当下能源新宠儿“可燃冰”炙手可热，但是开采却存在风险，作为创造了世界上首次海域可燃冰成功试采的我国，运用了哪种高科技？“钢铁蚯蚓”——盾构机是建设地铁的重要机械，相信吗，它的发明创造居然真的和一条虫子有关，这是个什么虫子……在甘肃科技馆引进的《创新决胜未来》主题展，展示了航空航天、深海探测、工程建设等领域的辉煌成就，也解密了那些深藏于重大工程、重大项目中的高科技。原以为那些高深莫测的高科技于我们的生活遥不可及，却原来它们就在我们的身边，也对，科技的宗旨恰在改变生活。
“钢铁蚯蚓”盾构机的秘密
随着地铁建设步伐的加快，盾构机也渐渐被人们所认识，但是它的诞生竟然与一种虫子有密切联系，这你知道吗？
18世纪末，英国人计划在伦敦地下修建一个横贯泰晤士河的隧道。然而，在当时的施工技术条件下，修建如此规模的河底隧道简直比登天还难！1798年，泰晤士河隧道工程进入操作阶段。但由于多种难以克服的困难而使工程被迫中断。法国工程师布鲁诺尔是一个有心人，一个偶然的机会，布鲁诺尔发现了一种船蛆的钻洞行为很有意思。
船蛆是一种软体动物，因其穴居木制船舶而危害船舶，因此被称为船蛆，又被称为凿船虫。这条巨型船蛆生活在一个硬壳内，以木材为食，用一个阀门状的器官进食，并且有两个虹吸管吸水和排水。布鲁诺尔仔细地观察了船蛆在船通体中的钻洞行为，于是提出了盾构掘进隧道的原理。
那么盾构机又是如何在地下钻出一条通道呢？
甘肃科技馆盾构机模型
盾构机主要由盾体、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统和辅助设备等结构组成。挖掘隧道时，盾体向前掘进，掘进过程中利用旋转刀盘上的刀具对岩土进行挤压、破碎或切割，同时，每掘进一环距离，管片拼装机就准确拼装支撑隧道的衬砌管片，使隧道一次成型，切削下来的渣土由排土机构运至地面。目前，我国具有完全自主知识产权的各类型盾构机已走上国际舞台，打破了国外盾构机垄断市场的局面。
世界首次海域可燃冰的成功试采
“可燃冰”成了当下能源热词。那么，到底什么是可燃冰？它如何形成？有什么价值？勘探开采有哪些难点？
可燃冰是天然气和水在高压低温的条件下形成的类冰状结晶物质，分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，因外观像冰，遇火可以燃烧，又被称作“可燃冰”。科学家们称它是“属于未来的能源”，是今后替代石油、煤炭等传统能源的首选。
2017年的5月10日，我国南海神狐海域“蓝鲸1号”半潜式钻井平台，喷出一束红色火焰，这标志着我国成功试采了可燃冰。这是世界首次海域可燃冰试采成功。从这一天起，我国深海开采技术，向世界亮出了可燃冰开采的中国方案，同时也翻开了人类开采新能源的篇章。
可燃冰使用前景广阔，但也存在风险，如果开采不慎导致甲烷气体大量泄漏，可能引发强烈温室效应。可燃冰的成功试采，意味着中国在可燃冰资源开发领域迈出第一步。
破冰船的两种破冰法
“世界尽头”的北极，要想探究它，必须先抵达。破冰船就成了科考队员最重要的交通工具。
破冰船是如何在坚固的冰面开辟出一条航道呢？破冰船是用于破碎水面冰层，开辟航道，保障舰船进出冰封港口或引导舰船在冰区航行的勤务船。
极地科考破冰船“雪龙2号”
破冰有两种方法，第一种是连续式撞击破冰法。破冰船遇到冰层时靠船头的重量把冰压碎，如果冰层较坚固，破冰船往往要后退一段距离，然后开足马力猛冲过去，一次不行，就反复冲，把冰层冲破。如果遇到较厚的冰层，就是使用重力破冰法，破冰船利用水泵把船尾的水舱灌满，由于重心后移，船头会抬高，这时船身稍向前进，使船头搁在厚冰层上，然后把船尾的水舱抽空，同时把船首的水舱灌满。这样，本来重量很大的船头，再加上船首水舱里的几百吨水的重量，较厚的冰层就会被压碎。
青藏铁路暗藏的高科技
青藏铁路沿线的热棒
青藏高原是世界上海拔最高的高原，被称作世界屋脊，它拥有丰富的自然资源，同时气候条件十分恶劣。青藏铁路全线长1956千米，起于青海省西宁市，终点为西藏自治区拉萨市，沿途地质条件复杂，有多年冻土地带，日夜温差大，路面的热胀冷缩会导致路基变形，无法使用。所以在施工过程中，科学家使用了很多巧妙的方法，很好地解决了在青藏高原因为日光照射和压强不同，路面热胀冷缩的问题。
热棒，就是我国科学家在青藏铁路沿线创新采用的一种科技手段。热棒是全封闭的管状结构，被埋在路基两侧，地下部分5米，地面露出2米，热棒下部的液氨温度较低，能够吸收路基中多余的热量。液氨吸热后会汽化，由于体积膨胀，会向热棒顶端移动，热棒顶端露出地面，并装有散热装置，由于空气温度较低，加之蒸气压的作用，氨将热量散至空气中，自身重新变为液态回流至管底。通过汽化液化过程的循环，热棒不断将路基的热量散至空气中，保护了青藏高原冻土层的稳定。
除了热棒，通风管也是这条路基的特殊配置，通风管路堤可以起到隔热作用，减少热量传入地基冻土层。当气温较低时，风门打开，可以凭借空气流动使堤身散热，特别是冬季空气在通风管内流动，能有效地降低基底的地温，增加基底的冷储量，保护基底多年冻土，保证路基稳定。
此外，青藏铁路因为穿越了可可西里、三江源、羌塘等国家级自然保护区，为保护生态环境，青藏铁路从设计、施工建设到运营维护，始终秉持“环保先行”理念，例如：为保护野生动物，铁路沿线修建了数十处野生动物迁徙通道，位于可可西里国家级自然保护区的清水河特大桥，就是专门为此建设的；为保护湿地，在高寒地带建成世界上首个人造湿地；为保护沿线景观，为改善沿线生态环境，打造出一条千里“绿色长廊”。因此它成为中国第一条“环保铁路”。
文/视频 掌上兰州·兰州晨报首席记者 夏苗
图/资料图片