Для чего нужна станция восток в антарктиде
Как будут жить полярники на «Востоке»: все об устройстве современной антарктической станции
Антарктическая станция «Восток» построена в 1957 году. За прошедшее время она пережила две реконструкции, три консервации, а к настоящему времени изношена на 90% и занесена снегом. В 2019 году на заседании Попечительского совета Русского географического общества был представлен проект создания нового зимовочного комплекса. [1] Его инфраструктура рассчитана на экстремальные условия эксплуатации и обеспечивает полную безопасность полярников.
Рисунок 1. Старая станция «Восток»
История одного проекта
Изначальный проект станции, предложенный немецкой компанией Ramboll, пришлось переработать. При пересмотре документации выяснилось, что архитектурно-планировочное решение противоречит нормам РФ и не устраивает людей, которые будут жить и эксплуатировать станцию.
«В частности, в иностранном проекте были применены горючие материалы для отделки стен и потолков, не учтено огромное выделение статического электричества, что влечет за собой выход из строя всей электронной техники. В связи с этим, конструкции стен, полов и потолков были полностью переделаны. Организованы выходы на кровлю для обслуживания оборудования, а также предусмотрены механизмы для подъема грузов на станцию», – уточняет Елена Фокина, главный архитектор проекта станции «Восток».
Новый проект разработал авторский коллектив компании «Запсибгазпром». В результате от первоначальной идеи осталась только модульная система из пяти блоков.
«Модульность конструкции обусловлена необходимостью автономной работы каждого из блоков в случае непредвиденной ситуации. Для этих же целей было разнесено расположение резервных дизель-генераторов для обеспечения жизнедеятельности. Был учтен печальный опыт, связанный с заносом уже существующей станции. Новый зимовочный комплекс “Восток” представляет собой цепочку мобильных блоков на гидравлических опорах, которые дают возможность поднимать и опускать модули в зависимости от количества выпавшего снега. По аналогичной схеме, например, выполнена станция Halley VI», – говорит Елена Фокина.
В модулях станции расположены лаборатории с новейшим научно-исследовательским оборудованием, медблок с возможностью проведения полостных операций, общественные помещения, включающие в себя бильярдную, тренажерный зал, сауну, курительную комнату и др., технологические помещения кухни и технические помещения. Также в отдельных модулях располагаются основной и резервный энергоблоки – настоящее «сердце» станции, дающее жизнь всем окружающим системам.
Рисунок 2. Модули зимовочного комплекса станции «Восток», вид сверху
Подробнее о модулях новой станции «Восток»
Главное здание представляет собой прямоугольный в плане объем. Общий размер здания 13,49 х 139,89 м. Максимальная высота блоков А и D – 14,05 м, блоков В и С – 17,47 м. За отметку +0.000 принята отметка низа металлического контейнера.
Блок D: технические помещения. Блок-модуль состоит из шести резервуаров для хранения дизельного топлива, помещения аварийного генератора, насосной станции, а также трех холодных и двух теплоизолированных складов.
Блок Е: технические помещения и гараж.
Помимо основного здания, в непосредственной близости находятся два блок-модуля, соединенных трубопроводами с основным зданием для питания генераторов на станции.
Энергетический центр станции «Восток»
В главном энергоцентре зимовочного комплекса антарктической станции «Восток» установлены четыре дизель-генераторных установки (ДГУ) мощностью 200 кВт каждый. Предусмотрено еще два резервных дизель-генератора аналогичной мощности. Все оборудование выпущено российской компанией КамАЗ и Баранчинским заводом. Предполагаемая расчетная станции составит 146 кВт. Эту мощность способна обеспечить одна машина при 75%-ой загрузке. Энергоцентр рассчитан на 25-30 лет безаварийной работы, но тем не менее, на станции сделали резервный, полностью идентичный основному, комплекс оборудования. Если что-то пойдет не по плану, полярники точно будут снабжены электроэнергией и теплом в течение всей зимовки. [3]
Также на новой станции предполагается использование солнечных батарей для дополнительного получения энергии.
