מצפי כוכבים ארקטיים מתחת לקרח: נתונים, כוח ו-TDY

חשיבות האזור הארקטי

האזור הארקטי היה זה מכבר אזור מוזנח ברובו, בשל היותו כמעט בלתי מיושב, קר מאוד וקשה לגישה אליו. למרות זאת, זהו אזור חשוב בעולם מכמה סיבות.

הסיבה הראשונה היא שההתקדמות הטכנולוגית והרעב של האנושות למשאבים הפכו את האזור הארקטי לחשוב כלכלית כיום יותר מאי פעם. ההתחממות הגלובלית גם הופכת את המשאבים הללו לנגישים יותר ופותחת נתיבי סחר חדשים.

זהו גם אזור הגובל במדינות רבות, שלכל אחת מהן אינטרס אסטרטגי משלה, ומתחים גוברים בין רוסיה למדינות נאט"ו (קנדה, נורבגיה, ארה"ב ודנמרק, דרך גרינלנד, כולן בעלות נוכחות ישירה באזור הארקטי).

מקור: הסקר הגיאולוגי של נורבגיה

אפילו עם שינויי האקלים, הבנה וניטור האזור הארקטי מהווים אתגר טכני ומדעי עצום.

מסיבה זו, נוצר דור חדש של גששים ורחפנים תת-ימיים כדי לנתח את כיסוי הקרח, לסקור משאבים תת-ימיים ולנטר את האזור.

התחממות הארקטי: נתיבי סחר, אקלים ומשאבים חדשים

נתיבי מסחר חדשים

האזור הארקטי מתחמם פי 4 מהר יותר מהממוצע העולמי.

זה הוביל לכך שבתקופת הקיץ הארקטי יש הרבה יותר מים נטולי קרח מבעבר, וגם הקרח שנותר דק הרבה יותר, מה שעוזר לשוברי קרח להפוך אותו לנגיש לשיט במשך חודשים רבים יותר.

מקור: BBC

כתוצאה מכך, מה שנקרא דרך המשי הקוטבית, המחברת את אירופה לסין דרך רוסיה, הופכת לנתיב סחר אסטרטגי. היא יכולה לחבר את סין לבריטניה תוך קצת יותר מ-20 יום באמצעות אוניית מכולות רגילה שאינה קוטבית, הודות לשוברות הקרח של רוסיה שמסירות את הקרח בדרך.

"Thהמסלול יכול לעזור לסין להגביר את יצוא מוצרי האלקטרוניקה המבוססים על ליתיום, מוצרים פוטו-וולטאיים וכלי רכב המונעים באנרגיה חדשה.

סי לג'נד, המפרטת באתר האינטרנט שלה צי של 18 כלי שיט, מסרה כי תכנון השירותים החדשים ארך שלוש שנים. היא נאלצה להתגבר על אתגרים, כולל שדרוג ציוד הספינה, הכשרת כוח אדם והסמכה, וכן פיתוח תחזיות מזג אוויר וניווט מדויקות.

חשיבות לאקלים

מסת האוויר הקר באזור הארקטי היא גורם חשוב בדפוסי מזג האוויר הגלובליים.

שינוי באקלים האזורי עלול להשפיע גם על מפלס הים. המסת קרח באוקיינוס ​​אינה משפיעה ישירות על מפלס הים, שכן זהו כבר קרח צף. אך כיפת הקרח הארקטית מעל פני השטח העצומים של גרינלנד עלולה לגרום לעלייה משמעותית במפלס הים אם היא תימרח.

בנוסף, יותר קרח נמס פירושו שבמקום קרח בעל רפלקטיביות גבוהה, פני השטח כהים בהרבה, סופגים יותר מאנרגיית השמש, מה שעלול לגרום להתחממות נוספת, הן מקומית והן עולמית.

לבסוף, הפשרת קרח מוגברת עלולה לשבש את זרם האוקיינוס, במיוחד בצפון האוקיינוס ​​האטלנטי, שהוא מווסת מרכזי של האקלים העולמי.

אזורים כלכליים חדשים

מלבד נתיבי הסחר, התחממות המים הארקטיים יוצרת פוטנציאל חדש לפעילויות כלכליות. לדוגמה, ניווט קל יותר ומים חמים יותר צפויים לפתוח אזורי דיג חדשים.

תחת תרחיש של שינויי אקלים גבוהים, פוטנציאל הדיג הקנדי העתידי (2091–2100) צפוי לגדול ל-6.95 (±5.07) מיליון טון של שלל.

האזור הארקטי עשיר גם במינרלים ובאנרגיה:

• 97% מעתודות הפלטינה של רוסיה נמצאות באזור הארקטי.
• 93% מעפרת הברזל המשמשת באיחוד האירופי מיוצרת בשוודיה.
• 50% מהכנסותיה של הטריטוריות הצפון-מערביות של קנדה מגיעות מכרייה.
• האזור עשוי להכיל 13% מהנפט הקונבנציונלי הבלתי מתגלה בעולם ו-30% מהגז הטבעי הקונבנציונלי הבלתי מתגלה שלו.

