環境嚴苛的南極,卻也因此成就了地球最酷的建築

作者 | 發布日期 2020 年 01 月 24 日 9:00 | 分類 科技趣聞 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


看看下面這張圖,你是否會想起《星際大戰》全地形裝甲步行機「AT-AT」?其實這是南極大陸的南極科學考察站。

▲ AT-AT。(Source:Flickr/DocChewbacca CC BY 2.0)

類似風格獨特的建築在南極還有不少,步入南極,可能會讓你誤以為穿越到電影的科幻世界。

人類在南極建立科學考察基地的歷史還不到 120 年,且過去很長一段時間,南極的建築首要考慮的是實用性,外觀設計和舒適度幾乎最不重要。

這也不難理解,畢竟在地球最寒冷,且一年 300 天刮著 8 級大風的地方,能活下去才最重要。

早期的南極建築到底簡陋到什麼程度?1903 年蘇格蘭國家南極探險隊一行 33 人抵達南極後,因厚重冰層阻擋無法前進,決定停留在南奧克尼群島過冬,並用石頭、木材和毛氈等材料搭了一間小房子。

(Source:Probably William Speirs Bruce, 1867-1921 [Public domain])

這便是南極洲第一座永久性建築,當時的探險隊負責人 William Bruce 以愛丁堡氣象學家 Robert Traill Omond 為這座建築命名,稱為 Omond House,後來這個站點交給阿根廷政府管理,至今阿根廷政府仍把 Omond House 當作科學考察站的一部分維護。

不過當時探險隊員寧願待在船上也不想待在這間房子裡,據其中一位隊員回憶,比起船,小屋實在太通風寒冷了,積雪常把門埋住,隊員只能透過窗戶進出。

現在的科學考察隊員要幸福多了,自從 1959 年多國簽訂《南極條約》後,南極的科學考察活動也活躍起來,來到南極的除了科學家,還有一些建築工程師和設計師,他們希望在地球最冷的地方將設計美學和實用性結合。設計師 Emerson Vidigal 表示

身為建築師,我們更關心居住者的舒適感,因此我們著手營造可提升幸福感的居住氛圍。

Emerson Vidigal 是巴西建築事務所 Estudio 41 的設計師,這家建築公司負責巴西南極 Comandante Ferraz 科學考察站的設計,此考察站曾在 2012 年因機房爆炸導致 2 人喪生,後來巴西舉辦國際建築設計競賽,向全球徵集重建方案, Estudio 41 最終脫穎而出。

(Source:Ministério da Defesa [CC BY])

新 Comandante Ferraz 科學考察站位於凱勒半島,單看外形會讓人以為是美術館或主題旅館,主要分為上中下 3 層。

9.1 公尺的上層包含臥室、公共服務、餐廳,高度近 6 米的中間層當作實驗室、操作室和維護區,2.5 公尺高的區域則為整個考察站的中央倉庫和車庫,此外還設有視訊會議室/禮堂、圖書館和客廳等,建築高度還可隨氣溫和冰層融化情況調整。

據設計師介紹,除了提供科學考察隊員舒適的居住和工作環境,還能最大程度減少對附近野生動物的影響。

同樣特別的還有英國哈雷 6 號(Halley VI)南極科學考察站,也就是開頭提到的形似《星際大戰》機器人的建築,那只是科學考察站其中一節,整個科學考察站是由 8 節建築連接組成。

(Source:維基百科

為什麼要設計成這樣?

首先高支架有利於大風吹走積雪,且科學考察站也不是固定的,底部有類似雪橇的結構可移動設計,其實就是為了固定科學考察站,這是從前幾代哈雷科學考察站吸取的教訓。

因為這座科學考察站建在布朗特冰架上,而南極冰川移動會讓布朗特冰架每天都向海移動約 1.5 公尺,像傳送帶帶著科學考察站移動,即便不考慮冰架是否會將科學考察站帶進海裡,觀察大氣等研究也需要穩定的觀測點。

(Source:Hugh Broughton Architects [CC BY-SA])

設計師在哈雷 6 號科學考察站底部安裝幾部雪橇,可定期根據冰川的移動向反方向移動,以保證科學考察站穩定在同個位置,哈雷 6 號也是世界首個「完全可重定位」的極地研究站。

在南極建房子,除了要克服嚴苛的天氣條件,另一大挑戰便是如何將建材運到南極。因一年中只有夏季的 12 週適合運輸,因此很多科學考察站需要花費數年時間才能建成。

於是印度南極與海洋研究中心在計劃建立第 3 個南極科學考察站時,嘗試採用更高效的方式,請來德國 bof Architekten 建築事務所設計。

bof Architekten 沒有讓印度人失望,不到 2 年一座未來感十足的建築就在南極拔地而起,由 134 個集裝箱改造組裝而成。集裝箱本來就是運輸建築材料的容器,建築師將之融入建築、提高運輸效率,也縮短組裝時間。

(Source:NCPOR

設計師用鋁合外殼包裹集裝箱,讓建築可承受強風、攝氏 -40 度的溫度,以及極地的暴風雪,內部玻璃幕牆讓室內有良好採光,同時能欣賞南極風光,最多可容納 47 名研究人同時生活和工作。

最環保的南極科學考察站要數比利時的伊麗莎白公主站(Princess Elisabeth Antarctic),這是全球首個零碳排的科學考察站。

(Source:IPF

伊麗莎白公主站完全靠太陽能和風力發電,附近配備 9 台風力渦輪發電機和多塊太陽能面板,由於電力供應有限,故沒有供暖系統,而是採用分層設計來維持室內溫度,所以只能在夏季使用。

還有中國的泰山站,外形呈正 16 邊形,底部架空,由 8 根鋼柱支撐,有點像一台紅色的巨大飛碟,2014 年建成,並在 2019 年完成二期工程。

(Source:中國極地研究中心

泰山站融合上述多個極地科學考察站的建築技術,主體建築架空,配電系統、融雪系統、污水處理系統等配套設施則建在雪地下,是中國首個南極雪下工程。

能源供應則採風能─太陽能─柴油發電機─儲能電池互補的智慧微電網供電系統,混合使用柴油和新能源,建築方式和印度一樣採用訂製集裝箱模組組合,將配套設施整合到集裝箱模組。

不過最特別的南極科學考察站,應該還是丹麥 MAP 建築事務所設計的冰山居住站(Iceberg Living Station),目前還在開發,直接在南極就地取材,用南極冰山建成。

▲ 冰山居住站概念圖。(Source:MAP

據 MAP 介紹,會使用挖掘機直接改造南極的冰山,在冰山內開鑿出多個活動空間,採用太陽能等可再生能源供電,不過這種建築的壽命也有限,因為冰山會在 7~10 年內融化。

南極是世界最寒冷、風最大、最乾燥的地方,但也不能阻擋設計師將現代建築美學帶到這裡。南極有世界最酷的建築,或許未來人類還會將這類設計帶到條件更嚴苛的外星球。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:British Antarctic Survey