在零下50度蓋房子，偉大工程巡禮：南極研究站Megastructures：South Pole Station。 @ 任孤行

南極、是一個大家都聽過，卻極少人去過的地方，雖然我們沒有去過但可以想像，到底是什麼樣的情況，不用到零度大家都冷的要死，更不用想像溫度到負的程度，大概是只要皮膚外露一陣子就會結冰壞死，就算穿著全套的保護裝置，也會有很大的機會死亡。今天要介紹的是國家地理頻道的紀錄片，Megastructures：South Pole Station，主要是述說一群人如何在這樣惡劣的環境中，建造一個科學研究站。

南極看名字就知道是地球的南端，在人類近代科學不斷進步的情況，讓世人越來越知道關於它神秘的面紗，更有影像與照片不斷出現，成為大家的話題，百年來有不少的人們登了這片比北極還冷的地方，就為了找出別人沒有發現的東西，只為了求知慾。記得曾在很多電影戲劇中，提到了在南極上的冒險，多半隨著死亡與傷殘，就算沒有當場死亡，也會被凍傷需要截肢，可以見得是多麼的殘酷。

圖片來源：

http://www.fictw.com/ngc.php

偉大工程巡禮Megastructures是國家地理頻道National Geographic Channel的電視紀錄片系列，從二零零四年開始播出，至到現在還有不斷推出新作品，在每一集之中介紹，每一個國家，地球上任何地點的人工建築，從結構組成到建設方式，如何運營管理，加上運用多少的人力去建成。還會實況訪問這些設計師工程人員負責人等，就節目的名稱上，這些工程必需是最大最深最高等條件的工程。

南極研究站South Pole Station則是要挑戰五十年前的南極舊建築物，再度興建一座以現代科技為主的全方面研究所，這個困難度到達頂端程度的工程，到底要如何達成，還得透過層層的手續，光是建材空運過來就是一大挑戰，因為每年只有四個月能降落，每年只有一百天。還需面對來自天氣的阻礙，除了不斷累積的白雪外，還有不斷吹襲的暴風，加上不知道如何變化的氣侯，與成員們的身體承受度。

以上資料來自報章雜誌網站以及訪問。

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從天空上看新舊研究站

南極的氣溫可降至攝氏下零下七十五度以下，這裡所下的雪從不融化，這裡被稱為地球環境最惡劣的地點，不過卻有一群人打算在這裡，興建人類有史以來最大膽的建築構案之一，獨一無二的建築，一座二十一世紀的研究中心，他們所要建的就是南極研究站。不管是早上與白天，幾乎都沒有什麼差別，天氣一樣的糟糕，還常常有暴風雪來襲，不能待在戶外的狀況，只能夠在搭建好的房舍休息。

常常結冰不能動彈的機具。

因為其酷寒的天氣，常常讓起重機及推土機等的機械設備常常停擺，雖然這些例行事故可能發生在世界各地，但在這裡更加的頻繁，建造地點是南極洲的正中央，一個超大建築的施工團隊，想辦法挑戰看似不可能的任務。他們打算在這冰封的荒原，打造一座高科技科學設施，佔地一萬五千平方公尺，如果他們成功了，這裡將是全球最先進的研究的中心，但數百名的工人必須忍耐南極酷寒的氣溫。

超過一萬一千公斤的建材只能靠空運送來，每年在戶外工作的時間只有一百一十天，也就是南極洲的夏季，其他季節連想都不要想，幾分鐘就能殺死一個人，而且南極冬季時有數個月都是黑暗的，所有戶外作業工作一定要暫停。這個工程的提案，是美國政府的國家科學基金會的構想，光是規劃和施工已經進行了十幾年，但國家地理頻道拍攝時，已經是他們的最後一季，施工團隊要在一百多天內，完成剩餘的三座側翼。

