Полярными станциями называют научно-наблюдательные пункты на побережье Северного Ледовитого океана, в Антарктике, на близлежащих островах, а также на дрейфующих льдах. Изначально здесь проводили систематические метеорологические, геологические, геофизические, геомагнитные, гидрологические, а иногда — биологические и медицинские наблюдения. Как же устроены современные станции, где проводится такая важная и сложная работа?

Первая русская полярная станция - Малые Кармакулы - была открыта в 1877 году на островах Новой Земли. Вторую обустроили на острове Сагастырь в дельте реки Лены. И если станция Малые Кармакулы действует до сих пор, то на второй метеорологические наблюдения проводили каждый час в течение двадцати двух месяцев, после чего ученые покинули остров.

Всего в дореволюционной России действовало восемь полярных станций, и большинство из них организовали для обслуживания судоходства в устьях Оби и Енисея. При советской власти они были дополнены радиостанциями, вокруг некоторых из них построили поселки.

По мере оживления судоходства по Северному морскому пути сеть русских полярных станций расширялась. Особенно быстро их количество увеличивалось во время проведения Второго Международного полярного года в 1932 – 1933-м (он был призван объединить международные усилия в исследовании арктического и антарктического полярных регионов) и Международного геофизического года в 1957–1958-м годах - он стал преемником двух Международных полярных годов, и в течение этого периода в мире проводили согласованные геофизические исследования по единой программе и методике.

В 1937 году СССР организовал в Арктике первую в мире дрейфующую полярную станцию «Северный полюс-1». Высадкой на лед руководил академик и герой Советского Союза Отто Юльевич Шмидт. Станция проработала на льду 275 дней.

В 1950-х годах соперничество СССР и США в области науки и техники привело к появлению двух исследовательских баз в Антарктике. В 1956 году экспедиция американских ВМС достигла Южного полюса, основала станцию «Амундсен-Скотт» и – сенсация – провела там зимовку. В декабре 1957 года советская антарктическая экспедиция построила станцию «Восток». Сегодня «Восток» состоит из модулей, привезенных еще в 1970-х годах. Основная же их часть давно ушла под снег — как и самые старые сооружения станции «Амундсен-Скотт».

«Восток» расположен в очень суровой температурной зоне. Именно здесь был зарегистрирован мировой рекорд отрицательной температуры – минус 89,2 градуса. Станция находится на отметке 3500 м над уровнем моря. Воздух здесь очень сухой, а из-за высоты – еще и разряженный. По оценкам ученых, кислорода здесь столько же, сколько на вершине Эльбруса, высота которого 5600 м. Обогрев и работу приборов станции обеспечивают дизельные генераторы. Однажды на «Востоке» случился пожар, сгорели главные и дублирующие генераторы: на целых восемь месяцев полярники остались без электричества. Тогда ученые соорудили печки и топили их дизельным топливом.

Жилое здание станции расположено под двухметровым слоем снега. Дневной свет - только на улице. Наружу, через 50-метровые тоннели, ведут два выхода. На поверхности расположены только рабочие постройки - маленькое строение с приборами, а на расстоянии пяти километров - снегомерный полигон, где полярники проводят метеорологические исследования.

В жилых помещениях поддерживается средняя температура +15 градусов. Но во всех остальных комнатах, включая столовую и лабораторию, температура падает до +5 градусов. Полярники буквально согреваются спортом, который очень любят, они много тренируются и вообще двигаются.

Снег в Антарктиде выпадает редко и практически не тает. Однако здесь бывают метели, поэтому при строительстве модулей базы было тщательно рассчитано снеговое давление. На станции нет водопровода и канализации современного типа, полярники добывают воду из снега и используют ручные рукомойники, а моются в бане.

Сейчас на «Востоке» живет от 12 до 20 человек, их состав постоянно меняется. Добраться до станции с «большой земли» можно только четыре месяца в году, поэтому запас продуктов и медикаментов приходится тщательно рассчитывать: раньше положенного срока пополнение получить невозможно.

