南極で「車を作るように家を建てる」にはどうすればいいのでしょうか？

2024年は中国の極地探検40周年に当たる。過去40年間、党の指導の下、我が国の極地主義は無から有へ、弱から強へと成長してきました。何世代にもわたる極地労働者は、極寒に耐え、忍耐し、懸命に働き、厳格かつ現実的であり、懸命に働き、実りある成果を達成してきました。地球の最南端に位置する神秘的で隔絶された「氷の大陸」である南極は、科学研究の「聖地」です。中国の科学探検隊の選手たちが一団となって南極に急行した。南極ではどんな科学的な謎が探求されるのでしょうか?彼らはどのように科学的探査を行っているのでしょうか?どのような科学的研究成果が達成されましたか?南極の未解決の謎とは何でしょうか?新華インタビューは、新華社上海支社の「天海」スタジオと協力し、「南極探検」と題したインタビューシリーズを立ち上げ、気候変動、氷床の安定性、海氷の融解、天文学の発展、南極の動物の状況などの分野に焦点を当てている。

この研究基地は南極の科学研究の「ベースキャンプ」です。人里離れ、吹雪に見舞われる「氷雪大陸」に調査基地を建設することは、国の総合力の象徴である。 21世紀以降、輸送能力、建設能力、機械設備などの科学技術力が大幅に向上し、世界各国の研究ステーションの建設では主に鉄骨構造の組み立てとモジュール工法が選択され、「自動車を建てるように家を建てる」という目標が実現されています。

この号の「南極探検」では、第30次および第34次南極探検隊のメンバーであり、中国国家建設工程公司研究所の極地建設専門家である王中軍氏への独占インタビューを特集しています。

中国の第30次南極探検隊に参加した王忠軍。写真提供：新華社記者張建松

新華社インタビュー：南極研究基地の建設には何か特別な要件がありますか？断熱、防火、電源供給などの問題をどう解決するか？

王忠軍：南極の自然環境は非常に過酷です。人類が南極に到着した後、最初に直面した問題は、どうやって足場を確保するかということだった。初期の南極探検ではテント、イグルー、木造住宅が使用されていました。 21世紀には、人員輸送能力、建設能力、機械設備建設などの能力の向上に伴い、研究ステーションの建設では主に鉄骨構造の組み立てとモジュール工法が選択され、建物の断熱性、耐風性、防火性などの要求が極めて高くなっています。

暖かく過ごす方法: 南極は地球上で最も寒い大陸であり、研究基地では通常、二重または多層の断熱設計が採用されています。わが国の南極崑崙基地と秦嶺基地の断熱材は、内部の機能モジュールと外部の断熱層の組み合わせを採用しています。内部の機能モジュールの断熱は自己完結型で、外部の保護は建物全体を囲むため、「綿のコート」を着ているのと同じになります。我が国の南極万里の長城基地、中山基地、台山基地はすべてプレハブの鉄骨構造で建設されています。外壁断熱材は2層に分かれており、外層は断熱と防水に重点を置き、内層は防火と断熱に重点を置いています。両者は互いに補完し合います。泰山駅も屋根にエアロゲルの層を追加しました。

火災を防ぐ方法: 南極は地球上で最も乾燥した大陸です。火災は南極で最も多くの死傷者を出す災害の一つであるため、研究基地では火災予防が極めて重要です。私たちの対応策は、不燃性の建築材料を選択するように努め、防火区域を厳格に実施することです。計画時に地形を合理的に利用し、建物をその機能、関連性、火災の危険性に応じていくつかの分散したクラスターに分割します。たとえば、居住室や科学研究室は、年間を通じて最も風の吹きやすい風上側に配置する必要があります。石油タンクエリアとガスボンベステーションは、年間を通じて風の頻度が最も低い風向の風上側に配置する必要があります。可燃物倉庫は、年間を通じて風の吹き込みが最も少ない風下側に配置すること。難燃性物質や不燃性物質を保管する倉庫は、年間を通じて最も風向風速が高い風下側に配置することが望ましい。

南極にある中国の中山基地の石油タンク。写真提供：新華社記者張建松

電力供給方法：南極研究基地では電力供給に発電機を使用しています。発電施設は研究ステーションの「心臓部」であり、絶対に安全でなければなりません。現在、我が国の南極の万里の長城基地と中山基地には、発電機が 3 台あり、1 台は使用中、1 台は予備、1 台は修理中です。障害が発生すると、バックアップ ジェネレータが自動的に起動し、シームレスな接続を実現します。環境意識が高まるにつれ、各国の研究機関ではグリーンエネルギーの割合を増やしています。わが国の南極秦嶺基地のグリーンエネルギー含有量は60％に達し、既存の科学研究基地もアップグレードと改修を経てこの基準に従うよう努める予定です。