工作人員的避寒秘招，在臉上鼻子貼上膠帶，

不然有可能鼻子臉部會凍傷壞死。

另外在人員正式進駐研究站前，每個元素都必須經過嚴格檢查，證明符合美國建築及安全法規，這可不是開玩笑的，只要有一個小地方擁有缺陷，就足以讓建築內所有人都凍死，自然要啟動比平常還要仔細嚴密的檢查。不過這個施工團隊並非沒有壓力，他們如果沒有在這個夏天完成，就會等到下一個夏天，延宕一年甚至更久，會建造這麼久的時間，跟南極的環境大有關係，能夠待在戶外的時間不多。

數十年前的南極登陸隊，需要依靠犬隻來當成運輸及代步工具。

國家科學基金會的專案經理傑瑞馬帝，包商的工地主任卡爾頓沃克，為了這項工程可以說是傷盡腦筋，經常遇到推土機與起動機無法啟動，它們不是故障壞掉，只不過是結冰了，就真的這麼簡單，因為在南極夏季的正常溫度，都是攝氏零下三十度左右。這裡的海拔是三千公尺，最近的城市在距離一千六百公里之外，還有週圍一千四百多萬平方公尺的冰雪，想要找人來修還是幫忙，都要靠飛機。

一定有人會產生疑問，當初為何要在這裡蓋研究站，因為對科學家而言，南極的特殊環境提供了地球上絕無僅有的機會，對天文學家而言，純淨的大氣層和座落在地軸上的位置，使其成為觀測天象的完美地點。對物理學家來說，終年不化的冰層讓他得以研究神秘的次原子粒子，或許能看出宇宙混沌初期的原貌，與世隔絕的的地理位置，加上出現過好幾次史上最低氣溫，南極洲最適合研究人類對氣候造成的衝擊。

當初設計的草圖

可是科學家要於南極工作就得在這邊住下來，需要一個獨特的建築群，南極研究站將能解決大約一百五十人的食宿問題，這座新建築將有自備的發電廠以及燃料貯存設施、食堂，某些最先進的科學所需要設施和實驗室，將散落在至少三平方公里的面積上。一座淨水處理廠，一所非常先進的氣候研究中心，一座巨大的活動鑽機，一架用來尋找有關宇宙起源線索的無線電望遠鏡，都在這個建築群的裡面。

但在這個酷寒的環境與建一個龐大的科學建築群，需要的人都不是泛泛之輩，所有的工人都具備很多經驗與才能，這份工作還是全年無休的，就算是休息的淡季也需要擬定計畫，確定所有的建材包括鋼材與鑲板數量等等，能夠準時抵達。他們時常面對一個問題，就是機具引擎經常結冰停擺，所以想出用特製的瓦斯暖爐為引擎加溫，雖然產生的熱氣相當於五台家用暖爐，碰上這裡酷寒的天氣，只能勉強把引擎的溫度，加熱到冰點以上。

暖爐終於發生了作用，讓引擎可以啟動，機具終於可以超工，他們每天都要面對加速的趕工，卻沒有任何出錯的空間，因為將有一百五十多人進駐研究站，有些人還要這裡度過隆冬，他們的生命就掌握在這些施工人員的手裡，一旦寒冬籠罩建築物和裡面的人員，他們將會全然與世隔絕。當溫度降至攝氏零下五十度，飛機就無法起降，這時是夏天的最後一班飛機，留下來的人只能夠靠自己，彷彿活在另一個星球上。

除了雪只有建築物。

有一個幾乎難以克服的問題，雪、這裡每年的平均降雪量只有二十八公分，但這些雪永遠不會融化，白雪會不斷的累積，在大地上颳雪成堆，這種微小的晶體正是此地每棟建築倒塌的主因，南極第三棟建築物就是如此。在一九五六年十月三十一日，首度有飛機在南極降落，二十四名海軍工兵營人員，很快就展開首座南極研究站的工程，只能算是簡陋的前哨站，零零落落的小型木才及帆布建築。

