科考基地“五脏俱全”
在南极安营扎寨可不是件容易的事。由于极地风力大、积雪多,暴风雪往往在一夜之间就可以把一座科考站埋掉。因此,南极的建筑设计非常特别,并且汇集了各种科技元素。
目前各国在南极的考察站,基本上包括这样几大系统:房屋系统(生活起居、办公、科研、发电、仓储等);供电系统(村镇的心脏);供排水系统(生活、实验);通讯系统(与外界的沟通和联系);条件保证系统(饮食供给、车辆、船舶、飞机等);科研系统(高度自动化、现代化);余热利用系统(节约能源);垃圾处理系统(保护南极环境所需)等。可以说是一个麻雀虽小五脏俱全的微型村镇。
在南极建造房屋,首先要考虑到的是抗风与防止雪埋。南极的风速最大为100米/秒,而12级的台风仅有32.6米/秒。南极一年四季都下雪,在大风的吹扬下,形成极冷的天气。年平均气温为-25℃,风、雪、寒构成了南极的三大特点。上世纪50年代,美国在东南极的威尔科克斯地建立的考察站,由于建筑形式和地形选择不当,现在已经埋在了地下。
为了防止雪埋,根据风的物理特性,把房屋抬高,距离地面有一定的高度,这样房子的上下都有了风道,房子就不会被积雪埋起来了。有的国家的考察站由于考察工作的需要,又没有办法避开逐年增高的积雪,只好在设计时就把房子的“腿”设计成可升高可调节的结构。
在南极建房,除了解决抗风与防止雪埋,还要解决房子的保温问题。人们可能首先会想到,把房子的墙加厚、再加厚就有保温效果了。其实,墙体再厚都会被冻透。如今,南极建筑采用最多的是“夹心饼干”式的墙板:两面光滑、坚固、耐腐蚀,中间是保温材料。通常两面采用的是耐低温的薄钢板,中间夹层是聚氨酯发泡材料。
由于南极大陆十分干燥,取暖和科学研究又使用着大量的电气设备,发电机的用油和实验用的易燃化学物品都是导致火灾的隐患,所以考察站的防火就成了一个重要问题。在南极,房屋一旦失火,要想扑灭是很困难的。苏联的东方站、日本的昭和站、澳大利亚的凯西站等都发生过严重火灾。
各国考察站从设备到建筑都采取了防火措施。一方面建筑材料要尽可能使用防火材料,或经防火处理的材料;另一方面房屋要分群建立,错落有致。易燃的油库和实验室要距离居住区50-100米以上,一旦有一处失火,不至于殃及其他建筑。同时,考察站建有防火警报系统,考察队员也经常进行消防演练。
目前,世界上有20个国家在南极洲有了150多个科学考察基地,这些众多的考察站,根据其功能大体可分为:常年科学考察站、夏季科学考察站、无人自动观测站三类。从各国南极科学考察站的分布来看,大多数国家的南极站都建在南极大陆沿岸和海岛的夏季露岩区。美国、俄罗斯和日本等国在南极内陆冰原上建立了常年科学考察站。其中,美国建在南极点的阿蒙森一斯科特站、俄罗斯的东方站尤为著名。
我国在南极已有四座投入使用的考察站,还有一座正在建的新站。
长城站建成于1985年,坐落在南设得兰群岛乔治王岛,占地面积约2.5平方公里,现有大型永久建筑10座,包括生活栋,科研栋、气象栋、文体栋,发电栋,综合库,食品库等。夏季可容纳60人左右考察,冬季可供20人左右越冬考察。
中山站建立于1989年,位于东南极大陆伊丽莎白公主地拉斯曼丘陵的维斯托登半岛上。中山站设有实验室,配备有相应的分析仪器设备,可供科学考察人员对现场资料和样品进行初步分析研究。站上的气象观测场、固体潮观测室、地震地磁绝对值观测室、高空大气物理观测室等均配备有相应的科学观测设备和仪器。在中山站全年进行的常规观测项目有气象、电离层、高层大气物理、地磁和地震等。
昆仑站于2009年建成,是我国第一个南极内陆科学考察站,位于南极内陆冰盖的最高点冰穹A地区(注:冰穹A地区空气稀薄,年平均温度接近零下60℃,含氧量仅为内陆的60%左右,被学者称为“不可接近之极”)。我国有计划地在南极内陆开展冰川学、天文学、地质学、地球物理学、大气科学、空间物理学等领域的科学研究,实施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等科学考察和研究,从而拓展我国南极科学考察研究的领域和深度,提高我国对南极科研的贡献率。
泰山站于2014年建成开站,位于中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地,可满足20人度夏考察生活。它既可以为中山站通往昆仑站、格罗夫山、埃默里冰架区域考察提供中继支撑、应急保障以及航空地面支撑,也是进行地质、冰川、测绘、大气、地磁、卫星遥感等科学考察工作的理想之地。
