极地科学家用气球建隧道

科学家们用巨型气球在格陵兰冰原上建造隧道。资料来源:www.eastgrip.org东GRIP

1967年，美国放弃了格陵兰岛的一个绝密军事基地，因为它的地下隧道在冰的重压下坍塌了。对于在世界上最寒冷和最偏远地区工作的科学家来说，这也是一个熟悉的问题。他们还必须解决基础设施有限和建筑材料缺乏带来的问题。现在，北极研究人员设计了一个创造性的解决方案——在雪下吹一些大气球，形成一个坚固、令人惊讶且环保的圆柱形隧道。

丹麦哥本哈根大学的物理学家桂鑫·彼得·斯特芬森是这项技术的先驱，他说这种方法就像做热狗一样。斯特芬森说:“用吹雪机，我们吹了一条沟。这就像包子。”他也是东格陵兰冰核项目(EastGRIP)的后勤主管，该研究工作的重点是了解冰盖的历史。

斯蒂芬森说:“我们用了一个巨大热狗形状的气球。我们在它的表面下充气。然后我们将用雪覆盖气球。”在这里，雪就像“热狗”的调味品。"接下来，气球顶部的雪层慢慢变硬."几天后，气球放气并被带走，留下了可以为科学家提供庇护所、工作室或储藏空间的隧道。

过去，格陵兰和南极洲的极地工程师使用平的木梁或弯曲的铝板在结冰的墙壁和地板上建造天花板。雪会堆积在天花板上并逐渐变硬。然而，随着时间的推移，冰层会慢慢变形和收缩，导致天花板下陷，墙壁收缩，最终可能完全闭合在一起。这就是发生在所谓的“世纪营”，美国的秘密基地。

斯特芬森说气球技术比传统方法有几个优点。首先，由于拱的固有强度，圆柱形隧道的收缩速度略慢于矩形加强天花板。在一个由气球构成的测试隧道中，工程师测量到的年收缩为25厘米，而传统结构的收缩为27厘米。

斯特芬森还指出，在圆柱形隧道中，任何收缩都可以更容易处理。没有支持，团队成员可以使用锯来切割逐渐侵入的墙壁，从而再次扩大房间，没有任何倒塌的危险。这项技术还有一个环境优势——旧技术中需要的金属或木材需要用燃料密集型货机运输，货机比气球重很多倍。天花板变形后，通常不可能从冰层下取回支撑材料，所以研究人员必须将它们留在地下。

2012年，史蒂芬森在格陵兰的另一个基地首次尝试了这项技术。去年夏天，他带领一个团队在伊斯特格里普建造了一个完整的隧道系统，总共部署了8个气球。最大的气球大约有40米长，几个气球可以首尾相连，建造一个更长的隧道。

在去年夏天进行了初步钻探测试之后，今年夏天的钻探工作已经完全开始，隧道也提供了持续的低温。斯特芬森说:“这对冰芯来说是个好消息，因为我们希望它们尽可能保持低温。”

极地工程师对在其他地方使用这项技术非常感兴趣。文森佐·辛科蒂(Vincenzo Cincotti)是南极洲康科迪亚研究站一个意大利研究小组的后勤工程师，他说他已经买了两个气球，并计划在明年南极夏天测试他的存储设备的性能。尽管辛科蒂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更干燥和更寒冷的天气是否会影响形成隧道冰顶的雪的硬度。他说:“如果你成功了，你可以根据需要用气球来建造更多的避难所。”(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2017-07-20第二版国际版)