Бурение льда

БУРЕНИЕ... ЛЬДА *

В наше время трудно найти человека, который бы, не, связывал свои планы отдыха с рыбалкой, особенно зимней.

Знмой каждый рыболов волей-неволей превращается в буровика, сверлящего бесконечные лунки в поисках заветнопь местечка, где «клюет», по меньшей мере, не хуже, чем у соседей.

Наблюдая работу рыболова-буровика, не устаешь удивляться его изобретательности. Как их только конструкций буравов здесь не встретишь! Самодельйые, фабричные, улучшенные и усовершенствованные, фирменные н заграничные... Но мало кто представляет себе, что бурение льда — одна из специальных отраслей научных исследований, от результатов которых зависят наши знания о вечной мерзлоте, о ледниках в высоких горах, о ледниках Гренландии, Антарк* тиды, а в будущем — о ледяных поверхностях ядер комет и спутников планет — гигантов Солнечной системы.

Наибольший объем буровых работ сейчас выполняется в Антарктиде— самом загадочном континенте Земли. Когда-то на его равнинах и склонах гор, скрытых теперь панцирным слоем льда толщиной до четырех километров, росли гигантские папоротники и могучие тропические деревья. Сквозь дебри этих растений пробирались ящеры и многие другие древние животные. Угольные толщи, обнаруженные в долине ледника Бнрдмора, до сих пор хранят окаменелые остатки животного и растительного мира когда-то цветущего континента.

Сейчас большая часть поверхности континента занята ледяным покровом. Ледники не растопишь, а если даже человечество когда- нибудь станет способным решить такую сложную техническую задачу, вряд ли оно рискнет добровольно на всемирный потоп. Единственным средством проникнуть в толщу льда, пробить ледяной панцирь остается бурение скважин.

Практика бурения льда после почти 20-летних интенсивных исследований Антарктиды дала нау:;е немало оригинальных технических решений, в том числе термобурение. Только за последние '2 лет глубина скважин во льдах возросла от нескольких десятков метров до километра и более. И все же до основания льда, лежащего на горных породах центральной части материка, до сих пор никому добраться не удалось. Здесь приходят на помощь лишь косвенные геофизические методы исследования ледяных толщ.

Электротермическое бурение спроектировано сотрудниками Ленинградского арктического и антарктического института. Оно основано на тепловом воздействии бурового наконечника на массив льда в скважине с одновременным получением столбика пробы льда. Электротермобуровой снаряд может бурить скважины диаметром до 110 мм со скоростью 6 м/ч. Электробуровое устройство для плавлення льда показано на рис. 18.

Устройство включает буровой наконечник конусного сечения. Внутри конуса укреплены и выведены наружу кольца из меди, обладающей высокой теплопроводностью. Между кольцами расположен нагревательный элемент. Он питается электроэнергией по проводам. При работе термобур находится в скважине, заполненной специальной жидкостью, не замерзающей при температуре окружающего льда.

Разновидность конструкции, так называемая термоигла, при бурении неглубоких скважин показала еще более высокие скорости бурения, а точнее, плавления. Оборудование приспособлено для вер-

толетной транспортировки. По самым последним Сведениям о бурении льда описанным способом, на станции «Восток» наибольшая глубина скважины составила 950 м.

Получены бесценные научные результаты. Важны они не только потому, что взяты в малоизученном районе. Ледяной купол Антарктиды — хранилище сведений об условиях развития природы за многие тысячелетия. Ученые располагают материалами о многолетних колебаниях температуры льда и его физических свойствах. Так, изменение концентрации изотопов водорода и кислорода во льду указало на аномальное похолодание в Антарктиде, случившееся 75—100 тыс. лет назад.

Микробиологи благодаря бурению обзавелись повой и неожиданной информацией. Пробы льда, стерильно запаянные в колбы, в специально созданной микробиологической буровой лаборатории показали возможность сохранения охлажденных микроорганизмов на глубине в несколько сотен метров на протяжении последних 8 тыс- лет. И все это получено не где-нибудь в привычных для нас условиях, а на полюсе холода! Кто знает, может быть, где-то на Марсе Или других планетах замороженные, но пепогибшие микроорганизмы, хранящие в состоянии анабиоза сенсационную информацию о золотом веке Марса, терпеливо ждут своих исследователей. Снова ученым понадобится бурение...

В районе шельфового ледника Росса, что в 800 км от Южного полюса, американские ученые пробурили 400-метровую скважину. В нее были опущены телевизионная камера и специальное устройство для извлечения проб воды. На экране телевизора и в ловушке обнаружились живые существа и водоросли, погребенные в воде более 120 тыс. лет назад.

Бурение арктического льда гораздо беглее сложное дело, чем это представляется человеку, ранее с таким делом не сталкивающимся. Обычные горные породы бурить легче: там крепление ствола скважины требуется лишь в исключительных или особых случаях. Здесь же буровика ожидают самые неприятные сюрпризы. Например, на станции Новолазаревская при бурении одной из скважин пришлось встретиться с 200-метровым слоем тяжелой морской воды, переохлажденной до минус 2,01 °С. Как только скважина вскрыла такую толщу, вода устремилась в ледяной ствол, заполнила его и замерзла, уничтожив все плоды предыдущей работы.

По этой и по ряду других причин термобурение не всегда справляется с разрушением льда, и здесь приходят иа выручку Другие методы бурения, например с продувкой ствола скважины охлажденным воздухом. Правда, конструкция буровой установки становится более громоздкой, но и здесь инженеры находят приемлемый выход из трудного положения. Недавно бурение льда проводилось обычной буровой техникой с борта одного из научно-исследовательских кораблей.

Корабль стал не только буровой установкой, но и благоустроенным жильем для буровиков и мощным источником энергии для двигателей бурового агрегата. Условия работы резко изменились в лучшую сторону, так как автономная буровая во льдах требует строжайшей экономии энергии и топлива.

Популярность буровой техники в научных исследованиях не оставила равнодушным к ней даже такого знаменитого французского исследователя-подводника, как Жак-Ив Кусто. Его не удивишь современными новинками исследовательской техники, тем не менее в запланированной экспедиции на Северный полюс он собирается пробурить многометровую толщу льда и опуститься в глубины Северного Ледовитого океана.