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□ 本报记者 杨频萍 谢诗涵
瞄准“无人区”建一个“小南极”
“我们的目标是建成世界上单体规模最大的极地与极端环境模拟装置，为在南极运行的各类仪器设备和参与各类项目的人员提供测试环境，服务中国乃至全世界的南极科考事业。”近日，由省发改委、东南大学、南通市人民政府三方共同推动的“极地与极端环境模拟实验设施预研项目”正式启动，这也标志着南通市首个大科学装置正式落地。
面向国家迈向极地与高原等重大战略需求建设，该预研项目将通过模拟极地陆域典型的复杂恶劣自然条件，为极地与极端环境条件下的人员—装备—设施相互耦合的基础科学问题及工程保障技术研究提供基础环境条件。
为何要推进这项工作？东南大学自动化学院院长、大科学装置项目负责人魏海坤告诉记者，长期以来，国内外没有一个大型的模拟环境能满足南极科考用的各类仪器设备、工程机械的研发测试需求。然而，南极科考设备如果没有经过充分测试，使用过程中一旦出现问题，后期开发的周期、成本等都会成倍提升，甚至会威胁到科考人员的生命安全。
2010年9月27日清晨，我国南极科考冰穹A支撑平台项目技术负责人、东南大学教授郝英立在西藏高原测试期间，因旅途劳累、超负荷工作和高原反应，倒在了海拔4300米的西藏羊八井宇宙射线观测站，生命永远定格在了47岁。
“尽管和南极的真实环境仍有很大差别，但西藏羊八井是我们当时认为最接近南极环境的地方，团队成员多次往返西藏也为了在高原环境下测试设备性能。”郝英立教授的逝世像一根钉子一样扎在了魏海坤的心中，也更让他坚定要模拟极地陆域极端复杂环境的决心。
在南通建一个“小南极”，目标很明确，但实际推进却困难重重。
此前，东南大学已先后派出魏海坤、张侃健、葛健、方仕雄、刘西陲等多人分别赴南极昆仑站、泰山站、中山站完成相关科考任务。实地深入南极，方知极地环境的复杂多变。
魏海坤以地处南极内陆深处的昆仑站为例，这里是南极冰盖的最高点，海拔超过4000米，属于“南极中的南极”。“昆仑站的最低气温在零下80多摄氏度，气压约为0.5个大气压，空气中的含氧量相当于西藏海拔5500米左右的水平……”
低温、低气压、强风、降雪……想要单独模拟其中的一、两种环境条件还相对容易，但南极多种极端恶劣环境条件耦合，最终如何能实现这一快速交变环境成为了装置研发的最大难点。“比如一般实验设备的材料耐低温的极限是零下40摄氏度左右，这也意味着，极地与极端环境模拟装置中所用到的材料、检测设备、装备等必须要定制或改造。再比如，人在完全封闭的模拟装置中活动，空间里的氧量会被慢慢消耗，如何在封闭的交变环境中维持氧量的稳定，这些都是需要重点攻关的难题。”
“模拟南极极端环境，为何不去东北漠河而最终选定南通？”采访中，记者不禁提问。
“确实，极端环境模拟需要很多的冷能，而南通的沿海地区特别是洋口港液化天然气（LNG）冷能丰富，正好能够满足项目需求。”魏海坤介绍，液化天然气想要变成老百姓所使用的天然气，需要经过液体变气体的气化过程，而这一过程中会产生很多冷能。“过去这些冷能利用率不高，往往排向大海，这不仅是资源浪费，还可能对环境造成污染。而如果将这些冷能应用于极地与极端环境模拟装置，则可以变废为宝，充分利用这一资源。”
据悉，目前项目各方已建立沟通机制，首批项目建设团队成员已进驻南通。“预研项目中，我们计划在3年半的时间里设计出一个小型的极地与极端环境模拟装置，舱体中的实验空间约占100多平方米。而真正的大科学装置则规模要大得多，核心设备实地占地至少200亩。”
此前，东南大学团队自主研发的远程遥控无人值守能源供应模块“东大极能”主要是为各类仪器设备在南极极端环境下提供能源和远程监控支持，目前其2.0版本已在南极昆仑站、泰山站、秦岭站运行。“如果未来极地与极端环境模拟装置成功落地，相信‘东大极能’的更新换代工作将会容易很多。”魏海坤说。
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