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簡單聊聊:我們與150多個南極考察站之最

2024-08-27科學

【南極的真彩衛星影像】

前言

截止2024年上半年,全世界共有30多個國家,以自建或者合作建設的方式,在南極洲地區一共建立了150多個科學考察基地。

如果按照使用時段和科研功能,這些考察站大體可分為三類:常年科學考察站、夏季科學考察站、無人自動觀測站——其中常年科學考察站的投入最大、難度最高,對世界各國在經濟實力和工業科技方面的要求也最高。

以我們為例,截止目前在南極一共建立了5個考察站即長城站、中山站、昆侖站、泰山站、秦嶺站(2024年2月開站),這裏面只有長城站、中山站、秦嶺站是常年考察站。

【我們的第一座南極考察站:長城站】

最早的考察站

南極大陸是人類最後發現的新大陸,發現的國家很多,比如俄羅斯、美國、英國、法國等等,發現的時間都集中在1820-1821年期間。比較有意思的是:距離南極最近的智利(距離南極不到1000公裏)、阿根廷等南美洲國家,反而並不是最先發現南極的。

進入20世紀後,圍繞南極發生了一些有趣的事情,在一戰和二戰之前,世界各海洋大國和強國都會要求自己在南極大陸的一部份領土,甚至出現了「扇形劃分」的幾個方案,比如北美的美國、加拿大;北歐的瑞典、挪威;西歐的法國、德國和英國;東歐的俄羅斯和東亞的日本等等。

【19世紀是人類發現未知區域的最後一段黃金時代】

最靠近南極的智利和阿根廷這時候也有部份實力了(前面幾十年,這兩年國家還在與西班牙殖民作鬥爭),於是也紛紛加入當時對南極的「扇形劃分」。

不過,隨著一戰、二戰的開打,大家又都顧不了南極的勢力(版圖)劃分了——即使到南極大陸上看兩眼的成本也實在太高了,沒準兒還會搭上幾位科學家的性命。

【南極大陸長這樣】

相比之下,只有阿根廷在考察研究方面最為認真、起步也最早,1904年就在南極邊緣地區建立了一座常年科考站—— 南奧克尼群島的奧爾卡達斯站,它既是阿根廷開設的第一座全年性南極科學考察站,也是當時世界上第一個南極考察站。

到了1947年即二戰結束後的第3年,智利和英國合作建立了第二座南極科考站,從此以後世界各國的科考站便如雨後春筍般地出現,尤其是重新註意到南極地區的美國和蘇聯,反而成了南極科考事業急先鋒,投入最大、當時開工建設的站點也最多。

【人類在南極的第一個常年考察站:阿根廷的奧爾卡達斯站】

至於對南極地區的全面勘察,其實是在60年代末、70年代初才基本完成的。這裏需要提醒一下,只是基本完成。要想全面地了解和掌握南極,恐怕還早得很,人類在自然條件相對好得多的其他洲進行的陸地和海洋探索,都還遠遠沒有結束,更何況情況復雜的南極呢。

【截止2024年上半年各國南極考察站分布示意】

最大的考察站

在南極的眾多考察站中,規模最大並創造多項第一的是美國於1956年建成的麥克默多站。 這座考察站位於南極大陸麥克默多灣羅斯島的南部,距離紐西蘭的最南方約3500多公裏,到透過多次擴建後,現有建築物超過200幢以上——第一幢建築物建成於1956年2月16日。

【人類目前在南極最大的考察站:美國的麥克默多站】

現在的麥克默多站被人們稱為「南極第一城」,是南極洲最大的科學研究中心,最多可同時容納1200多人,由美國國家科學基金會的南極計劃部門負責管理和運作,並且已經創造了多項南極第一:

【麥克默多站的位置示意】

南極第一座核電廠——麥克默多站在1962年3月3日操作啟動了第一座核電廠,極寒荒涼的南極反而成為地球上率先進入了核能時代的地區之一。不過為了防範風險,美國在1972年又關閉了反應爐。

