Наука и технологии 12 января 2023

Минус 89 градусов по Цельсию

На российской антарктической станции Восток — полюсе холода планеты — российские полярники возводят новый зимовочный комплекс. Его располагают на сваях, предохраняющих городок от многометровых снежных заносов
Минус 89 градусов по Цельсию
Новый зимовочный комплекс (НЗК) будет построен к 2025 году
ААНИИ Росгидромета

Станция Восток была открыта 16 декабря 1957 года, 65 лет назад. Ее расположили в районе Южного геомагнитного полюса, что было интересно для исследования изменений магнитного поля Земли. Тем более что годом ранее в точке Южного географического полюса свою станцию Амундсен‒Скотт расположили американцы. Название Восток станция получила в честь шлюпа «Восток» — одного из двух судов (второе — «Мирный»), на которых два века назад на континент прибыла экспедиция первооткрывателей Антарктиды — Фаддея Беллинсгаузена и Михаила Лазарева.

Станцию построили на леднике. Позднее выяснилось, что его толщина достигает 3,7 км, а подо льдом, непосредственно под самой станцией, есть незамерзающее озеро. Оно было открыто геодезическим методом в 1987 году, в ходе работы 33-й Российской антарктической экспедиции. Название озеру дали по имени станции — Восток. Его размеры достигают 250 на 50 км. Российским ученым дважды — в 2012 и в 2015 годах — удалось пробурить скважину и проникнуть в реликтовое озеро. Буровой комплекс — одна из важнейших научных установок на станции Восток.

В 300 км от станции расположен водораздел, откуда лед растекается по всей поверхности Антарктиды. В этом месте ученые рассчитывают отыскать самый древний на планете лед возрастом до полутора-двух миллионов лет. Он поможет ученым реконструировать климат на Земле и его изменения. произошедшие за этот период. Сейчас ученые изучают образцы льда, добытые на станции Восток, в возрасте около полумиллиона лет.

В районе станции ученые ведут и планируют самые разнообразные исследования, в частности детектирование нейтрино и поиск метеоритной пыли. Все они поистине уникальны и возможны только здесь, так как сама природная среда Центральной Антарктиды имеет множество невоспроизводимых в других местах особенностей.

Тем большим контрастом до последнего времени были бытовые условия на станции. Жилой комплекс возводился несколько десятилетий назад, сейчас он занесен трехметровым слоем снега, и добраться в жилые и научные помещения полярники могут только через снежные тоннели. В 1982 году на станции Восток произошел пожар, поставивший под угрозу само ее существование — ведь в зимнее время года туда нет доступа ни по земле, ни по воздуху. В этом смысле труднодоступность Востока выше, чем, например, Международной космической станции. В 1980-е станцию не заморозили, восстановили ценой героических усилий. Но принципиальным обновлением научного городка удалось заняться лишь во втором десятилетии XXI века.

Новый зимовочный комплекс (НЗК) начали планировать в 2018 году, в 2019-м немецкую проектировочную фирму сменил отечественный «Запсибгазпром». Сейчас идет активное строительство. Сваи для конструкции установлены прошлым антарктическим летом. В этом сезоне планируется возвести больше половины сооружений, полностью комплекс будет построен к 2025 году.


ЗИМСТАНЦИЯ СТРОЙ.jpg
Новый зимовочный комплекс обеспечит проживание и научно-исследовательскую деятельность 35 человек в сезонный период и 15 человек — в зимовочный
ААНИИ Росгидромета

Модульный городок

Новый зимовочный комплекс обеспечит проживание и научно-исследовательскую деятельность 35 человек в сезонный период и 15 человек — в зимовочный. Он может обеспечивать автономность станции на протяжении 10 месяцев в году и включает в себя, как рассказали в пресс-службе Арктического и антарктического научно-исследовательского института Росгидромета (ААНИИ), научные лаборатории, жилые и общественные помещения для полярников, энергоцентры и технические блоки для системы очистки и хранения воды, а также гараж. На станции будет современный медицинский блок с операционной, барокамерой, стоматологическим и рентген-кабинетом, кают-компания с бильярдом и кинозалом, спортзал и сауна.

