与南极大陆边缘考察站不同的是,要矗立在南极内陆冰盖最高点,昆仑站首先就需要经受超低温的考验,何况冰穹A地区是全南极大陆气温最低的少数几个地区之一。
秦为稼说,根据中国第21次南极考察内陆队首次登顶冰穹A时安装的一台自动气象站所测,2005年南极深冬在冰穹A曾获得零下82摄氏度的记录,同期南极各考察站没有更低温度的报告。到目前为止,南极最低温度也是地球最低温度的记录是在俄罗斯东方站测得的零下89.2摄氏度,相差并不太多。冰穹A地区的年平均气温也达零下58摄氏度左右。
加上冰穹A地区是海拔最高的南极冰盖,又处整个冰盖中心地带,因此无论从观测事实,还是地理条件上来说,“冰穹A地区无疑是最冷的地方之一”。秦为稼说。
低温带来的最重要问题就是站体材料如何经受住起码零下80摄氏度的考验。昆仑站的主体结构材料因此选择使用了不锈钢,其耐低温性能要比普通钢好得多,所有能够单体拆卸的配件都在低温实验室经过零下90摄氏度的低温测试,甚至包括较小的电源开关。
同时,为了保证室内温度,昆仑站采用双层保温板结构,站内每个住舱即房间也都是独立保温。也正因为低温,设计上没有考虑现场焊接工艺,因为如此低温下焊接工艺能否保证质量,根本无法实验。
冰穹A地区位置特殊,由于处于内陆冰盖中心地带,风力很小,降雪量有限,当地的积雪非常松软。有的地方一个人跳进去就可以没顶。“昆仑站完全是建在雪上的一个科考站。”秦为稼说,首当其冲的是要解决打基础问题。
在冰穹A地区积雪表面存在深霜层,也就是在三四米以内的浅层雪之间有大气流通,在超冷低温和极其干燥的环境下,浅层雪直接升华,在雪层中产生了空洞,容易导致站体建筑不均匀下降。
据陈兆融介绍,昆仑站的基础坑有3米深,长70米,宽30米,通过挖雪坑来回填实,如此使得雪层均匀化并增大密度。基础结构也就是支撑起昆仑站近200吨体重的,是16只“大脚”。
“大脚”的尺寸特意设计得很大,为3米×4米,来减小压强,可以使基础整体均匀下降。“大脚”的高度也就是架空高度的设计标准是根据当地积雪率,10年内不会把考察站的门埋住。