创造新装备帮助人类度过北极难关

挪威特罗姆瑟——想象一下，你是一艘游轮上的 6,000 名乘客之一，游轮在远离格陵兰岛或最近海岸的北冰洋上撞上冰山并开始下沉。或者，你正在巴伦支海的海上石油钻井平台上工作，时速 80 英里的阵风将你吹入冰冷的海洋。如果你拥有刘易斯·普格 (Lewis Pugh) 那样的生理机能，那你就很幸运了，2007 年，这位看似仿生的运动员游过北极。然而，如果你和大多数凡人一样，你可能会祈祷，或者诅咒你那难以捉摸的上帝，然后在破冰船或直升机上的救护人员到达之前，陷入休克状态，甚至可能死亡。

随着气候变化导致北极冰层进一步融化，越来越多的旅游、渔业和货船以及石油、天然气和采矿公司正前往曾经被冰雪覆盖的北极地区。到目前为止，大多数商业活动都发生在挪威海和巴伦支海的无冰水域。但在 2010 年，历史上被冰雪堵塞的北海航线（绕过俄罗斯连接大西洋和太平洋）开放，允许破冰船从挪威穿越到中国。去年，有 71 艘商船通过该航线，大大缩短了途经苏伊士运河或巴拿马运河的欧亚航线。这种交通速度远远超过了各国和企业建设搜救和其他医疗支持基础设施的速度。医疗中心距离这里有数百甚至数千英里。

这种令人讨厌的微积分让迈克尔·蒂普顿彻夜难眠。他是英国朴茨茅斯大学的生理学家，研究人类对极冷空气和水的生理反应。“我认为，在所有单一事件中，邮轮事故是我能想到的最具灾难性的事件，”蒂普顿说，他是《海上生存必需品》一书的合著者。

北极地区发生的事故很可能比 2012 年意大利附近的歌诗达协和号和 1994 年波罗的海爱沙尼亚号事故的危害更大。那两起事故都发生在温度更高的海域。现在的邮轮更大——最多可容纳 6,000 名乘客——而且很多前往北极的游客都是年纪较大的退休人员，经验和体力都比他们差。相比之下，造成 1,700 名乘客丧生的泰坦尼克号只能容纳 2,000 人，而且它在离岸不远的地方撞上了冰山。在北冰洋，邮轮乘客在事故中生还的机会有两个主要不利因素：他们距离救援服务更远，而且在水中的生存时间比在温带水域少得多。

蒂普顿在最近于挪威北极圈内特罗姆瑟市举行的“北极前沿”会议上发表了讲话。科学家、行业官员以及北极理事会国家和土著文化的领导人齐聚一堂，探讨北极变化对人类健康、经济和环境的影响。

冰冷的北极水域与现有医疗中心之间的距离令人难以置信。例如，去年 9 月，一架加拿大海岸警卫队直升机在北冰洋麦克卢尔海峡坠毁，距离西北航道岛上因纽特人小村庄雷索卢特以西约 370 英里。机上三名正在进行冰层研究的人员均因在海中体温过低而死亡。管理加拿大北极科学研究的联盟 ArcticNet 执行董事马丁·福蒂尔在北极前沿会议上表示，坠机地点距离最近的医疗中心安大略省特伦顿有 4,000 公里（2,485 英里）。他表示，“这大约相当于从特罗姆瑟飞往非洲的距离。”

无论如何，这三个人可能都会死。但他们的死亡可能性无疑增加了，因为他们没有为坠机做好准备；其中只有一个人穿着全套潜水服，而且没有完全拉上拉链。只有一个人穿着救生衣。穿着适当的防护服可以大大增加你在北极（或南极）环境中生存的机会——无论你是在游轮上、在稀土矿场工作、追踪驯鹿，还是在深雪中拉着狗拉雪橇。

学术界以及服装和织物行业的研究人员正在不断突破技术界限，以便更好地为人类在极寒环境中的生活、工作和旅行提供装备。到目前为止，他们还不想看到他们的测试模型登上《时尚》杂志的封面。生存能力胜过风格。测试对象穿着干式潜水服，带着许多探测器，浸泡在一桶冰冷的水中三个小时，研究人员每隔 10 分钟向他们喷洒更多的冰水，测量他们颤抖的程度、周围结冰的速度、血液停止流向手、脚趾和其他四肢的速度和强度。

希尔德·费尔维克是斯堪的纳维亚半岛最大的独立研究机构挪威科技工业研究院的高级科学家。她负责管理挪威科技工业研究院的 ColdWear 项目，该项目为在北极工作的人们设计和测试救生服以及其他服装和材料。在北极前沿会议上，费尔维克指出，我们在冷水中生存的能力取决于人类个体变量（如体脂、年龄、性别、身体和心理健康、水分水平）、暴露时间、身体产热水平、其他可用设备、气候等之间的复杂相互作用。