«Все инженерное оснащение станции организовано таким образом, чтобы потребности в энергоресурсах при эксплуатации были минимальны. В инженерных системах особое место занимают решения по утилизации тепла. При проектировании был выполнен расчет годового потребления топлива, учитывающий абсолютно всех потребителей энергии на станции», – дополняет Маргарита Выборнова, руководитель группы ОВ и ВК проектного подразделения ЗАО «Запсибгазпром».
Тепло и безопасность на новой станции
Несмотря на экстремальные климатические условия, в которых предстоит работать зимовочному комплексу, внутри станции поддерживается комфортная для проживающих температура – в помещениях можно ходить в футболках. Все инженерные системы станции автономны и компьютеризированы.
«Отопление и теплоснабжение станции осуществляется за счет котлов на дизельном топливе и энергии, вырабатываемой дизель-генераторами, с применением специализированного комплекса утилизации тепла от дымовых газов и корпуса ДГУ и использованием полученного тепла в системе теплоснабжения», – рассказывает Маргарита Выборнова.
Дополнительно предусмотрена электрическая система отопления – теплые полы и конвекторы.
Чтобы работа систем отопления и теплоснабжения была максимально эффективной, и комфортная атмосфера поддерживалась в помещениях длительное время, стены каждого узла превратили в эффективные многослойные системы утепления. Для этого модули по периметру изнутри изолировали несколькими слоями каменной ваты ROCKWOOL, которая заполнила все пустоты в конструкции. Также выполнено наружное утепление каменной ватой. Для стен и потолков выбраны материалы ВЕНТИ БАТТС, для полов – плиты серии РУФ, в отдельных местах уложен утеплитель ЛАЙТ БАТТС.
«Благодаря теплотехническим характеристикам каменной ваты, такое решение обеспечивает максимальную эффективность – теплоизоляция превращает каждый отдельный модуль в своеобразный «термос», который хранит тепло даже в условиях Антарктиды. При этом натуральное происхождение и содержащийся в материалах воздух позволяют конструкциям «дышать» без образования разрушительного конденсата. Выбранный материал долговечен и надежен. Его срок службы превышает 50 лет, и в течение этого времени каменная вата сохраняет свою форму и исходные теплотехнические характеристики. Это чрезвычайно важно в условиях столь отдаленной эксплуатации станции – в случае проявления строительных дефектов, у компаний не будет возможности оперативно эвакуировать людей и пересмотреть принятые решения», – поясняет Андрей Петров, ведущий инженер компании ROCKWOOL.
Рисунок 3. Сборка модулей зимовочного комплекса станции «Восток»
Снаружи слои утеплителя защищены фасадными панелями, а изнутри – негорючими стекломагниевыми листами. Суммарная толщина наружных стен достигает 650 мм. Такое решение не просто помогает создать и поддержать комфортную для полярников температуру, но и обеспечивает их максимальную безопасность. К сожалению, ранее действовавшая станция «Восток» известна печальным событием – в апреле 1982 года из-за короткого замыкания случился пожар, унесший за собой жизнь одного из полярников. Строение станции – домик из деревянных щитов, обшитый снаружи алюминием, а изнутри пенопластом (для звукоизоляции) сгорел всего за 15 минут. Полностью вышли из строя основные и резервные дизель-генераторы, пропал свет, обесточились научные приборы, остыли батареи. Экспедицию спасли усилия геофизиков, которым удалось запустить найденный на свалке дизель-генератор. Зимовщики не просто выжили, но и продолжили свои эксперименты. [4] Это уникальный случай, но повторение подобного недопустимо. Именно поэтому все системы на станции проверены по несколько десятков раз, а стены тепло- и звукоизолированы негорючим материалом, волокна которого выдерживают температуры свыше 1000 °С, в критической ситуации сдерживая распространение огня.
Рисунок 4. Контрольная сборка в г. Гатчина. Фасад нового зимовочного комплекса станции «Восток». Фотография © Ольга Стефанова
Вентиляция станции
С системами отопления неразрывно связаны системы приточно-вытяжной вентиляции. Они заслуживают отдельного внимания, ведь большинство существующих программ подбора оборудования просто не рассчитаны на крайне низкие температуры внешнего воздуха, а барометрическое давление в них задано постоянно равным 101,325 кПа. Для грамотных расчетов и подбора оборудования нужно было кропотливо учитывать каждый параметр, отличный от стандартного.