就連一個線路也需要大工程。

成功建立了首座永久研究中心，但是降雪和雪堆緩慢而穩定的，吞噬了這些小型建築，到了一九六零年代末期，開始規劃起新建築案，一座巨大的鋁多面體圓頂，整個夏天可容納三十三人，冬天則容納十八人，圓頂馬上成為當地的原標，讓南極變成科學聖地。研究站的營運非常成功，幾乎一開張就馬上客滿，但這座建築有嚴重的限制，儘管體積龐大卻敵不過此地惡劣的環境，數百里之內唯一的防雪物。

需要不斷挖雪，不然會被淹沒的舊建築圓頂。

擋住了龐大的雪堆，積雪好像怎麼也清不完，最糟的情況是當年興建時，是著眼於一九七零年代的科技以及建築法規，早就過時許久，功效不彰又過時的圓頂逐漸淹沒在積雪之中，如果只能勉強的露出來，所以建築家和科學家必須提出一個全新的規劃。設計一座擋得住風雪摧殘的建築物，南極的雪可掩埋任何東西，連巨大的建築也無法抵擋，包括在任何建物，可是設計師提出一個絕妙的解決方案。

這是他們首度在此種環境和規模嘗試這樣的方案，一棟如假包換的凌空研究旅館，這棟建築將座落在近四公尺高的特製淬鍊鋼柱上，讓雪從下上面吹過不會造成任何損害，也不會累積成雪堆掩埋研究站。牆壁本身是有角度的，就如同飛機機翼迫使通過研究站下方的空氣加速，藉此清除下面的積雪，多年來連續不斷地使用燃燒化石燃料的推土機來清雪，每季需要六萬多公升的燃料，可以說是非常浪費。

施工中，隨時會被雪淹埋。

但要避免新的研究站積雪，幾乎不需要大量耗油的重裝備，只靠穩定的風勢即可，新的創意還不止如此，即使有了如同機翼的設計，規劃師知道積雪終究難以避免，於是納入另一種特殊設計，當積雪終於到達新站的樓面線，可以把建築物托高整整一層樓，也就是提高四公尺。而且不只一次，而是兩次，這個簡單的設計讓新的南極研究站擁有三十到四十五年的壽命，可是要落實這個革命性的設計，要考驗全體團隊的勇氣。

在這種環境施工需要堅忍不拔的決心，鋼鐵工人懸在半空中，暴露在南極洲嚴酷的環境下，工人焊接的鋼樑，有時在酷寒中就是不能密合，除非冷到不能使用電動工具，木匠才會到室內避寒，他們告訴攝影團隊施工的密訣就是，動作加快比較不會冷(汗)。包括廚師、搬運工、加油人員，重裝備操作員，負責維持供應線運轉的重任，到了夏季剛剛開始，艱鉅的挑戰出現面前，要完成新側翼還要完成檢查。

花了數年時間。

溫度在零下四十度上下徘徊(夏天)，鋼鐵施工原本就很困難又加上這個天氣，裁切與焊接，讓密合變得更加困難，如果鋼鐵有一部份無法密合，新的建材絕不可能連夜送來，不能累積太多會有積雪對的危險，可是一次只能在戶外待九十分鐘，施工非常不易。在極地工作的人，經常要面臨凍傷的危險，要避免凍傷的方法除了外在的防護，還有休息時間一定要到室內，可這只是少數的障礙之一。

常常有連飛機都要結冰的溫度。

與建研究站所需要的一千一百多萬公斤建材，由軍方的大力士LC130空運送達，工作上的每一樣東西從鋼樑到鎚子，都得從一萬九千多公里外運來，貨船則是每年一度從加州的赫努米港出發，前往紐西蘭的利特頓，接著用破冰船開出一條航道，讓船隻駛進美國最大的南極觀測站麥克馬多港。最後一段路程則以空運到南極，每架飛機最多只有十二公噸左右的裝載量，要飛行近千個班機才能完成這個任務。

