I dette blogindlæg udforsker vi potentialet i underjordiske rum, som ikke blot får opmærksomhed som traditionelle opbevaringsområder, men også som strategier for fremtidig byudvikling og overlevelse.
Underjordisk rum: Hvor langt kan det gå?
I billedkunsttimerne, når vi plejede at tegne videnskabelige illustrationer under den varme forårssol, fordybede vi os hver især i vores arbejde for at udtrykke vores unikke ideer, men der var altid ét tema, der fangede mange elevers hjerter. Det handlede om nye verdener, der udfoldede sig under havet, dybt under jorden og i det ydre rum – verdener langt væk fra den velkendte jord, vi kalder hjem. Ti år senere er vores fantasi ved at blive til virkelighed. Nu får disse ukendte rum opmærksomhed, ikke blot som genstande for nysgerrighed, men som alternative rum, der er i stand til at overvinde de stadig mere ugunstige betingelser for overlevelse på overfladen forårsaget af befolkningstilvækst og ressourceknaphed. Især i takt med at forskning aktivt identificerer de unikke karakteristika ved underjordisk grundfjeld og udforsker dets anvendelser, bliver potentialet for at udnytte underjordisk rum det første, der materialiserer sig.
Selvom brugen af underjordisk rum i sig selv har en lang historie – ligesom traditionen med at begrave mad i jorden for langtidskonservering – er det først for nylig, at udgravningsdybden er steget, og udvalget af potentielle anvendelser er udvidet betydeligt takket være akkumuleringen af viden og teknologi. Lad os undersøge karakteristikaene ved underjordisk rum og den proces, hvorved bjergartsteknologi anvendes, gennem specifikke eksempler.
Historien og den nuværende tilstand af udnyttelse af underjordisk rum
Underjordiske rum bevæger sig ud over deres rolle som blotte opbevaringsfaciliteter, og deres anvendelse udvides til også at omfatte boliger og industrielle anvendelser. Faktisk er historien om udnyttelse af underjordiske rum meget lang. Fortidens mennesker brugte huler til opbevaring af mad og byggede underjordiske templer til religiøse ceremonier. For eksempel er Derinkuyu Underground City i Tyrkiet en massiv underjordisk by bygget i oldtiden, der tjente som et tilflugtssted mod krig og eksterne trusler. Denne by omfatter beboelseskvarterer, madopbevaring og vandopbevaringsfaciliteter, der kan rumme op til 20,000 mennesker, hvilket gør den til et godt eksempel på, hvordan underjordiske rum kan udnyttes i menneskers liv.
I dag bliver brugen af sådanne underjordiske rum stadig mere sofistikeret. I Tokyo er ikke kun metrosystemet, men også underjordiske indkøbscentre og blandede kulturelle faciliteter placeret under jorden. Dette får opmærksomhed som en alternativ løsning på stigende jordpriser og befolkningstæthedsproblemer i bycentre, og effektiv udnyttelse af underjordiske rum fremstår som en af nøglestrategierne for bæredygtig byudvikling. Derudover udvider Singapore løbende sine underjordiske rum og gør en indsats for at flytte infrastrukturfaciliteter såsom el, telekommunikation og logistik under jorden. Dette betragtes som en løsning, der adresserer pladsbegrænsninger, samtidig med at den maksimerer byernes effektivitet.
Eksempler på udnyttelse af underjordisk rum
Underjordiske rum kan rumme forskellige faciliteter, herunder boliger, industri og transport/logistik, og den dybde, de anvendes i, varierer afhængigt af deres formål. Bolig- og kulturfaciliteter bygges typisk i de laveste lag, inden for 50 meter under jorden, med Norges Jovik Olympiske Fjellhal som et godt eksempel. Som verdens største underjordiske arena blev den bygget ni etager høj som forberedelse til vinter-OL i 1994. Beslutningen om at bygge arenaen under jorden var i høj grad drevet af de gunstige egenskaber ved underjordiske rum, som opretholder en ensartet temperatur året rundt. Jordens termiske kapacitet er kun 1/5 til 1/10 af overfladens, hvilket resulterer i langsommere varmeoverførsel. Da strukturer stort set ikke påvirkes af sæsonbestemte ændringer, når de først er begravet blot 5 meter under overfladen, reduceres energiforbruget, hvilket fører til lavere vedligeholdelsesomkostninger. Byggedybden er dog begrænset, fordi der skal installeres naturligt lys og ventilationssystemer.