Для объекта было разработано специальное оборудование Aircut:
Рисунок 5. Вентиляционные установки для зимовочного комплекса станции «Восток»
Важно, что установки сверхкомпактные и расположены в техническом модуле, то есть, строительство дополнительного узла не потребовалось. Кроме того, поставленное оборудование отличается высокой энергоэффективностью – общее годовое потребление тепловой и электрической энергии ниже, чем у типовых устройств на 37%. [5]
«Все воздуховоды и трубопроводы дополнительно изолированы навивными цилиндрами из каменной ваты ROCKWOOL 100 и базальтовыми матами WIREDMAT 80, а для огнезащиты систем вентиляции смонтированы негорючие решения ALU1 WIREDMAT 105 с покрытием неармированной алюминиевой фольгой. Такой комплекс решений обеспечивает надежную защиту и изоляцию трубопроводов, существенно сокращая тепловые потери, а также сохраняет долговечность труб, препятствуя образованию на них конденсата», – комментирует Роман Бочков, менеджер по развитию направления «Техническая изоляция и огнезащита» компании ROCKWOOL.
Рисунок 6 Изоляция технических систем на новой станции «Восток»
Сопутствующие системы
Работу станции и комфорт пребывающих полярников обеспечивает множество других инженерных систем. Так, питьевую воду в Антарктике добывают изо льда, затем фильтруют и очищают.
«Согласно Мадридскому Протоколу по охране окружающей среды к Договору об Антарктиде сточную воду также необходимо очищать, чтобы она не загрязняла окружающую среду. На все эти мероприятия тратится большое количество энергии, поэтому экономия воды жизненно важна для станции. В зимний период предполагается расход всего 500 л в сутки на 15 человек. “Черные” канализационные стоки проходят очистку в системе очистки хозяйственно-фекальных стоков, откуда очищенная техническая вода поступает на доочистку станции “серых” стоков, или пускаются на технические нужды. Сухой остаток собирается в контейнеры для последующего вывоза с территории континента», – делится деталями Маргарита Выборнова.
Прочие твердые отходы также предполагается складировать и вывозить из Антарктиды.
Рисунок 7. Условия, в которых будут жить российские полярники
Все конструкции нового зимовочного комплекса изготовил и собрал «Опытный завод строительных конструкций» в Гатчине. Комплекс разобрали на 133 блок-модуля, погрузили на атомный лихтеровоз «Севморпуть» и отправили на юный континент. Однако, в октябре 2020 года возникли сложности с транспортировкой модулей, поэтому доставку грузов перенесли на 2021 год. Предполагается, что после запуска нового комплекса в «зимний» период, то есть с февраля по октябрь, на станции будет проживать до 15 человек, а «летом», с ноября по январь – 35 человек. Благодаря принятым техническим и инженерным решениям, люди смогут находиться на станции десять месяцев в году без сообщения с внешним миром.
Расположение
Научная станция «Восток» (Антарктида) расположена в 1253 км от Южного полюса и в 1260 км от побережья моря. Ледниковый покров здесь достигает толщины 3700 м. Зимой до станции добраться невозможно, поэтому полярникам приходится рассчитывать только на собственные силы. Летом самолетами сюда доставляются грузы. Для этой же цели используется и санно-гусеничный поезд от станции «Прогресс». Раньше такие поезда приходили и со станции «Мирный», но сегодня, в связи с увеличением торосов на пути следования поезда, это стало невозможным.
Станция полярная «Восток» расположена рядом с Южным геомагнитным полюсом нашей планеты. Это позволяет заниматься исследованиями изменений магнитного поля Земли. В летнее время на станции находятся около сорока человек — инженеров и учёных.
