Тяжелая дверь открывается, и нас встречает порыв прохладного воздуха.
«Это мое любимое место в наших офисах летом», — с усмешкой говорит Мика Ховилайнен. Он является генеральным директором компании Aker Arctic, занимающейся проектированием ледоколов.
Маленькие красные суда аккуратно рассредоточены на большом пространстве, их корпуса изящно изгибаются. Это миниатюры длиной в несколько метров существующих и будущих ледоколов и судов ледового плавания, которые проектирует Aker Arctic.
В настоящее время море возле офисов компании в гавани Вуосаари в восточной части Хельсинки свободно ото льда. Однако через пару месяцев, когда температура начнет падать, ледоколы снова будут введены в действие.
Опыт Финляндии в ледокольном деле известен во всем мире. Знания и опыт зародились в силу необходимости: все финские порты замерзают зимой. (Эстония — еще одна страна, которая может сделать подобное заявление.) Судоходные пути должны поддерживаться свободными ото льда. Эта задача привела к созданию технологических инноваций и способствовала глубокому пониманию того, как ведет себя лед.
Ховилайнен открывает еще одну дверь, и воздух становится еще холоднее. Это гордость и радость Aker Arctic: 75-метровый ледовый бассейн, где сотрудники и приглашенные исследователи могут наблюдать, как миниатюрные суда маневрируют в покрытых льдом водах.
Мика Ховилайнен, исполнительный директор компании Aker Arctic.
Тестирование в реальных условиях — хоть и в масштабе 1:40 для самых крупных судов — имеет решающее значение для понимания того, как суда взаимодействуют со льдом.
«Люди часто думают, что ледокол просто пробивается сквозь лед, вытесняя его массу со своего пути», — говорит Ховилайнен.
«На самом деле форма корпуса трансформирует силу, направленную вперед, в силу, направленную вниз, которая и ломает лед.
Лед скользит под корпус, разбивается на более мелкие куски и выталкивается назад и в стороны».
Лед — это больше, чем кажется на первый взгляд
Юкка Тухкури изучает механику льда и арктические морские технологии.
«Лед — сложный материал», — размышляет Юкка Тухкури, профессор из Университета Аалто. Он специализируется на механике льда, дисциплине, изучающей деформацию и ломку льда.
По словам Тухкури, существует несколько распространенных заблуждений о льде. Первое и самое стойкое из них — это то, что лед холодный. «Как материал, лед не холодный, потому что он близок к своей точке плавления».
Например, он сравнивает лед со сталью, которая плавится при температуре около 1 500 градусов Цельсия. При комнатной температуре стальная балка все еще далека от точки плавления. Однако даже при минус 10 градусах — обычной зимней температуре — лед уже очень близок к плавлению.
Другое заблуждение заключается в том, что лед хрупок.
«Да, лед может быть хрупким, когда холодно или при быстрой нагрузке, но если лед находится под медленным, установившимся напряжением, например при столкновении с чем-либо, он течет как жидкость», — поясняет Тухкури.
Эксплуатация судна в покрытых льдом морях намного сложнее, чем в водах, свободных ото льда. Помимо этой проблемы, морской лед — это не всегда одно ровное пространство, а лабиринт льдин, которые движутся и давят друг на друга за счет течений и ветра, создавая огромную нагрузку на любые встречающиеся на их пути препятствия.
«Когда ветер медленно прижимает лед к судну или какой-либо конструкции, такой как мост или морской ветрогенератор, то он вовсе не хрупкий».
Узнайте о судах
Ледокол
Судно, предназначенное для пробивания льда и прокладывания пути другим судам. Имеет усиленный округлый корпус и очень мощные двигатели. Использует различные маневры, чтобы вырваться из оков льда.
Судно ледового плавания
Судно, которое может работать в ледяных водах, но не способно сломать толстый слой льда. Часто используется для коммерческого судоходства, исследований или военных целей и обычно следует за ледоколом в сложных ледовых условиях.