Området, der var udpeget til opførelsen af Yovik Olympic Mountain Hall, var en gnejsformation. Gnejs er en type metamorf bjergart, der er dannet under høj varme og tryk, hvilket gør den til et ideelt fundament på grund af dens høje styrke. Samtidig brug af præcise målinger og simuleringer var dog afgørende. Prøver blev indsamlet på stedet for at måle bjergartens iboende fysiske egenskaber, og computermodellering blev brugt til at forudsige grundfjeldets opførsel. Baseret på dette blev sprængningspunkterne og rækkefølgen bestemt. Da byggeriet begyndte, blev tryksensorer brugt til at overvåge bjergartens opførsel omkring udgravningen og sikre, at jordsænkningen forblev inden for det forudsagte område. Da processen med at bore gennem jorden med sprængstoffer genererer stærke chokbølger, der kunne påvirke stabiliteten af nærliggende strukturer, skulle intensiteten af disse chokbølger også kontrolleres i realtid.
Industrielle anvendelser 500 meter under jorden
Lad os udvide dybden til 500 meter under jorden. På denne dybde kan forskellige industrianlæg konstrueres til formål som spildevandsrensning, opbevaring af fødevarer og opbevaring af olie; det lav- og mellemaktive atomaffaldsdeponeringsanlæg, der i øjeblikket er under opførelse i Wolseong-området i Gyeongju, er et sådant eksempel. Underjordiske rum betragtes som den bedste mulighed for semi-permanent isolering af atomaffald, der kontinuerligt udsender stråling. Dette skyldes, at de ikke kun er sikre mod eksterne påvirkninger, men også effektivt blokerer for stråling. Strukturer i grundfjeldet kan understøttes af de omgivende klippelag, og selv når grundfjeldet ryster under et jordskælv, ryster de sammen med jorden og lider mindre skade end overjordiske strukturer, der modstår bevægelse på grund af inerti. Desuden sker bevægelsen af radioaktive materialer langsommere under jorden end i atmosfæren, og da de fleste af dem decelereres eller absorberes, når de passerer gennem grundfjeldet, er sandsynligheden for, at de når overfladen, meget lav.
I modsætning til Yovik Olympic Mountain Hall har lagene omkring Gyeongju Radioactive Waste Repository imidlertid den svaghed, at de består af sedimentær bjergart. Sedimentær bjergart, der dannes af lag af mineraler, der transporteres af vand og vind, har mange hulrum mellem dens bestanddele, hvilket resulterer i lav styrke. Hvis partiklerne udsættes for gentagne eksterne påvirkninger, kan de omorganisere sig i disse hulrum, hvilket udgør en risiko for indsynkning. Forskellige konstruktionsmetoder er blevet forsøgt for at overvinde den iboende svaghed ved sedimentær bjergart, og kunstig hærdning - som involverer injektion af klæbemiddel ved højt tryk langs kanterne af hulrummet - er en af dem. Højtryksinjektion af bindemiddel fylder hulrummene i bjergarten og giver stabil støtte til den øvre del af hulrummet. Ved at skifte mellem sprængning og injektion af bindemiddel bliver det muligt at udgrave lange tunneler, selv i svag jord.
Udvidelse af underjordisk rum for fremtiden
Brugen af underjordisk rum kan strække sig til dybder på op til 1,000 meter til formål som geotermisk energiudvinding og bortskaffelse af højaktivt nukleart affald. Imidlertid er øget vertikal dybde kun ét aspekt af denne udvidelse. Når man ser på flere projekter, der i øjeblikket er i planlægningsfasen, er der undersøiske tunneler designet til at forbinde små øer nær den sydvestlige kyst for at forbedre transporten på øer, samt større internationale undersøiske tunneler, der kan reducere passager- og logistikomkostninger og transporttider. Derudover tiltrækker vakuumtunneltog - som maksimerer hastighed og komfort ved at minimere luftmodstand og jernbanefriktion - og måneudforskningsposter i lavarør designet til at modstå Månens ekstreme miljø også opmærksomhed. Disse eksempler demonstrerer det ubegrænsede potentiale for horisontal udvidelse ind i havbunden og det ydre rum gennem grundfjeldet.
I takt med at teknologier og idéer, der engang kun eksisterede i vores fantasi, nu bliver realiseret, er vi ikke længere begrænset til fantasien, men presser konstant vores grænser. Vi ser frem til at se, hvordan nye grænser, herunder underjordiske rum, vil give endnu flere muligheder for menneskeliv i fremtiden.