Комплекс будет вытянут в одну линию длиной 140 м, состоящую из пяти крупных модулей (всего модулей будет 133) общей площадью 1911 кв. м. Максимальная высота конструкции достигнет 17,5 м. Все системы имеют двойное или тройное резервирование, предусмотрен двухлетний запас топлива и продуктов. Конструкцию разместят на трехметровых опорах, что предохранит новый зимовочный комплекс от снежных заносов.

Проектная документация была подготовлена немецкой компанией Ramboll, работы завершились в июне 2019 года. Проектировщики из «Запсибгазпрома, работающие под началом главного архитектора проекта Елены Фокиной (в качестве ведущего архитектора участвовала в реконструкции Киевского вокзала в Москве, дополнительного здания Московской межрегиональной транспортной прокуратуры на Краснопрудной улице, в интерьерных проектах торговых залов, разработке офиса одной из компаний в Москве-Сити, участвовала в разработке административного здания № 5 в составе многофункционального комплекса группы компаний «Газпром» в Беларуси, Лахта-центра в Санкт-Петербурге, Технопарка Сбербанка в Сколкове по проекту Захи Хадид), вынужденно стали первопроходцами: ни одно современное сооружение на Земле еще не было построено в таких климатических условиях. 21 июля 1983 года здесь был зафиксирован абсолютный температурный минимум за все время наблюдений — минус 89,2 градуса Цельсия. Расчетная температура в зимнее время года составляет минус 75,3 градуса Цельсия.

К разработке проекта «Запсибгазпром» приступил 1 октября 2019 года, заказчиком строительства стала компания «НоваТЭК», эксплуатировать комплекс будет ААНИИ. В основе конструкции — 40-футовые морские контейнеры. От первоначального проекта Ramboll осталась только модульная система, состоящая из пяти крупных блоков.

magnifier.png Новый зимовочный комплекс обеспечит проживание и научно-исследовательскую деятельность 35 человек в сезонный период и 15 человек — в зимовочный. Он может обеспечивать автономность станции на протяжении 10 месяцев в году

По словам Елены Фокиной, каждый отдельный модуль по периметру изнутри утепляется двумя слоями утеплителя из минеральной ваты, который заполняет все пустоты в конструкции модуля. Снаружи все блоки утепляются тремя слоями утеплителя. Общая толщина наружных стен достигает 650 мм. С наружной стороны стены будут облицованы фасадными панелями, с внутренней — негорючими стекломагниевыми листами.

Конструкция была изготовлена и смонтирована на Опытном заводе строительных конструкций в Ленинградской области к августу 2020 года. Затем ее разобрали, чтобы доставить к Антарктиду. В общей сложности для строительства нового зимовочного комплекса в Антарктиду необходимо доставить более трех тысяч тонн груза, в том числе две с половиной тысячи тонн — во время экспедиции 2022‒2023 годов.

Одновременно в Антарктиде проведены работы по организации пятна уплотнения под застройку нового комплекса. Плотность снега на поверхности в этом районе очень низкая и составляет 0,35 г/см3. В сезон 2019‒2020 годов были обеспечены необходимые характеристики плотности и твердости опорной поверхности. Длина плиты фундамента составила 200 м, ширина — 120 м.

В прошлом сезоне (2021‒2022) уже смонтировано 36 опор. Основные строительные работы будут проведены в этом сезоне. «В этом году наша задача — успеть собрать три зимовочных модуля и доставить все необходимые материалы до наступления антарктической зимы, чтобы иметь возможность продолжить внутренние пуско-наладочные работы в период, когда доступ на станцию будет ограничен», — рассказал директор ААНИИ Александр Макаров. В связи с масштабом задач и краткостью строительного сезона строительные работы на станции Восток этим антарктическим летом (когда в Северном полушарии зима) начались на месяц раньше обычного.

Для приема экстремального объема грузов на прибрежной станции Прогресс, откуда люди и грузы доставляются потом на Восток, построили новый аэродром. Его назвали «Зенит» в честь петербургского футбольного клуба. Появление новой посадочной площадки обеспечило возможность быстро доставить на континент строительно-монтажную группу. Оперативно было организовано сразу пять санно-гусеничных походов по трассе Прогресс — Восток для доставки специалистов и грузов. Три таких похода уже состоялись, два еще впереди.