Ледовые классы
Разные страны применяют разные системы классификации и требования к ледовым судам. В Финляндии существует шесть классов с особыми требованиями к конструкции корпуса, мощности двигателя и характеристикам в ледовом режиме.
Финские ледоколы
Около 80 процентов ледоколов в мире спроектированы и около 60 процентов построены в Финляндии.
Финляндия имеет восемь действующих ледоколов: Otso, Kontio, Voima, Urho, Sisu, Fennica, Nordica, Ahto и Polaris, первый в мире ледокол, использующий в качестве топлива сжиженный природный газ. Летом многие из них можно увидеть пришвартованными в Катаянокке, недалеко от центра Хельсинки. Размещен заказ на новый ледокол Aino, который начнет работать в 2029 году.
Непревзойденный «сноу-хау» поддерживает аэропорты открытыми
В то время как лед лежит в основе опыта компании Aker Arctic и исследований Юкки Тухкури, в аэропорту Хельсинки лед — нежелательный гость.
Для безопасного взлета и посадки самолетам необходимо трение. Когда температура падает почти до нуля и на взлетно-посадочной полосе начинает образовываться лед, в самом загруженном аэропорту Финляндии начинаются работы по техническому обслуживанию.
«Наша цель — обеспечивать летние условия на взлетно-посадочных полосах круглый год», — делится Яни Эласмаа, вице-президент компании-оператора Finavia. Компания обеспечивает техническую поддержку сети аэропортов Финляндии и всемирно известна своим «сноу-хау», опытом по обеспечению безопасности и рабочего состояния аэропортов в самую суровую погоду.
«Идеальной зимней погодой являются длительные периоды отрицательных температур», — добавляет он. «Непредсказуемая погода и температуры, которые колеблются около нуля — условия, с которыми мы зачастую сталкиваемся в настоящее время, — являются самыми сложными».
На пике зимы на земле работает около 130 техников. Они очищают взлетно-посадочные полосы от снега на впечатляющих колоннах грузовых автомобилей и проверяют асфальт на предмет повреждений от морозов, что является еще одной проблемой, вызванной повторяющимся циклом замерзания и таяния.
Сноу-хау компании Finavia привлекает посетителей из других аэропортов. Гости проявляют особый интерес к сотрудничеству авиадиспетчерской службы с наземной командой.
«Дело не в том, чтобы удерживать самолеты в воздухе любой ценой», — говорит Эласмаа. «Главная задача — обеспечить, чтобы пассажиры и экипаж благополучно вернулись домой».
Хотя решение о закрытии воздушного пространства никогда не принимается легкомысленно, иногда это единственный вариант. Несколько лет назад ливень переохлажденной воды накрыл перрон, самолеты и все оборудование для технического обслуживания слоем льда толщиной четыре сантиметра. Все воздушное движение пришлось остановить.
«Через два часа движение было возобновлено», — с оттенком гордости в голосе говорит Эласмаа.
Хранение снега спасает лыжные сезоны
Всего в 20 километрах к западу от аэропорта Хельсинки вдоль 3-й кольцевой дороги находится Ойттаа, один из самых популярных рекреационных центров в столичном регионе. Он может похвастаться одним из самых длительных сезонов катания на беговых лыжах в стране, даже по сравнению с крайним севером.
В столичном регионе снегопад может случаться всего несколько раз в год, но снег, сохранившийся с предыдущего сезона, означает, что лыжный сезон в Ойттаа часто начинается уже в конце октября, до того как выпадет новый снег.
Хранение снега — явление не новое. До появления холодильников снег и лед покрывали опилками или древесной стружкой, чтобы помочь сохранить пищу. Теперь это еще и многообещающий деловой проект.
«Хранение существующего снега является наиболее энергоэффективным способом обеспечения снега в ранний сезон», — объясняет Антти Лауслахти, генеральный директор компании Snow Secure, разрабатывающей системы хранения снега.