Станция «Восток»: история, климат
Климат
Научная деятельность
Жизнь на станции
В жилом здании имеется кают-компания, на стене висит телевизор (правда, эфирного телевидения на станции нет), установлен бильярдный стол. Когда в этом помещении температура падает до минусовой, туда все стараются не заходить. Но однажды, полярники на складе обнаружили неисправную игровую приставку. Ее отремонтировали, подключили к телевизору, и кают-компания ожила – теперь здесь собираются полярники. В теплых куртках и брюках, в валенках и шапках, они приходят, чтобы поиграть в кулачные бои и гонки. Полярники отмечают, что в последние годы станция «Восток» (Антарктида) в бытовом отношении преобразилась. Теплый жилой модуль, помещения для научной работы, столовая, дизельный блок и другие необходимые для жизнедеятельности станции строения сделали жизнь здесь вполне приемлемой.
Пожар на станции «Восток» в Антарктиде
Двенадцатого апреля 1982 года «Восток» не вышел на связь с Большой землей. Никто не мог предположить, что произошло. В сутки, по графику, станция выходила на связь девять раз. Когда связи не было и во второй условленный час, стало понятно: случилось что-то экстраординарное. Отсутствие связи – в любом случае происшествие чрезвычайное. Размеры беды на станции тогда никто не мог предвидеть. Станция «Восток» (Антарктида) имела отдельное помещение, где располагалась дизель-электрическая станция. Там и начался пожар в ночь на 12 марта. Это было самое начало зимовки. К электростанции был пристроен небольшой домик, в котором жили механики. Их разбудил в четыре утра едкий запах дыма.
Выйдя на улицу, они обнаружили, что огонь полыхал на крыше. Через пару минут уже все зимовщики, наспех одевшись, выбежали на мороз. Прожектор, который освещал территорию, погас. Свет был только от пожара.
Борьба с огнем
Огонь стали забрасывать снегом, потом попытались его накрыть брезентом, чтобы предотвратить доступ кислорода. Но брезент воспламенился мгновенно. Людям, которые забрались на крышу, вскоре пришлось спрыгнуть вниз. Кровля полностью сгорела за тридцать минут. В пятнадцати метрах от станции стояли цистерны с соляркой. Оттащить их было невозможно — они слишком тяжелые. К счастью, ветер дул в противоположную сторону. Спасло еще и то, что солярка была слишком холодной, на морозе она стала вязкой. Ей надо было сильно нагреться, чтобы вспыхнуть. Сразу полярники не заметили, что среди них нет одного механика. Его останки обнаружили на пепелище. Сразу после пожара помещения станции остались без тепла и света, а на улице было –67 °C …
Как выжить?
Жизнь после пожара
Полярники приняли решение выживать своими силами. Мужественные парни не стали ждать помощи с Большой земли. В Москву была передана радиограмма: «До весны выживем». Они прекрасно понимали, что ледяной континент не прощает промахов, но он безжалостен и к тем, кто впадает в отчаяние. Зимовка продолжалась в форс-мажорных условиях. Полярники переселились в одно крохотное жилое помещение. На основе газовых баллонов смастерили пять новых печек. В этом помещении, которое было и спальней, и столовой, и кухней, находились и научные приборы. Главным недостатком новых печей стала сажа. Ее собирали по ведру в сутки. Через некоторое время, благодаря смекалке аэролога и повара, зимовщики смогли выпекать хлеб. Порции теста они приклеивали к стенкам печки и таким образом получали вполне съедобный хлеб.
Кроме горячей пищи и тепла, был необходим свет. И тогда эти сильные люди начали делать свечки, используя для этого имеющийся парафин и асбестовый шнур. «Свечной заводик» работал до окончания зимовки.
Работа продолжается!
Несмотря на невероятные условия, полярники все чаще стали задумываться о продолжении научной деятельности. Но это было связано с огромным дефицитом электроэнергии. Единственный уцелевший движок удовлетворял лишь потребности радиосвязи и электросварки. На него просто «боялись дышать». Тем не менее метеоролог прерывал свои наблюдения за погодой только во время пожара. После трагедии он работал в обычном режиме. Глядя на него, возобновил работу и магнитолог.
Спасение
А еще через пятнадцать дней из «Мирного» прибыл санно-тракторный поезд. Он доставил стройматериалы и продукты, а также все для строительства энергостанции. После этого время на станции пошло быстрее: все старались наверстать скопившиеся «долги» по научным исследованиям. Когда прибыла смена, мужественных полярников отправили самолетом на «Мирный». Тем же бортом доставили и останки погибшего Алексея Карпенко. Его захоронили на антарктическом «Новодевичьем» кладбище. Остальные полярники пересели на теплоход «Башкирия», который и доставил их в Ленинград. Сегодня все они живы и здоровы, а кое-кто успел за это время еще раз поучаствовать в антарктической экспедиции.