積雪已經推起來了。

飛機只能在夏天趁白天時飛抵南極，冬天的溫度實在太低，油料和液壓油都會結冰，但即使是夏天的情況也未必理想，機場的工作人員都得加快動作，不然無法應付因為好天氣飛來的飛機運材，此外、燃料是研究站的命脈，也是這些飛機所運來。負責卸下燃料加油人員和搬運工，日夜無休地搬運數千公斤的建材，但這份工作最可怕的地方在於，他們要在每架飛機落前十五分鐘到外面待命，將肉體曝露於外。

別想要步行移動，光是銷耗熱量就會死人。

他們最重要的工作之一就是負責保暖，讓身體不斷活動是產生熱能的唯一辦法，幸好他們一工作起來沒有這個顧慮，分散在三平方公里的工地，少了搬運工就會停擺。下一個重點則是即將取代過時舊天線的巨大衛星天線接收器，廣大的冰原上也架設了十一公里長的低頻天線，這將有助於預測太空的天氣，如會摧毀無線電通訊的天體風暴，研究站以西將近二公理處，未來南極最高的建築已開始動工。

「十公尺望遠鏡」其巨大鏡面將會有七層樓高，望遠鏡本身達二十七萬五千公斤，透過地球上最乾淨的空氣，或許能發現前所未見的星系，揭開暗能量的謎團，依照某些天文學家的推論，這脫肋量會導致宇宙自我撕裂，幸好就算這個理論屬實，也要數十億年後才會發生。南極還有一個規模最大的計畫，這個計畫被戲稱為冰塊，科學家到南極來研究一種叫做微中忠的神秘次原子粒子，深邃的冰層是偵測微中子的最佳地點。

PS：別問筆者科學問題。

這種鑽井花了超乎想像的金錢。

一具特殊設計的鑽機用熱水往地下鑽孔將近二點五公里，速度每小時十二公尺，近五千個感應器，將會放在冰封數百萬年的冰層深處，這些冰層如今已晶瑩剔透，一平方公里要鑽八十個洞，因此鑽機和金屬休息室必須不停的搬來搬去。冰塊這個大規模計畫，耗資二億七千五百萬美金，幾乎是研究站本身兩倍，但日後收集的資訊或許能幫助我們瞭解，宇宙歷史上最令人困惑的事件，爆炸的恆星如伽瑪射線爆發、黑洞。

不是合成的喔。

只有在南極才可以做這種實驗，在一九一一年之前，此地一直是毫無人跡的絕境，首位踏上南極的是挪威人羅德阿蒙森，不到一個月，英國探險家羅伯史考特也來了，現在的阿蒙森史考特研究站，就是為了紀念他們兩位。自從人類在五零年代末期首次進駐極地，此地向來不宜人類生活和工作，現在也沒有改變，他們現今的工程每年耗資數百萬美金，雇用數百名來自全球各地的人，但行政討論的地方跟效區車庫差不多大。

可以看見建築都是架空的。

南極研究站的每個部份一旦完工並核准使用，就會立刻投入運作，首先是新食堂開張營業，對工作人員而言是一大安慰，雖然他們打算開慶祝會，可是廚師所能給這兩百多人的食物只有四道菜，而且他們還是第一次在設備齊全的廚房煮菜，他們需要吃飽了才能工作。在這裡工作身體光是保暖，就得消耗大量精力，長時間在酷寒的南極工作，每天消耗高達五千卡路里的熱量，比溫帶氣候的人多了將近三千卡路里。

安安、推薦想減肥的人去南極，但不負責死活。

最重要的施設之一，發電廠同時供應舊站和新站的許多用電，前面提到的圓頂仍舊是通訊總部的所在地，使用一九七五年左右的設備，等到目前建築的新站完成，將會從這裡徹底遷到新站，但還要通用完成後的檢查，他們打算拍攝當時的那年搬到新站。圓頂擁有住宅區該有的機能，目前正在拆除中，在拆除的同時，新站的施工團隊必須趕快完成，使用了最新科技技術的新建築，使用了很多當年沒有的手法。