До конца 2023 года строителям также предстоит произвести монтаж субкаркаса, утеплить его, смонтировать внешнюю обшивку и приступить к пуско-наладке систем отопления и вентиляции. Завершить строительство НЗК Восток планируется в 2025 году.


МКАРОВ.jpg
Директор ААНИИ Александр Макаров
ААНИИ Росгидромета

Вперед, на купол

В операциях по доставке строительных грузов и в строительных работах на станции Восток в этом году, по словам Александра Макарова, задействованы 90 специалистов Российской антарктической экспедиции и компании «Запсибгазпром» и 45 единиц техники — 40 транспортеров типа «Полар-300» и пять тракторов Caterpillar.

В канун православного Рождества на станцию Прогресс прибыло научно-исследовательское судно ААНИИ «Академик Федоров» с полярниками и грузом на борту, рассказал «Стимулу» геофизик и магнитолог 68-й Российской антарктической экспедиции Андрей Тепляков. Он рассчитывает прибыть на Восток с санно-гусеничным поездом в конце января — начале февраля. В среднем рейс занимает около трех недель.

magnifier.png «Я спускался уже однажды. Это экстремально сложный поход, Три с половиной километра гора. В балке на шесть человек двигаешься по языкам ледника, по колее. Мягкости особой нет, не как в поезде, скорее как в детстве на санках — трясет, причем непрерывно, две — две с половиной недели нужно провести в таком режиме»

«Пойдем походом наверх, на купол антарктического ледника. И потом, после зимовки, тоже походом с Востока вниз. Я спускался уже однажды. Это экстремально сложный поход, — рассказал Андрей Тепляков “Стимулу”. — Три с половиной километра гора. В балке (жилой вагончик в составе санно-гусеничного поезда. — “Стимул”) на шесть человек двигаешься по языкам ледника, по колее. Мягкости особой нет, не как в поезде, скорее как в детстве на санках — трясет, причем непрерывно, две — две с половиной недели нужно провести в таком режиме. Конечно, бывают остановки в пути — завтрак часа полтора, потом в обед тоже часок, можно поразмяться, и ужин. У водителей во время остановок пересменки». Андрей видит и плюсы в таком способе прибытия в Центральную Антарктиду: «Если медленно забираешься на гору, адаптация проходит лучше, чем если прилететь на самолете».

Действующая сейчас конструкция на станции Восток, по словам Андрея Теплякова, представляет собой дом коридорного типа, 50 м в длину на 15 м в ширину. «Высота потолков — два-три метра, но над крышей намело два — два с половиной метра снега. Вся конструкция под снегом», — уточнил ученый.


РАЗГРУЗКА.jpg
Погрузочно-разгрузочные работы на станции Прогресс
ААНИИ Росгидромета/«Запсибгазпром»

Большая наука на «Востоке»

Станция Восток за 65 лет своего существования не прекращала свою работу ни на минуту, хотя в трудные 1990-е были законсервированы антарктические станции Восток-1, Русская, Молодежная, Ленинградская, имеющие теперь статус полевых баз, работы там ведутся только антарктическим летом, зимовки пока не возобновлены. Одна из причин — колоссальный научный потенциал Востока.


БОЯРСКИЙ 1.jpg
Ученый, путешественник, в прошлом директор Музея Арктики и Антарктики Виктор Боярский
Из личного архива В. Боярского

В 1980-е годы здесь был передний край физики, рассказал «Стимулу» Виктор Боярский, ученый, путешественник, в прошлом директор Музея Арктики и Антарктики. По энергии неуловимой частицы нейтрино ученые готовились судить о состоянии нашей Вселенной. На станции Восток планировалось создать детектор, способный уловить нейтрино. «При создании детектора советские ученые опирались на теорию, что при проникновении в какую-то среду нейтрино вызывает вторичную эмиссию или в акустическом, или в радиодиапазоне. Поэтому, если засечь эмиссию, можно выйти на энергию нейтрино. Для этого надо поместить аппаратуру в большой объем однородной малопоглощающей среды, например в воду, — говорит Виктор Боярский. — Наша группа планировала засечь вторичную эмиссию нейтрино в радиодиапазоне, построив детектор в антарктических льдах. Антарктида была хорошей моделью: в районе станции Восток лед холодный, спокойный, малошумящий — и поглощение маленькое, и объем гигантский. Мы бурили там скважины и измеряли шум ледника в радиодиапазоне, проверяя, можно ли в этом шуме что-то уловить». Дальше предварительных работ дело не пошло, проект остановили из-за недостатка финансирования.