中国第5个南极科考站,位于南极三大湾系之一的罗斯海区域沿岸,面向太平洋扇区,是南极地区岩石圈、冰冻圈、生物圈、大气圈等典型自然地理单元集中相互作用的区域,具有重要的科考价值,预计2022年建成。
科考人员的衣食住行
南极有记录的最低气温为-89.2℃,虽然中国南极内陆考察是在夏季,内陆气温也常在-30℃以下。面对高寒的天气和漫天的风雪,穿衣服不仅要保暖,更要科学。根据不同的天气、不同的到访地区,需要选择不同的衣物。
考察站中通常有完善的供暖设施,因此,在站内穿着普通衣物是完全没问题的。但是,若需要到室外工作,搭配衣服就会变得非常有讲究了——最内层需要选择羊毛内衣,中间穿紧实的抓绒衫,最外层再套上防风又保暖的外套。考察队的衣服都是特制的,最厚的衣服和雪地靴加起来差不多有10多斤重,因此行动上显得有些笨重。
在寸草不生的南极,粮食和蔬菜无法批量生产,也不能随意捕杀野生动物,所以,考察队员的所有食品都必须从其他地方运来。在南极的夏天,各国都会通过破冰船和飞机对自己的考察站进行食品补给。对于我国的“雪龙”号来说,每次出发前都要带上充足的食物和淡水,以备应对各种突发状况。
在夏天以外的季节,一般是不会有补给的。这个时候,蔬菜的储存和生产就显得尤为重要了。现在主要运用的方法有三种:一是运用各种技术手段尽量延长新鲜蔬菜的保鲜时间。在严格控制温度和湿度的保温箱中,一些比较容易保存的蔬菜可以储存半年以上,如土豆、胡萝卜等块茎类作物。二是随着蔬菜加工技术的进步,越来越多的新鲜蔬菜可以脱水保存,既能保留营养和口味,又方便储存和运输。三是可以在温室内种植一些蔬菜,比如中国的几个南极考察站可以在保温箱内发豆芽,还能无土栽培豌豆苗、萝卜苗和荞麦苗,既美化了环境,又改善了生活。
尽管处在南极这个“天然冰库”中,但冰箱仍是南极科考站的必备之物。考察站配备的既不是家用的冰箱,也不是一般单位食堂用的冰柜,而是一个小型冷库,每个容量大约十几立方米。这种冷库要根据不同的要求来制作,有的是恒温在-25℃,主要用来保存肉类;有的是恒温在-10℃;还有的是恒温在0℃至5℃,主要用来保存鲜蛋、水果和蔬菜。
关于南极科考之旅的衣食住行,有些和大家想象的差不多,有些则不太一样。住的“一般都是标间,跟平时住酒店是一样的,只不过房间小点、床小点、卫生间小点”。
有了相对舒适的生活基地还不够,科考人员还需要出行方便。南极地区地势起伏险峻,不仅陡坡纵横,还有陨石坑、积水凹地等众多阻碍。面对复杂的地形,在早期,探险队员们使用雪橇犬,后来改用雪地摩托、雪地车,甚至改装皮卡也能在南极“极速狂飙”了。如今,履带式交通工具成为了科考人员的首选。
而作为应急响应所必需的基础设施,南极建有约50座机场(含两座中国的简易机场)。最出名的两座机场,一座位于美国建立的南极最大考察站——麦克默多考察站,另一座是澳大利亚建造的威尔金斯机场。有趣的是,这些机场的位置往往会移动,因为机场所在的冰盖好比覆盖在南极大陆上的一床“被子”,它是运动的。
此外,在南极,电能就是生命。一旦出现电力中断,会给南极科考队员的生命安全造成难以估量的严重后果。在南极,各个考察站都装配了多个发电站,轮流发电和检修,其主要的燃料是石油制品。同时,这些发电站都有很高的技术要求。
自由串门没有“国界”
在南极没有“国界”这一概念。无论你来自什么国家,是什么民族,有什么政治信仰,在南极都像一家人,见了面特别亲热。即便是英国和阿根廷在马岛战争期间,两国的科学家也能在一个考察站里,拍肩膀、喝咖啡,称兄道弟。各国在南极考察站的工作人员之间互相“串门”,无须护照和办理任何手续。在南极野外考察,如果遇到困难危险,各国考察站都会全力救助。
1988年底,中国科考队在前往建中山站的途中,“极地”号船突遭罕见的特大冰崩。在人员和船只面临灭顶之灾时,苏联进步站站长首先表示,为保证人员安全,他们可以安排40人的食宿!为了进一步预测未来冰崩情况,他们加强了观测,并派出大型飞机观测冰崩方向的态势,随时通知我方。
远在100多公里外的澳大利亚戴维斯站站长,亲自乘直升机抵“极地”号船,了解查看冰崩后的情况,提出附近的劳基地(澳大利亚夏季站)全部向中国人开放。
在乔治王岛的苏联别林斯高晋站,1987年初,安装卫星通讯设备时,一切完毕,就因差几十米电话缆而不能开通使用,这可急坏了该站站长。当他风尘仆仆地来到长城站,得到了他们所需的物资时,激动地拥抱着郭琨队长,并表示今后长城站缺什么,随时都可以到他们那里去拿!