Хранение снега представляет особый интерес для лыжных центров Европы и Северной Америки. Возможность открывать склоны рано, когда нет естественного снега или еще недостаточно холодно для использования снежных пушек, которые превращают воду в снег, имеет большое финансовое значение.
Сохранение снега не заменяет снежные пушки, а дополняет их, поясняет Лауслахти.
«Снежные пушки обеспечивают снег лучшего качества при десяти градусах мороза. Это оптимальное время для формирования хорошего снега и сохранения его для предстоящего сезона».
Снег укладывается в плотно утрамбованные насыпи и покрывается изоляционными матами. Датчики контролируют температуру внутри и снаружи покрытия. Лауслахти говорит, что даже когда температура снаружи поднимается выше 40 градусов, она едва выше нуля всего в нескольких сантиметрах под поверхностью насыпи.
«Я думаю, что это очень финское решение. Мы берем что-то очень нишевое и превращаем его в запатентованную инновацию, имеющую глобальный интерес».
Теплый лед ведет себя иначе
Финские специалисты, занимающиеся изучением льда и снега, теперь должны адаптироваться к серьезной проблеме: изменению климата.
По мере того, как зимы становятся более мягкими, а температурные колебания увеличиваются, лед также претерпевает изменения. В последнее время профессор Юкка Тухкури изучает то, что он называет «теплым льдом».
Один из ключевых вопросов, на который Тухкури и его коллеги-исследователи спешат ответить, заключается в том, какие виды нагрузок оказывают места с теплым льдом на ледоколы. Эти знания имеют решающее значение не только для ледоколов, но и для других судов, работающих во все более свободных ото льда водах.
«Мы обнаружили удивительные вещи о теплом льде», — говорит он. «Например, мы измерили, что ледовые нагрузки на суда в теплом и мягком льду могут быть такими же высокими, как ледовые нагрузки на холодном и твердом льду».
По мнению Тухкури, даже постепенные изменения температуры льда могут сильно повлиять на его качества как материала. Они еще не нашли отражения в расчетах и руководствах по строительству судов.
«Когда ледовые условия кажутся — и я подчеркиваю слово «кажутся», — несложными, неусиленные суда будут работать поздней осенью и ранней весной, но теплый лед может быть не таким невинным, как кажется», — говорит он.
Впереди неспокойные воды
В испытательном бассейне компании Aker Arctic миниатюрный прототип ледокола все еще находится на открытой воде. Рядом плавают несколько полупрозрачных ледовых пластин, остатки сегодняшних испытаний.
Для ледокольной отрасли изменение климата — это одновременно и потенциал, и вызов. Ожидается, что интенсивность транспортного потока значительно возрастет, поскольку водный путь будет оставаться открытым дольше, что повышает спрос на суда с ледовыми подкреплениями.
С другой стороны, ледоколы не предназначены для длительных плаваний в открытых, неспокойных водах.
«Судно, которое идеально подходит для ломки льда, не подходит для маневрирования в открытых водах и на волнах», — поясняет Ховилайнен. «Жизненный цикл ледокола может составлять более 50 лет, поэтому требуется тщательно оценить потребности, которые будут у судов в будущем».
Мы спускаемся по лестнице к смотровой площадке под испытательным бассейном. По всей длине бассейна имеется окно. Сквозь него мы смотрим прямо на нижнюю часть корпуса смоделированного судна. По словам Ховилайнена, именно здесь происходит много важных моментов, касающихся поведения льда.
Лед, в конце концов, является сложным материалом — это то, что компьютеры или модели прогнозирования погоды на основе ИИ не могут полностью принять в расчет. Когда, в будущем, полноразмерная версия этого судна пойдет через нагромождение льдин, оно будет продолжать полагаться на человеческое понимание свойств льда.
«Даже со всеми имеющимися технологиями, — добавляет Ховилайнен, — все сводится к опыту капитана и его способности читать лед».
Текст Лотта Хейккери
Иллюстрация ТИЛЬДА РОУЗ
фото Веса Лайтинен
