“南十字星”点亮中国极地探索新坐标

本报记者 李迅典
2024年2月7日，中国南极秦岭站正式开站。至此中国在极地（包括南极和北极）共建立了7个科学考察站，秦岭站成为我国继长城站、中山站之后的第三个常年站，也是我国首个面向太平洋扇区的常年站。根据国家南极局局长理事会（COMNAP）官网发布的统计数据，目前世界上有30余个国家在南极建有150多个科学考察基地和近80个南极科考站，其中半数以上为常年科考站。5月8日，第二十七届中国北京国际科技产业博览会开幕，《环球时报》记者在现场专访了中国建科所属中国建筑设计研究院高级建筑师、秦岭站副总设计师祝贺等多位专家。祝贺表示，秦岭站位于南极的罗斯海西岸，作为地球上为数不多的接近于原始状态的极地海域之一，这里是研究地球系统中能量、物质交换和圈层相互作用，以及南极海洋生物与全球气候变化的理想之地。“因此，秦岭站的定位和选址首先是服务于其独特的科学目标和科学使命，同时立足大尺度功能布局，在远离人类大陆的极寒之地建设一个能源、水循环和物资保障都能够自给自足的‘微型城镇’，而不仅仅是一座单独的建筑。”

图片说明：形如“南十字星”的秦岭站站区（受访者供图）

独具意义的命名
秦岭-淮河一线是中国地理上重要的南北分界线，承载着中华文化的厚重底蕴。据祝贺介绍，秦岭站主站区坐落在临海的岩壁之上，凭海临风，对岸群山横亘百里，一览无余。独特的区位和环境特点，使秦岭站成为独一无二的海洋观测研究站点。据报道，我国目前的3座南极常年考察站，长城站、中山站和秦岭站分别对应大西洋扇区、印度洋扇区和太平洋扇区，秦岭站将填补我国在太平洋扇区长期观测的空白，从而实现对南极长期观测网的系统构建，更好地研究气候变化、冰雪和生态环境变化机理等前沿科学问题。
祝贺对《环球时报》记者表示，“秦岭站主体建筑依山凭海，契合原生地貌。主楼底层架空防止积雪，上部‘十字星’的多面体造型大大降低了建筑的体形系数与表面风压，以适应南极常年低温、强风、暴雪等严酷的自然环境。与此同时，秦岭站独特的建筑形态与15世纪中国航海家郑和下西洋导航所使用的南十字星不谋而合，我们希望这个代表着中国古典航海时代的‘超级符号’可以赋予建筑更加丰富的文化内涵。”
“狂暴风口”上的科学密码
2017年，经众专家学者多年勘察，秦岭站最终选址于罗斯海西岸的恩科斯堡岛，其所在的特拉诺瓦湾是南极著名的“风口”，而秦岭站主体建筑的设计抗风能力达到65米/秒。“面对极端的气候条件，我们采用了集约化、人性化的设计：秦岭站的主体建筑由主楼和后勤中心构成，主楼底层架空，伫立在临海岩壁之上，通过预应力岩石抗拔锚杆牢牢地锚固于地面；后勤中心匍匐在侧，与原生基岩共同构成主楼的基座。主楼与后勤中心在内部通过垂直交通核彼此衔接，考察队员可以足不出户地进行生活、工作、交流等日常活动，免受户外强风侵袭。”祝贺向《环球时报》记者介绍，“在保证考察站功能性和安全性的同时，建筑内部空间的处理着重关照了密闭环境中考察队员的身体和心理健康需求：以明快的色调、温暖的木质表面构成建筑室内的底色；专门设置植物温室，使得地处严寒极地的考察站室内依然充满生机；餐厅的落地窗直接面向海湾，队员们用餐期间可将绝佳的罗斯海沿岸风光尽收眼底。”
南极大陆通常只在每年12月至次年2月有短暂的夏季，这段时间是物资运输和施工作业的黄金窗口期。因此在设计之初，秦岭站的建筑就确定采用装配式、模块化的建造体系，像宿舍、办公室等单元式的标准用房，在国内就可以完成制造和加工，到达南极现场后，施工就如同拼装积木一样，将预制好的模块逐一进行吊装。“如此一来可以有效控制现场人力和时间投入，保证主体结构能够在有限的窗口期内搭建、装载到位，同时也大大减少了建筑垃圾，降低人类活动带来的环境压力。”祝贺表示。