南极的气象复杂多变,特别是突然而起的暴风雪对正在进行野外考察的人员是一个巨大的威胁。但这种恶劣天气通常不会持续太久,最多两三天就会过去。因此,许多国家为了使野外考察队员在遇到危险或紧急情况下能有一个临时躲避之处,设立了许多避难所。避难所里存放一些食品、燃料、通信器材、御寒服装等,几个人在避难所生活几天不成问题,待天气好转再出去。
这些避难所的门从不上锁,各国考察队员以及游客和探险者遇到不测时可随时进入避险躲风。饿了有食物,冷了有衣被,自行取用,不用付款。这是救难护险的国际人道主义精神在南极地区的具体体现。
在南极,最隆重的节日不是元旦、圣诞节、春节或其他大家熟悉的节日,而是几乎不为人所熟知的仲冬节。生活在南极的各国科考队员约定俗成,把6月21日这一天作为他们的节日。由于这一天是北半球的夏至,也是南半球的冬至,过了这一天,南极也像南半球其他地区一样,黑夜将与日递减,白天将与日俱增。这一天的到来,预示着一年中最黑暗、最难熬、最困难的时期即将过去,光明就在眼前。
每当这个节日来临前,各国南极考察站都要互致贺电。两站距离近的,就相互发出邀请,约定好走访时间。每个考察站都要精心布置一番,准备好演出的服装、道具,还要准备好各种点心、糖果、礼品,非常隆重地庆贺一番。
这一天的高潮是各个考察站相约集中到最后一个站的大联欢。晚会上,英文歌曲、西班牙舞蹈、俄罗斯魔术、朝鲜民歌纷纷登台献艺,也不管听得懂听不懂,看得明白看不明白,反正图的就是个热闹。晚会的最后一项是到室外燃放焰火,一时间,极夜的冰山雪地被绚丽多彩的礼花照得分外娇艳。
个人孤独与国家利益
在南极考察,必须学会忍受孤独。在南极有一种很独特的病叫南极综合征。在南极越冬的考察队员要经历4个月漫长的极夜。漫长的黑夜、彻骨的低温、空寂的雪地、稀少的物种……这些都对人造成巨大的精神压力。
南极综合征是国际上研究了很久的课题,但都没有好的解决办法。有的国家派夫妻一起去越冬考察,或者在一个团队里派一些女队员,但都无法有效解决南极综合征的问题。甚至有一年,德国派的考察队伍里全是女生。过仲冬节时,南极考察站有相互发电报慰问的传统。中国站给德国站发慰问电,“女士们、先生们,你们辛苦了!”对方马上回应了:对不起,我们这儿没有先生。
极夜期间,科考人员就寝、工作,一日三餐,时间全靠钟表来区分。科考人员除了自己积极调适情绪,还有不少集体娱乐活动。所以,不管是科考多次的“老南极”,还是初登大陆的“新南极”,都说队员之间的感情格外深厚。恶劣自然环境下,人们只能相互依靠,工作中也没有明显的上下级色彩,所以人与人的关系纯洁而持久。
在南极大陆越冬的人员尽管环境恶劣、工作艰苦、生活单调,考察队员们却很少患感冒或其他传染病。据医学专家考证,在南极即使患有其他疾病,治疗所用的药物剂量也比在其他大陆上要少,而且好得也快。原因就在于,南极洲是地球上唯一没有受到污染的大陆。加上南极洲气候酷寒,传染疾病的蚊、蝇和细菌无法在这里生存和繁衍。南极空气中的微生物含量也少到用仪器都难以检测出来。所以,南极缺少使人患上传染病的病原体。
但是,南极毕竟是地球上自然环境最为恶劣的地区,考察队员容易出现冻伤和意外伤害事故。因此,各国南极考察站均建有医务室,可以进行小型手术。遇到大的外伤事故,周围的考察站医生会进行联合会诊与手术,最大限度地保证人员生命安全。
有科考人员说,恶劣的自然环境并不可怕,远离家人带来的思念才让人难以忍受,但是一想到责任,都没有一句怨言。每一名南极科考人员都是抛家舍业、远渡重洋。有的人无法迎接孩子的出生,有的人无法见病重的亲人最后一面,只能将深深的思念和愧疚埋在心底……但就是有了一代代人的无私奉献,南极事业才有今天的成就。
近些年,越来越多的年轻人参与极地科考,而一旦加入,就有一种特别的精神气质,是什么让他们产生强烈的归属感和认同感?因为,“老队员从来不是嘴上跟你吹得天花乱坠,就是干给你看。他们那种对国家炽热的感情和付出一切的拼搏劲头,对年轻人都是极大的震撼和感染。”
(参考资料:夏立民,《揭开南极生存的奥秘》;刘小汉,《我在南极科考的日子》;高振生,《南极的微型“村镇”》;赵曰飞,《漫谈我国南极科考站“五朵金花”》;灵溪小鱼,《走近南极科考队员的生活》;孑於,《南极科考,总有一款吸引你》;刘诗瑶、余建斌、高石、刘维涛,《在南极长城站越冬是怎样一种体验?》等。)