【麥克默多站有自己的港口】

南極最大的人類社區——麥克默多站有1個港口、3個機場(其中2個是季節性機場)、多架直升機、1個保齡球小巷、1個9洞的飛盤高爾夫場地,由於足夠大,所以在麥克默多站工作的並不全是科學家們,還有不少能夠為自己和其他國家考察站提供飛行服務、工業維護、後勤物資、IT保障、醫療服務和搶險救援等支持的工作人員。

此外麥克默多站還有南極大陸唯一的一家電視台、唯一的直聯電話系統(依托紐西蘭的電話服務系統)、唯一的自助提款機——所以在麥克默多站工作和生活的人們,把這裏叫做麥克鎮。

【麥克默多站的整體鳥瞰示意】

最新的考察站

這裏聊聊我們在南極新開的羅斯海新站,即我們的南極秦嶺站——中國在南極的第5座考察站,也是南極大陸最新開站的科學考察站。

秦嶺站位於南極三大灣系之一的羅斯海沿岸的恩克斯堡島,面向太平洋磁區,而羅斯海是南極洲氣候環境最為惡劣的區域之一,對考察站的設計和建設要求很高。

【2024年2月秦嶺站正式開站】

如果不計算前期的各項準備工作和遠洋運輸的時間——比如在徐州完成了全部的鋼結構設計和制造,只算在南極當地的建設時間,從2023年12月初正式開工,到2024年2月建成開站,只用了2個月左右的時間。

除了考察站的84個主要功能模組,重點是幕墻板的安裝,就像給考察站穿衣服,而且這件衣服不僅僅是外表美觀,重點是保暖,這在平均氣溫約為零下48.9攝氏度左右的南極尤為重要。

沒辦法,南極其實比北極更冷,平均氣溫要比北極低2攝氏度左右,極端氣溫時則要比北極低15攝氏度左右。

【羅斯海站就是秦嶺站】

這座「鋼筋鐵骨」的秦嶺站,總建築面積約為5244平方米,在設計階段就是把它作為一個小城鎮來規劃的,其中主體設計是「南十字星」造型,這個造型很有些來頭:設計理念源自鄭和下西洋時用來導航的南十字星。另外,秦嶺站使用了最為成熟的裝配式、模組化的建造體系,能夠應對南極復雜惡劣的氣候條件。

【隊員們正在進行開站慶祝活動】

如果對5244平方米的大小沒有具體的概念,可以參考我們2014年2月8日正式建成交開站的南極泰山站,設計使用壽命為15年,總建築面積只有約1000平方米左右,只有秦嶺站的1/5還不到。

建成後的秦嶺站有一套自給自足的基礎設施系統,為站區日常的生活、供水、廢物處理等提供基本保障,可以滿足80人度夏、30人越冬的基本需求,可以輕松應對南極這種極地高寒、強風、積雪、紫外線輻射等極端惡劣的環境。

【秦嶺站是目前南極所有考察站中顏值和科技感的天花板】

最大的共同點

受1961年生效的【南極條約】的約束,絕大多數國家在南極的考察站只能做相同的事:科學研究——包括但不限於南極冰川冰層、海洋變化、地震火山、海洋生物、細菌及微生物,當然還有大家比較關心的南極冰層是否加速融化、南極上空的臭氧層變化等等。

【涉足南極的只有三類人:科學家、技術人員、好奇的遊客】

除了工作內容基本相同,各國南極考察站的飲食習慣(比如都以航空快餐和航空食品為主)、作息時間、通訊工具等等也都大致相同。

其中最引人註目的還是洗澡——在南極的所有人仿佛都養成了一個不太喜歡洗澡的「好」習慣,30天不洗澡只是起步,60天不洗澡也司空見慣。

【相比之下,企鵝們可以天天洗澡】

這當然不是技術水平達不到。美國和英國的南極考察站早在70年代就實作了室內溫度可以實作20攝氏度左右。我們也不差,早在2013年的時候,在平均溫度為零下20度左右的南極夏季,我們各個考察站的生活區,可以實作房間溫度達到20攝氏度左右,如果想洗澡,是完全沒有風險的。

