Освоение Арктики осложнено суровым климатом и удаленностью от промышленных центров. Вечная мерзлота, экстремальные морозы и дорогая доставка стройматериалов делают привычное строительство почти невозможным. Бетон, кирпич и металл сюда привозить дорого и сложно, а обычные методы возведения укрытий из снега — резка блоков или формирование в опалубке — зависят от плотного ветрового снега, требуют много времени и теряют тепло при оттепели.
Ученые Пермского Политеха разработали технологию прессованного снега с подплавлением поверхности. Для эксперимента использовали подогреваемую опалубку — два фанерных листа с нагревательными элементами. Между ними засыпали и уплотняли снег, а нагрев подтапливал его поверхность, образуя монолитный блок с прочной ледяной коркой. Так достигалась высокая и контролируемая прочность без трудоемкой резки и переноски материалов — стены формировали прямо на месте. С помощью этой технологии ученые построили экспериментальную иглу высотой около 1,8 м со стенами толщиной почти 0,65 м.
Целью эксперимента было проверить, способно ли тепло одного человека обогреть подобную хижину. В экстремальных условиях у полярника или геолога может не быть внешних источников энергии, а тело человека в покое выделяет тепло мощностью 60−100 Вт — примерно как старая лампочка. Для моделирования присутствия человека внутрь иглу поместили лампу накаливания мощностью 75 Вт. Она работала непрерывно в течение десяти дней, что позволило отследить как первоначальный нагрев, так и стабилизацию температуры. Показания фиксировали высокоточные датчики внутри помещения и в толще стены, данные непрерывно записывались регистратором. В результате температура в хижине поднялась с −21°C до +1°C.
Эксперимент подтвердил, что тепла одного человека достаточно для поддержания в снежном укрытии температуры около 0°C: за счет низкой теплопроводности прессованного снега (0,39 Вт/(м⋅К)) — почти вдвое лучше кирпичной стены. Даже при наружных +14°C внутри три недели держалось около 0°C — тепло снаружи тратится на плавление льда, а не на прогрев воздуха.
Новая технология позволяет строить из любого снега быстрее и надежнее классического иглу. Такие сооружения сохраняют тепло человеческого тела, подходят для Арктики и даже для межсезонного хранения запасов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, почему тает вечная мерзлота.