Станция «Восток»: правила посещения
Туристов, как, впрочем, и подготовленных путешественников, на станцию не приглашают— это исключительно научный центр. Тем не менее посетить «Восток» всё же возможно. Для этого желающие должны обратиться в Институт исследований Арктики и убедительно доказать, почему именно в них нуждается станция. Минимальные требования к претендентам – богатырское здоровье и множество полезных навыков.
Идет масштабное обновление уникальной антарктической станции «Восток»
В Антарктиду на этой неделе доставили новые модули уникальной и суперсовременной станции «Восток». Она станет первым в мире сооружением такого рода на полюсе холода, где температура опускается до минус 90°. Станция будет расположена за полторы тысячи километров от побережья на высоте около трех с половиной километров над уровнем моря. Комплекс из 133 модулей установят на 36 высоких опорах, чтобы не заносило снегом. Обновленный «Восток» построят взамен устаревшей станции, которую открыли еще 60 лет назад.
Для этих широт мороз за 40° это и правда нормально, если не сказать «тепло». В Антарктиде сейчас наступило лето, пусть и не такое, к которому привыкли мы, но для строителей нового комплекса для полярников это будет по-настоящему жаркая пора.
«Строительный сезон – это, к сожалению, не календарный год. Это сложные ограничения во времени, когда ты можешь попасть на станцию «Восток»», — говорит главный инженер генерального подрядчика строительства станции Константин Кондратьев.
Большую часть года добраться до нее почти невозможно. Из российских станций в Антарктиде «Восток» – единственная, что расположена в глубине материка, ближе к Южному полюсу. И на всей Земле не найти более холодного места. Именно здесь когда-то зафиксировали самую низкую на планете температуру – минус 89°. Рекорд жары для здешнего климата – минус 13°, а среднегодовой показатель – минус 55°.
Советские полярники обосновались здесь еще в 1957-м. И к настоящему времени степень изношенности станции достигла критической отметки.
«Мало того, что этим строениям уже 40 лет. Они потеряли свои потребительские свойства, в них холодно, протекает снег, растаявший от тепла зданий. Некомфортно и опасно. Имея один выход и один аварийный выход, будет трудно эвакуировать людей в срочном порядке», — рассказывает начальник станции «Восток» Сергей Бондарцев.
Некоторые здания снаружи даже не разглядеть. Они полностью занесены снегом, и передвигаться между ними полярникам приходится по вырытым в снегу тоннелям. И в экстремальных условиях ученые ведут уникальные исследования. Прямо под станцией, под слоем льда толщиной почти четыре километра, находится древнее озеро, тоже получившее название Восток. Полярники сумели пробурить к нему скважину, чтобы взять пробы льда и воды, которые должны пролить свет на историю всей планеты.
«Это самый глубокий на нашей планете лед. Вот этот кусок керна был получен непосредственно перед вскрытием озера. Глубина — 3769 метров, глубже льда на Земле нет. В этом помещении хранится история климата Земли за полтора миллиона лет. Так что это место, конечно, абсолютно уникальное», — отметил ведущий научный сотрудник Арктического и Антарктического научно-исследовательского института Алексей Екайкин.
История создания нового зимовочного комплекса станции «Восток» тоже оказалась уникальной. От начала и до конца его строительство профинансировал Леонид Михельсон – глава компании «Новатэк», известной своими арктическими проектами. Теперь она оставит след и на Южном полюсе.
Сооружение, воплотившее в себе лучшие на сегодняшний день технологии, даже внешне напоминает инопланетную станцию. В нем будет пять модулей. Два из них включают жилые отсеки, лаборатории, столовые и зону отдыха. Еще два – это технические блоки с электростанциями и системами жизнеобеспечения. В пятом расположится гараж для техники. Предмет гордости конструкторов – опоры со встроенными домкратами. Они защитят станцию от занесения снегом. Защита от холода тоже обеспечена надежная, но главное – теперь полярники смогут жить и работать в комфортных условиях.