在南極一待就半年的人們都想定期洗個熱水澡,這是真心期待的。

【英國的一支南極科考隊在戶外小聚一會兒】

但實際上卻不願意洗的原因也很客觀——怕浪費。比如依靠燃油發電來融冰很寶貴,所有的能源都是外界在極寒條件下運輸過來的,如果想用補給的淡水洗澡,那就更奢侈了。

如果有停靠的南極郵輪(定期送補給、器材以及其他物資的),南極的人們會非常開心:不僅可以上船吃到相對新鮮的蔬菜水果和肉類,還有機會在船上舒舒服服地洗個熱水澡。

當然順便也會把牙齒好好刷一刷,平時沒有條件天天刷牙、洗臉。

【定期過來的南極遊輪和破冰船】

【定期過來的南極遊輪和破冰船】

最高的考察站

阿根廷,不僅是距離南極最近的國家之一(最近的是智利),而且也是全世界第一個在南極設立科學考察站的國家,當然,現在的阿根廷還是在南極設立考察站數量最多的國家,截止目前一共有14個站點。

不過包括阿根廷在內,絕大多數國家的南極考察站都建在南極大陸的邊緣地區,這樣補給方便,對經濟實力和工業科技的要求相對低一點。

【昆侖站】

只有我們、美國、俄羅斯、日本、法國、意大利、德國等國家,能夠深入南極內陸地區,一共建立了6個內陸科考站(有的是幾個國家聯合建設的)。

巍然矗立在海拔約4093米的南極「冰蓋之巔」上的昆侖站,它是南極所有科學考察站中海拔最高的一個,也是我們第3個南極考察站——第1個是位於南極洲南昔德蘭群島喬治王島南端的長城站,1985年正式開站,也一個常年站。

【昆侖站位置示意:這張圖未顯示2024年2月開站的秦嶺站】

建成於2009年1月的昆侖站,位於南極內陸冰蓋最高點冰穹A地區,是中國第一個南極內陸科學考察站,之前的長城站和中山站都是位於南極大陸的邊緣位置,所以昆侖站的建立標誌著中國在極地考察領域取得了重要進展,實作了從南極邊緣向內陸的跨越。

【俯瞰昆侖站】

經過10多年的繼續投入和建設,從2021年12月1日起,南極昆侖站已經具備了全歷的業務執行能力,能夠全面獲取長期、連續的常規氣象觀測數據。

到了2024年2月有兩個好訊息:一邊是中國第5座南極考察站秦嶺站正式開站;一邊是昆侖站首套近紅外望遠鏡成功執行,從此昆侖站能夠開展全年性的空天觀測。

【昆侖站在2009年1月舉行的開站儀式】

結語

相對於南極來說,北極地區早已劃分完畢,對於像我們這樣在北極和南極介入較晚的國家來說,並不是好訊息。 北極理事會只有8個國家:美國、加拿大、俄羅斯和北歐五國即挪威、瑞典、丹麥、芬蘭、冰島,從2013年5月15日開始,我們、意大利、印度、日本、南韓和新加坡成為北極理事會的正式觀察員國。

【北極地區早已劃分完畢了】

前面聊到的【南極條約】其實很重要,它是在1959年正式簽訂、1961年正式生效的唯一一份對南極這塊人類最後凈土的全面約束, 最為核心的內容是: 南極只用於和平目的,禁止軍事性質措施;凍結過往一切對南極的領土要求、禁止新的領土要求;各國應嚴厲地制止在南極的一切政治和軍事行動。

【南極沒有北極熊,它們才是南極的原住民】

我們於1983年6月8日加入南極條約組織,客觀地說,【南極條約】對我們其實非常有利:拒絕一切領土要求,以共享為手段、以科研為目的。大家看看已經劃分完畢的北極地區就明白了,想用個北極航道都很麻煩,需要其他國家同意才有一些可能性,更別說科學研究,各類能源、礦產和漁業資源的勘探和開發了。

【大家找找南極點在哪個位置】