生活用水: 南極研究基地の水源は、湖水、雪解け水、淡水化された海水の 3 つです。わが国の崑崙基地と台山基地は氷床の上に建設されており、水は雪解け水のみに頼っているため、水質は間違いなく一流です。万里の長城駅と中山駅の近くには小さな貯水池があり、ろ過後そのまま使用することができます。秦嶺駅の近くには水源がないため、給水には海水淡水化が利用されている。

無人：現在、我が国の5つの南極研究基地のうち、崑崙基地と台山基地が夏季基地となっている。年間の大半は無人ですが、探知装置は継続的に稼働しています。電源にはバッテリーと発電機の 2 つの形式があります。発電機はシャットダウン時の凍結を防ぐために空冷式になっており、遠隔で始動できます。

南極にある中国の秦嶺基地。 （写真提供：中国極地研究センター）

新華社インタビュー：我が国が南極に新たに建設した秦嶺基地の建設の特徴とハイライトは何ですか？

王忠軍：中国の南極秦嶺基地の設計理念は、他国の新しい研究基地の建設経験を吸収し、架空鋼構造組立とモジュール結合方式を採用しています。それに比べて、わが国の秦嶺駅の全体的な設計と建設には、より高度なデジタル化と組み立て技術が使用されています。国内の鉄骨構造物の製造においては、デジタルツイン技術の原理を利用して、部材の3次元レーザースキャンを行い、実際の状況に基づいたモデルを構築しています。これらのモデルは、設計図に構築された理論モデルと比較されます。比較結果に基づいてコンポーネントを調整し、メイン構造を実際に組み立てて検証することで、外部保護システムの設置に正確で信頼性の高いプラットフォームを提供します。

新華社インタビュー：南極でどのような建物の建設に参加したか教えてください。建設プロセス中の最大の困難は何でしたか?どうやって克服するのでしょうか?

王忠軍：私が南極プロジェクトに関わるようになったのは、2013年に南極の台山基地の設計を担当したときです。同時に、万里の長城基地1号館の保護改修プロジェクトも設計しました。その年、私は第30次南極観測隊の一員として魅惑の南極大陸に足を踏み入れ、秦嶺基地（当時はロス海新基地と呼ばれていた）の現地調査と地図作成作業を完了しました。それ以来、私はこの清らかで神秘的で壮大な聖地に夢中になりました。

それ以来10年以上にわたり、ブラジル南極研究基地、中山基地衛星地上局および車両整備基地プロジェクト、秦嶺基地臨時施設、崑崙基地改修などの設計を統括してきました。また、南極氷雪空港の移動ターミナルビル、内陸チームの機能キャビン、特殊そりなどの設計・製造も行いました。

「氷の大陸」南極大陸での建設には、主に3つの困難があります。

最初の大きな難点は、建設期間が短いことです。極端な気温、氷の状態、嵐の影響により、現場での建設に残された時間は悲惨なほど短かった。崑崙基地は南極大陸の最高地点、氷床の深さ1,260kmに位置し、建設期間はわずか30日間です。泰山駅は海から520km離れており、建設期間は約45日間です。中山駅と秦嶺駅の工事期間は2か月未満です。万里の長城ステーションは亜南極に位置しており、状況はより良く、建設期間は3か月近くです。

2番目に大きな困難は、物資の輸送の難しさです。南極の建設資材は、南半球の有名な「悪魔の偏西風」や南極大陸の独特な浮氷地帯を通過しながら、何万キロも海路で輸送されなければなりません。南極の氷縁地帯に到達するには約1か月かかります。海氷が十分に厚い場合は、貨物を海氷の上で降ろし、そりを使って岸まで運ぶことができます。そうでなければヘリコプターで輸送しなければなりません。海岸近くの水深が不十分なため、海氷が溶けても砕氷船は停泊できず、喫水の浅い台船を使って複数回輸送する必要がある。崑崙基地と台山基地は南極大陸の奥地に位置しており、そりで長距離を移動する必要があります。

3番目に大きな困難は、現場の建設条件が悪いことです。極寒、吹雪、高原の低酸素状態、強い紫外線、重機の不足により、建設効率は大きく制限されています。

南極探検は、国の総合力の象徴であり、現在および将来の世代に利益をもたらす崇高な目的です。わが国のあらゆる研究基地の建設は、祖国から遠く離れた地球の最南端で、風雪と戦い、時間を大切にし、懸命に働く南極観測隊員たちと切り離すことはできません。 「愛国心、真実の探求、革新、勤勉」という南極の精神は、あらゆる困難を乗り越える力の源です。

中国国家建設工程公司研究所主任建築家の王忠軍氏は、2度の南極科学探検に参加し、「中国極地探検30周年先進個人」の名誉称号を授与された。

出典：新華網