她的演讲让我想起了自己曾经不知情地成为全身干式潜水服测试对象的经历。测试实验室是南大洋，冰层密布，温度为 31 华氏度，位于帕尔默站附近。帕尔默站是美国西南极半岛附近的一个小型研究前哨，我于 2010 年 12 月到访过那里。尽管穿上了防冰水的潜水服，但跳入水中还是感觉违反直觉，甚至有自杀倾向。但这是安全演习的一部分，果然，一旦落水的心理冲击消退，由于我穿着的装备，我就可以像微小的粒子一样在海面上漂浮很长时间。

每个人的身体状况都不同。刘易斯·普格 (Lewis Pugh) 在极地游泳时所需的体力（显然不多），甚至英国探险家拉努夫·费因斯爵士 (Sir Ranulph Fiennes) 在南极徒步穿越时所需的体力（很多），可能都无法满足我们大多数人在北极生活、工作或滑雪的需要。蒂普顿指出，可以肯定的是，如果仅凭我们先天的生理机能，我们人类仍将生活在赤道附近。“人类是热带动物，”他在会议上说。“我们利用我们的智慧和技术走出了热带地区。”走出了热带地区。走出距离北极几百英里的研究基地或船只，你就会听到 -51°C (-60°F) 的警钟。

挪威科技工业研究院的研究人员最近取得的一些进展涉及电子和纺织品的交叉领域。但与谷歌眼镜或其他在北极圈内高级时尚数字精英中风靡的可穿戴电子产品不同，这些服装中嵌入的传感器、LED 灯和其他小工具旨在让你在寒冷的空气或水中存活下来。例如，在夹克中内置紧急联系警报器，在氯丁橡胶手套中内置 LED 灯，可照亮你指向的方向，让你在身体和精神受到损害时无需大声呼救。

Hansen Protection 是户外服装制造商 Helly Hansen 的一个部门，它与 Sintef 合作设计并销售用于各种极端环境的防护装备。它制造和销售的服装包括亮橙色的直升机运输服，称为 Sea Air Barents，这是之前 Sea Air 型号的最新改进。Sintef 还与挪威石油和天然气公司 Statoil 合作，为石油钻井平台和其他工人设计实用而舒适的服装。根据 Statoil 的一项实地研究，挪威哈默菲斯特附近（北纬 70 度）的液化天然气工厂 Melkoya 的 67% 的 Statoil 员工每天都在暴露于“恶劣天气条件”的地区户外工作。暴露在 5°C（41 -51°F）或更低环境温度（他们接受了低至 -25°C 或 -13°F 的测试）的石油工人的皮肤和体温会降低，手动操作也会降低。研究得出结论，北极地区石油工人现有的防护服不足以维持手动操作和热平衡。

技术创新通常先由军方或昂贵的私人探险队进行测试，然后再逐渐进入市场，用于更多的商业和消费者应用。例如，SJH Projects 总裁 Steve Holland 与生理学家 Michael Tipton 及其同事 Geoff Long 合作，为 Ranulph 爵士去年冬季穿越南极洲的尝试以及他之前前往北极和南极洲的徒步旅行设计装备。（Ranulph 爵士年近 70 岁，尽管左手因冻伤失去了大部分手指，但仍继续在极端地形中测试人类的极限——第一次是在 2002 年的北极（将裸手伸入冰水中从海中拉出设备后），然后去年在南极洲。这是 Ranulph 爵士手部的照片。

霍兰德和其他人经过严格、甚至可以说是折磨性的测试，设计出了雷诺夫爵士及其团队的装备。为了设计服装，霍兰德和朗将人类豚鼠放入一个温度降至 -53°C (-63°F) 的冷藏室，让它们以各种姿势移动，以测量它们在执行任务时四肢的温度和灵活性，以及​​织物如何有效地将身体水分从受试者的皮肤上吸走。

最终，雷诺夫爵士穿上了全套防护服，并配备了重达 5 磅的电池和电线，这些电线可以加热头盔、手套、靴子和其他物品。“我们必须为‘最冷的旅程’设计装备，使其完全没有获救的可能性，”霍兰德说。

拉努夫爵士所经历的恶劣条件，可能让在巴伦支海的石油钻井平台上工作（附近有避难所）看起来像在巴哈马度假。但设计用于这种极端条件的设备也可以为在北极更普遍使用的纺织品创新提供参考。正如蒂普顿所说，即使我们的生理机能适合赤道，但我们大脑发展的技术将让我们不断向北冒险。