chuàng)新、拼搏”的南極精神是激勵(lì)我們戰(zhàn)勝一切困難的力量之源！

王中軍，中建科技集團(tuán)有限公司研究院總建筑師，兩次參加南極科學(xué)考察，獲得“中國(guó)極地考察30周年先進(jìn)個(gè)人”光榮稱號(hào)。

來(lái)源：新華網(wǎng)