除了把建築升高避免積雪和昂貴的掃雪作業，新建築群的屋頂、牆壁、地板，都是用特製的絕綠建材打造，大量的降低能源消耗，這種建材稱為結構絕緣鑲板，這種薄板是用一層隔熱泡沫板，夾在兩層膠合板中間，如果用標準的玻璃纖維絕緣材，要將近一公尺厚才有同樣的保暖效果。第一要務就是保存能源，運送一公升燃料到此，耗費將近七美金，但南極的生活完全仰賴能源還有科技，最要的就是加熱和發電廠。

建築群。

針對嚴酷環境設計的最先進發電裝置，將供應新站的所需電力，可以從消耗的燃料中擠出每一盎斯的能源，三座柴油引擎發電機，產生的電力將近1000千瓦時，但這些引擎的功能不只為發電機提供動力，就像汽車的暖氣，引擎製造的多餘熱能回收後輸送到整個研究站。利用甘醇這種防凍劑，電熱系統提供了研究站八十%的暖氣用量，除了冬季最冷的那幾天，幾乎不需要補充用的暖爐，一絲一毫都不能浪費。

除了外部還有內部裝璜，電線管路，舖設整個研究站的水管，暖氣通風和空調系統將近二千公尺的輸送管，會把暖氣送到新站的每個角落，牆上舖設一萬多塊乾砌牆板，一百多公里的通訊線路要從牆內部通過。為了工程照進度順利進行，還要不斷的開會研究其中的風險，沒必要受傷，在這裡受傷是件麻煩致命的事，他們的團隊在六年間蓋好了將近六千平方公尺的內部空間，兩座主體八座側翼。

南極光。

每一座側翼都需要十一萬三千公斤的鋼材，二百五十塊結構絕緣鑲板，和二萬一千九百個工時，施工時的溫度平均為攝氏零下三十度。

每一季都有數百班飛機，載著建材食物補給和工人，可是每年有一班飛機所戴的人不相同，就是設計小組，他們有七天的時間檢查進度和安全系數，這也是確定已建好的建築物，是不是可以入住的關鍵，如果不成功將會空置避免危險。檢查人員日夜不停的工作檢查是違反消防及安全的條例，是否遵守規電氣法則，結構完整性如何，有沒有機械方面的問題，連美學上也要計較，設計圖上的每個項目，

這類場景應該不會出現在現實。

設計小組與建築團隊面對面，討論第一第二第三優先的缺失，第一優先的缺失都是可能威脅人身安全的項目，必須馬上的處理，如果有條件進駐研究站，非得經過一個人的同意才行，國家科學基金會的設施經理，任何一項都不可以，從小至大。他們的檢查嚴密連雞蛋的縫都不能，被舉出的缺失還算少，甚至是優秀，可是這裡是南極，這些關係到人命的問題，如果在冬天發生意外，要等好幾個月才能得到救援。

連夏天都零下三四十度。

透過不斷的找出缺失，他們要找出解決的辦法，這不是找麻煩，有必須一定修護的地方，就算是一個小洞或是沒處理好，都會導致建築物的瓦解，因為源自這裡極冷的天氣，一個缺失都要花整天的時間來完成，如果缺失沒有完成，就要等到了下年的夏天。證明施工團隊必須跟檢查小組分開，才能夠看出找到真正的漏洞，如果是栽判與球員，那可能因為這樣子，讓最後建成的東西充滿了危險。

當然設計建築團隊的趕工終於成功了，經過不間停的找缺失補缺失，整整一個星期，他們所建的研究站將成為研究室房舍，甚至是休閒中心，可以讓科學家專心的進行研究工作。

一個各國都想要插國旗的地方。

總結：光是在南極待著就需要極大的體力與意志力，因為這是一個溫度隨時令人喪命的地方，每一刻都要拉緊神經，更不用說還需要進行緊密的工程，進行能在這裡零度以下，隨時吹襲風雪的環境，能夠矗立的建築，是多麼不簡單。把工程學與科學發揮到了極限，尤其是那無論任何角落都要經過科學設計的建築體，再加上人力的結晶體，戶外工作要超越自己的體能，證明了人類的可能性，不只是如此簡單。

內陸沒有任何的生物。