极地科学家用气球建隧道
时间:2017-12-07

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  1967年,美国在格陵兰放弃了一个绝密军事基地,因为地下隧道在冰雪压力下倒塌。对在世界最寒冷和偏远地区工作的科学家来说,这也是一个熟悉的问题,他们还必须处理基础设施有限和建筑材料不足的问题。今天,北极研究人员已经设计了一个创造性的解决方案,用于在雪下吹大气球,创造一个令人惊讶的,环境友好的圆柱形隧道。

  丹麦哥本哈根大学的物理学家Jorgen Peder Steffensen是该技术的先驱,他说这种方法就像热狗一样。 Steffensen说:随着吹雪机,我们吹了一个沟。这就像一个小圆面包。他还是东格陵兰冰川项目(EastGRIP)的后勤经理,这是一个专注于了解冰盖历史的研究。

  Steffensen说:我们使用了一个巨大的热狗形气球,在我们的表面之下充气。然后我们用这些气球覆盖了雪。在这里,雪就像一个热狗的调味品,接下来,气球顶部的雪慢慢变硬,几天后,气球被放气,带走,留下了隧道给科学家提供住所,工作室或储存空间。

  过去,格陵兰岛和南极洲的极地工程师使用扁平木梁或弯曲铝板在冰冷的墙壁和地板上建造天花板。雪将堆积在天花板上并变硬。然而,随着时间的推移,冰缓慢地变形和收缩,导致天花板下垂和墙壁收缩,最终可能完全闭合在一起。这就是所谓的美国秘密基地的世纪阵营所发生的事情。

  Steffensen说气球技术比传统方法有几个优点。首先,由于船首固有的强度,圆柱形隧道比矩形加强天花板稍微收缩得慢。在由气球形成的测试隧道中,工程师每年收缩25厘米,而传统结构收缩27厘米。

  Steffensen还指出,圆柱形隧道的任何收缩都可以更容易地处理。如果没有支持,团队成员可以用锯切开入侵的墙壁,重新放大房间而不会冒险倒塌。该技术也具有环境优势。旧技术所需的金属或木材需要用燃料密集的货运机运输,比气球重一倍。在天花板变形之后,通常不可能从冰上重新获得支撑材料,所以研究人员必须将它们保持在地下。

  Steffensen在2012年首先在格陵兰的另一个基地尝试了这项技术。去年夏天,他带领一个团队在EastGRIP建造了一个完整的隧道系统,共部署了八个气球。最大的气球之一是长约40米,可以放置几个气球,以建立更长的隧道。

  经过去年夏季的初步钻探测试,今年夏天钻井工作已经全面展开,隧道也提供了一个恒定的低温。 Steffensen说:这对冰芯来说是个好消息,因为我们希望它们尽可能地冷。

  极地工程师有兴趣在其他地方采用这种技术。负责监管意大利南极协和研究站意大利研究小组后勤的文森佐•辛科蒂(Vincenzo Cincotti)说,他购买了两个气球,以便在下一个南极夏季测试其储存能力。尽管Cincotti认为气球技术比运输金属或木材便宜,但他仍然渴望知道南极洲的寒冷天气是否会影响形成隧道结冰屋顶的积雪。他说:如果成功,你可以使用气球来创建你需要的避难所。 (赵西喜)

  “中国科学”(2017-07-20第二版国际)