magnifier.png Уже хорошо изучены образцы льда со станции Восток в возрасте около 400 тыс. лет, сейчас ученые исследуют образцы в возрасте более полумиллиона лет, а в нынешней экспедиции планируется добыть образцы, которым 1‒1,2 млн лет

Во втором десятилетии XXI века ученые Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ) обнаружили в собранной в Антарктиде космической пыли рекордное количество углеродистых хондритов. Эти частицы, по мнению заведующего лабораторией криоастробиологии ПИЯФ Сергея Булата, имеют возраст около 4,6 млрд лет и могут содержать органические молекулы, аминокислоты и азотистые основания, которые называют «блоками жизни» или «семенами жизни». Если эти соединения будут найдены, это подтвердит одну из теорий происхождения жизни на Земле — теорию панспермии, в соответствии с которой жизнь переносится с планеты на планету астероидами и кометами, и опровергнет другую теорию — самопроизвольного зарождения жизни на нашей планете. «Мы получили в Антарктиде две частицы углеродистых хондритов на 100 найденных пылинок. В Арктике можно найти лишь одну такую частицу на миллион пылинок», — рассказал Сергей Булат. Поиск космической пыли в Антарктиде идет легче всего из-за ее удаленности от населенных районов планеты.

Как уточнил Александр Макаров, в 300 километрах от станции Восток располагается так называемый водораздел, откуда лед растекается по Антарктиде, в том числе в сторону Востока. «По нашим предположениям — и это экспериментально доказано, не теоретически, а именно экспериментально, — там должен быть лед возраста полтора-два миллиона лет, который содержит непрерывную климатическую летопись. Тема климата и его изменений максимально актуальна, и исследование климата прошлого показывает, что было теплее, чем сейчас, но таких скоростей изменений как сейчас, не было, — отметил Александр Макаров. — Эти знания о климате прошлого, о том, как сформировался современный климат, дадут нам возможность прогнозировать, как климат будет меняться в будущем, и вырабатывать механизмы нашей адаптации к климатическим изменениям». Уже хорошо изучены образцы льда со станции Восток в возрасте около 400 тыс. лет, сейчас ученые исследуют образцы в возрасте более полумиллиона лет, а в нынешней экспедиции планируется добыть образцы, которым 1‒1,2 млн лет.


Снято во время зимовки 65 Российской антарктической экспедиции
Из личного архива Андрея Теплякова, геофизика, магнитолога ААНИИ


Огромные научные перспективы обещают и продолжения исследования озера Восток, расположенного под станцией. В 2012 и 2015 годах ученым удалось совершить проникновение в озеро. Сейчас совместно со специалистами из Горного института разрабатываются технологии безопасного проникновения в озеро, чтобы в его реликтовые воды не попала буровая жидкость. Планируются исследования толщи озера, его дна с помощью роботических устройств.

По мнению Александра Макарова, станция уже стала «инновационным прорывным полигоном» и останется им еще очень долго.

Пожар 1982 года

В начале зимовки в 1982 году станция Восток пережила страшную трагедию — пожар уничтожил дизельную электростанцию — единственный источник тепла и света для участников 27-й Советской антарктической экспедиции во время полярной зимы, когда с Большой земли чисто технически нельзя прийти на помощь из-за экстремальных холодов, не позволяющих ни самолетам долететь, ни технике дойти. Трагедия произошла 12 апреля 1982 года. Но люди, лишившиеся источника жизнеобеспечения и без надежды на подмогу, выжили в экстремальных условиях.