Работа ученых заключается в сборе данных об изменениях климата, ведении геофизических наблюдений и медицинских экспериментов. Именно здесь отслеживают состояние «озоновой дыры» и риски глобального потепления. Еще одна задача «Востока» - изучение древнего озера, над которым расположена станция. Озеро было образовано в период, когда на Антарктиде был теплый климат. За счет давления вода не замерзла, ученые бурят к ней скважину, чтобы изучить древний состав воды и ее микромир. По результатам исследования первого добытого слоя революционных открытий не сделано, но полярникам предстоит изучить и более глубокие слои.

Если говорить о самой современной и максимально оснащенной арктической станции, то на сегодня это - британская Halley VI, построенная в 2012 году. Станция состоит из восьми модулей – жилых и рабочих. Они соединены крытыми переходами, так что пройти из жилого блока в служебный можно, не выходя на улицу.

Опоры станции снабжены гидравлическими подъемниками: их можно поднимать и опускать по одной, избегая накопления снега. На подошве каждой опоры имеются салазки, благодаря чему уже собранные модули станции можно по мере необходимости перемещать. Учитывая, что станция Halley VI работает на подвижных льдах, мобильность для нее крайне важна.

Стены станции представляют собой готовые панели, состоящие внутри из трапециевидных стеклопластиковых ячеек, между которыми залит специальный теплоизолирующий полимер - предельно легкий материал.

В 2022 году Россия планирует запуск арктической станции «Снежинка». Эта станция нового поколения появится недалеко от этно-стойбища «Земля надежды» в горах Полярного Урала. Станция станет научным полигоном для отработки самых разных арктических технологий: именно они, по мнению экспертов, будут использованы при освоении Арктики в будущем. Особое внимание уделяется «зеленым» инновациям.

На «Снежинке» будут отрабатывать технологические решения в области строительства, искусственного интеллекта, телекоммуникации, медицины, сельского хозяйства, робототехники, «умного дома», 3D-печати и систем жизнеобеспечения в Заполярье. «Снежинка» - станция замкнутого типа, для выработки энергии она не будет потреблять загрязняющие природу углеводороды, а станет использовать водород и возобновляемые источники энергии. Не будет она и производить отходы. На территории станции установят «ветряки» и солнечные панели. Водород будет производиться из воды и использоваться главным образом в холодное время года. А с апреля по сентябрь станция сможет работать преимущественно на энергии ветра и солнца.

«Снежинку» делают по образу бельгийской антарктической станции «Принцесса Элизабет», построенной в 2009 году на атлантическом побережье Антарктиды в области Земля королевы Мод. Станция расположена в горах Сер-Рондане в семи километрах к северу от Высоты Викингов и работает в режиме «нулевого выброса», то есть не производит никаких отходов и выхлопов в атмосферу. Необходимую энергию дают солнечные батареи и ветрогенераторы.

Как и у многих современных арктических построек, у «Принцессы Элизабет» - многослойное устройство стен. Их плотная теплоизоляция позволяет сократить выброс тепла почти до нуля, так что помещения обогреваются за счет избыточного тепла от электрических и электронных систем. Солнечные панели, как мы уже писали, преобразуют энергию солнца в электрическую, а термальные панели помогают топить снег и греть воду для ванн и кухонь.

Сегодня антарктические станции стали своеобразными «посольствами на льду». Каждая страна пытается показать, как именно она научилась приспосабливаться к самым экстремальным условиям на планете. Здесь стоит китайская станция «Тайшань» в виде летающей тарелки, британская Halley VI, похожая на шагающих синих слонов, немецкая Neumayer-III, напоминающая ангар для подводных лодок. Есть и индийская «Бхарати», которую собрали из сотни транспортных контейнеров и покрыли изоляционной оболочкой. У себя на родине индийцы построили макет станции и проверяли его на прочность - в буквальном смысле - в аэродинамической трубе: так они смотрели, как станция сопротивляется сильному ветру и снежным заносам.

Пока считается, что современные станции – демонстрация научных достижений разных стран. Но в 2048 году закончится мораторий на добычу в Антарктике полезных ископаемых, и тогда роль опыта работы ученых в полярных условиях возрастет колоссально…