«Комплекс был полностью собран, все системы жизнеобеспечения приведены в рабочее состояние. Полярники несколько дней в этом комплексе проработали, прожили, тем самым испытали полностью все системы жизнеобеспечения. После чего комплекс был разобран, упакован соответствующим образом и подготовлен к отгрузке», — сообщил руководитель проекта по созданию нового зимовочного комплекса станции «Восток» Дмитрий Заграничный.
Сегодня корабль с блоками зимовочного комплекса уже пришвартован у берегов Антарктиды, неподалеку от станции «Прогресс». До пункта назначения – станции «Восток» – отсюда ведет долгий и сложный путь. Несколько машин волоком потащат грузы на расстояние в полторы тысячи километров. Скорость почти пешеходная, время в пути – две недели.
«Почти полторы тысячи километров только по снегу. Возле «Прогресса» снег один, он влажный, скользкий. А вот дальше начинается снег сухой, он как наждачная бумага», — говорит главный специалист по капитальному строительству российской антарктической экспедиции Андрей Миракин.
На месте для будущего комплекса уже готовят фундамент. В Антарктиде это несколько слоев плотно утрамбованного снега. На то, чтобы полностью смонтировать новую станцию, строителям понадобится несколько сезонов. Первая партия груза отправится к Южному полюсу уже в декабре.
Загадочный проект на полюсе холода. Рассказываем, как Россия строит новую полярную станцию в Антарктиде
Советское наследие
На сегодняшний день «Восток» утеряла первоначальный вид, покрылась трехметровым слоем снега, а инфраструктура износилась на 90%. Тем не менее, ежегодно летом (в Антарктиде это декабрь, январь и февраль) на материк приезжают около 40 ученых и проводят исследования. В зимний период времени на станции находятся 12-13 человек – это геофизики, метеорологи, океанологи и другие специалисты. Для их комфортного пребывания необходим принципиально новый зимовальный комплекс – с комфортными условиями проживания.
Реализация проекта
Поскольку технологии не стоят на месте и постоянно развиваются, Россия приняла решение возвести современную и уникальную станцию «Восток». Сооружение будет находиться рядом с советской постройкой – вблизи Южного геомагнитного полюса Земли.
Здесь одни из самых суровых условий на планете:
При строительстве используются прочные и проверенные материалы, гарантирующие безопасность и комфортное проживание в Антарктиде. Станцию «Восток» сравнивают с космическим кораблём. Строительство ведется на «большой земле», на Южный полюс сооружение доставят в разборном виде (модули). На сегодняшний день на месте будущего комплекса закладывают фундамент.
Отметим, что проект реализуется за счет частных и государственных инвестиций. Леонид Михельсон, председатель правления «Новатэк», выделил собственные средства – 4 млрд рублей на строительство станции. Еще 3 млрд направлено из государственного бюджета страны.
Разработка сокровищницы
На новой станции планируется разместить несколько лабораторий, оборудованных современными научно-исследовательскими приборами. Также предусматривается наличие медицинского блока, помещений коллективного пользования (бильярдный и тренажёрный залы, кухня и сауна). С внешней стороны утеплительный слой будет защищать фасадные панели, а внутреннюю часть – негорючие стекломагниевые листы. «Сердце» станции – в центральной части сооружения. Там расположатся генеральный и запасной энергетические блоки. Они обеспечат существование целостной энергосистемы станции.
Сооружение поставят на специальные трехметровые опорные конструкции, в которые встроены домкраты. Таким образом комплекс защитится от снежных заносов. Все блоки будут максимально изолированы каменной ватой, что обеспечит совершенную теплоизоляцию, где каждый модуль становится своеобразным «термосом», сохраняющем тепло в беспредельных антарктических условиях.
Климатические условия Антарктиды не позволяют быстрого развития строительных работ, но несмотря на это, в 2024 году на станцию должны приехать новые постояльцы. Современное сооружение нужно не только для метеорологических наблюдений, но и для новых научных открытий. Например, для исследования Подземного озера. Оно расположено прямо под станцией, на глубине почти 4 км. Его загадкой давно интересуется учёные всего мира.