«Двенадцатого апреля Восток не вышел на связь. Проспал радист? Такого в Антарктиде не бывает, связь — дело святое. И все-таки, ну живой же радист человек… — писал в очерке о пожаре писатель-натуралист Василий Песков. — В сутки Восток на связь по графику выходил девять раз. Когда он не вышел в эфир во второй установленный час и в третий, все поняли: что-то случилось… Отсутствие связи — уже происшествие чрезвычайное. Но что за этим стоит?» Песков первым встретил погорельцев на их обратном пути на родину. Тогда судно из Антарктиды приходило не в Санкт-Петербург, как сейчас, а в Одессу. А Песков, узнав о трагедии, вылетел на Канарские острова, чтобы провести с полярниками часть пути до Одессы и подробно обо всем их расспросить.


СТРУГАЦКИЙ.jpg
Вице-президент Ассоциации полярников Владимир Стругацкий
Из личного архива В. Стругацкого

Вечером 11 апреля полярники смотрели фильм «Расследование», поговорили о предстоящем Дне космонавтики, о том, что на Большой земле весна, а здесь, на Востоке, глубокая осень и через 10 дней наступит полярная ночь. «Механики-дизелисты Алексей Карпенко и Сергей Кузнецов кино в этот вечер, как обычно, не посмотрели, — пишет Василий Песков. — С начала зимовки механики, хорошо понимая, что жизнь станции целиком зависит от исправности четырех стоявших рядком дизелей, работали по пятнадцать часов в сутки — перебирали по “косточкам” два запасных двигателя, пока два остальных, ни на минуту не замирая, снабжали станцию теплом, светом, электричеством для приборов, механизмов, радиостанции. Сергей Кузнецов проснулся от запаха дыма. Включил свет. Прошел из “спальных апартаментов” в дизельную, где дежуривший в эту ночь третий механик Сергей Касьянов мыл в керосине поршневые кольца. Вместе прошлись, принюхиваясь, по ДЭС — ничего. Оделись, вышли наружу и сразу увидели пламя. Оно пробивалось сбоку жилой пристройки ДЭС».

С пожаром боролись брусками пиленого снега, как писал Василий Песков, «каждый делал, что мог, для спасения. Синяки, ссадины, кровоподтеки, ожоги, сломанное ребро обнаружились позже», но все-таки ДЭС сгорела. По счастливой случайности из-за перемены ветра пламя не уничтожило баки с горючим. Уже после пожара на месте корпуса ДЭС обнаружили тело погибшего в пожаре Алексея Карпенко.


БУДРЕЦКИЙ.jpg
Полярник Арнольд Будрецкий
Из личного архива В. Стругацкого

О том, как полярникам 27 САЭ удалось выжить на «Востоке» после пожара, вице-президент Ассоциации полярников Владимир Стругацкий написал книгу. В первые дни после пожара «спали во всей амуниции — даже в унтах, а голову обматывали шарфом, чтобы волосы случайно не примерзли к стене, как из газовых баллонов мастерили печки и из парафина делали свечи, как спасли от мороза несколько мешков картошки, как трудно было добыть воду — снег на сотни метров вокруг покрыла гарь».

Когда сумели восстановить связь, полярники просили не сообщать родным, что случилось. В книге Стругацкого говорится и о том, как шла борьба между сторонниками консервации станции и теми, кто взялся ее восстановить и сделал это в кратчайшие сроки. Это удалось полярнику Арнольду Будрецкому во время следующей экспедиции.

При строительстве Нового зимовочного комплекса очень тщательно изучили эту историю и предусмотрели все, чтобы исключить возгорание, а также обеспечить выживаемость станции в любых условиях. Именно для этого все системы нового комплекса имеют двойное-тройное дублирование.



Еще по теме:
03.02.2023
Российские ученые разработали криозонд для заморозки живых тканей, который позволяет точно контролировать процесс охлажд...
31.01.2023
Фундаментом наук о жизни на современном этапе их развития стали биобанки. Например, ученые Национального медицинского ис...
24.01.2023
Российские эпидемиологи в ходе серии экспедиций совместно с коллегами из стран СНГ изучили состояние природных очагов чу...
20.01.2023
Физики МГУ нашли альтернативные, технологически более простые, быстрые и дешевые, способы получения препаратов для ядерн...
Наверх