谈到建造难点时，中国建筑设计研究院南极秦岭站项目建筑专业负责人尹晓斌对《环球时报》记者介绍：“巨大温差挑战是主要难点，在南极的极端环境下，室内温度18摄氏度以上，室外温度最低可达零下45摄氏度，温差达到60多度，为应对这一挑战，建筑采用轻质高强的技术与材料，可以抵抗零下60摄氏度的超低温和海岸环境的强腐蚀，表面采用保温装饰一体板，既保证保温效果又便于现场安装，同时其气密性、水密性达到零能耗建筑标准。此外，秦岭站还需应对风吹雪环境，内陆积雪在强风作用下被吹到海岸边，刮起的地吹雪像白色的沙尘暴，让能见度骤降至不足5米，呼出的热气转眼就在面罩上凝结成冰，这些增加了建设难度，但秦岭站无论从建筑材料、设计还是环保方面，都可与国际一流考察站对标。”
新能源供给达到60%以上
尹晓斌对《环球时报》记者表示，秦岭站在设计之初就强调环境敏感性，注重保护南极脆弱的自然环境和原生地貌。由于南极的特殊环境，每个去南极的人都需要考虑环境承载力，包括人员代谢产生的废物。在垃圾处理方面，秦岭站采用无烟低温焚烧技术。建设过程中产生的建筑垃圾和废弃物均采用密封、粉碎、真空、生化、高压包装等环保技术处理后打包运回国内，避免现场环境遭到污染破坏。此外，站内所有的生活、建设物资均采用无甲醛无氟材料，以减少对环境的污染，秦岭站的设计和运营可以说体现了“绿色考察”理念。
秦岭站首次在南极大规模应用“风能+光能+氢能+柴油”的可再生能源和传统能源相结合、多能互补的微电网能源系统。能源管理平台可实时监控能耗，分区调控越冬区与度夏区用电。据尹晓斌介绍，今年秦岭站安装了26组光伏板和10组风机，并且在南极首次引入了氢能源储能系统，整体设计目标是让新能源供给达到60%以上。“对于中国来说，秦岭站是第一个在常年站中运用可再生能源使用比例达到60%以上的考察站，这标志着秦岭站在能源应用方面达到了新的高度。”
“极端环境下的建设经验将为人类更远的梦想提供有力参照”
作为中国南极第41次队秦岭站的驻场设计师，尹晓斌对《环球时报》记者表示，第一次亲眼见到秦岭站时，内心充满自豪感，建筑规模虽然不大，然而到现场后发现这座建筑非常宏伟，“真真切切就像一个‘南十字星’矗立在那里，成为代表中国的一个标志性建筑。”
“从1985年的长城站，到1989年的中山站，再到如今的秦岭站，中国对南极的科考探索已经走过了40年。在秦岭站的设计过程中，我们有幸获得了来自各领域的众多专家、前辈们的支持和指导，同时也曾随考察队去过很多具有代表性的国外考察站进行实地调研。从这个角度来讲，秦岭站并非横空出世，而是在长期的经验积累中一步步走过来的。”祝贺对记者说，秦岭站的建成不仅有赖于中国综合国力的增强，也体现出中国南极科考国际地位的大幅提升，“秦岭站不仅是在地理上点亮了中国南极考察的新坐标，也是在人类南极探索的历史脉络中留下了一个时间轴上的新坐标。从人类首次踏上南极大陆时建造的简易帐篷或小木屋，历经一个多世纪发展，南极考察站已经进化成能够承载科学研究的综合性科研中心，体现着人类的探索精神与智慧。从更广阔的时空上看，南极可能只是我们走出的一步，当人类未来的脚步迈向太空时，相信这种极端环境下的建设经验也将为人类更远的梦想提供有力参照。”祝贺对《环球时报》记者说。