בינתיים, המשאב הבלתי מנוצל ברובו של גרינלנד כולל עתודות משמעותיות של מינרלים נדירים כמו ניאודימיום ודיספרוסיום, המספיקות כדי לענות על לפחות רבע מהביקוש העולמי העתידי, העומד על 38.5 מיליון טון.

מצב שמשך את תשומת ליבה של מעצמה גדולה, הידועה בעיקר בכוונתו של דונלד טראמפ לרכוש את גרינלנד בשלב מסוים.

לגרינלנד יש גם עתודות של זהב, ברזל, אלומיניום, אורניום, אבץ, עופרת, נפט, גז ועוד.

מקור: הסקר הגיאולוגי של נורבגיה

משאבים תת-ימיים עלולים גם הם להפוך לטריטוריה חדשה במחלוקת, כאשר האזור הארקטי עשיר במיוחד במרבצי מינרלים תת-ימיים המכילים סולפידים עשירים במתכות ואתרים הידרותרמיים עשירים במינרלים.

מדוע הארקטי זקוק לנתונים חדשים מתחת לקרח

קשה ויקר לאיסוף

מצפי כוכבים ארקטיים מספקים את עמוד השדרה של הנתונים לפיתוח בטוח והגנה על הסביבה. הבנה טובה יותר של המשאבים הזמינים והמערכת האקולוגית הסובבת היא הדרך היחידה להשתמש במשאבים אלה באחריות.

אבל כלי איסוף נתונים מסורתיים עומדים למבחן בתנאי מזג האוויר הארקטיים:

• מצופי פני השטח נהרסים על ידי קרח תזוז.
• לוויינים לא יכולים לראות דרך יריעות קרח עבות.
• משימות עם צוות הן יקרות ומסוכנות.

אין פירוש הדבר שאף אחד מאלה אינו בשימוש. לדוגמה, מצפה הכוכבים הרב-תחומי לחקר האקלים הארקטי (MOSAiC) לשנים 2019-2020 על סחיפה ראו יותר מ-600 איש עובדים באזור הארקטי המרכזי כדי לאסוף נתונים במהלך החורף, כאשר שוברי קרח לא יכלו לחדור את הקרח מכיוון שהוא היה סמיך מדי.

מדעני משלחת MOSAiC חקרו את האטמוספירה, השלג, קרח הים, האוקיינוס ​​והמערכת האקולוגית המקומית. אבל עם תקציב של 140 מיליון דולר, משלחת כזו נחשבת למוזרה.

באופן דומה, "העיר שמתחת לקרח" של מחנה המאה, בגרינלנד, היא שריד למלחמה הקרה. חיל ההנדסה של צבא ארה"ב בנה את הבסיס הצבאי בשנת 1959 על ידי חפירת רשת מנהרות בתוך השכבה הקרובה לפני השטח של יריעת הקרח.

מקור: נאס"א

המתקן ננטש בשנת 1967 עקב המורכבות והעלויות הכרוכים בהקמת יישוב קבע בתנאים קשים אלה.

אלטרנטיבה אוטונומית

ההתקדמות בתחום כלי רכב אוטונומיים ומערכות סוללות שינתה לחלוטין את האופן שבו ניתן לחקור את האזור הארקטי.

בעזרת כלי רכב תת-ימיים אוטונומיים (AUV) המשתמשים במערכות סוללות ארוכות טווח, מדענים יכולים לפרוס נקודות תצפית מתחת לקרח במרחקים ארוכים בהרבה מאשר בעבר.

הם יכולים גם להשתמש בסוגים חדשים של מערכי סונאר ו-LiDAR שהם גם חזקים יותר וגם צורכים פחות אנרגיה.

לבסוף, קישורי לוויינים בזמן אמת ומודלים של גילוי המונעים על ידי בינה מלאכותית מאפשרים לרחפנים אלה להיות הרבה יותר מסוגלים ועצמאיים מאשר בעבר, מבלי שיהיה צורך לחבר אותם לספינת תצפית או לתחנה יבשתית כדי לבצע את משימתם.

כתוצאה מכך, ניטור רציף של האזור הארקטי לאורך כל השנה הוא סוף סוף אפשרי.

גיאופוליטיקה

ניטור טוב יותר הוא גם ציווי אסטרטגי עבור הצבא כדי לפקח על האזור ולהבטיח שכל מדינה רואה את זכויותיה הטריטוריאליות מכובדות.

"התרחשו כל כך הרבה שינויים ב-10 עד 20 השנים האחרונות, כאשר שינויי האקלים מניעים פעילות מוגברת, שינוי גיאופוליטי ושינוי טכנולוגי באזור הארקטי."

מגמת ההתחממות מאפשרת גם ליריבינו נוכחות וגישה גדולים יותר לאזור."

איריס פרגוסון  דסגן עוזר מזכיר ההגנה לאסטרטגיה ארקטית וחוסן עולמי.

קרטוגרפיה לקויה וחוסר נוכחות ישירה יכולים להוביל לכך שתביעתה של אומה אחת על משאבי האזור תתמודד עם אתגר מצד אחרת.

בסך הכל, מצפי שמש מתחת לקרח יכריעו בסכסוכים טריטוריאליים עתידיים ובהערכת משאבים.

אז זה הופך רחפנים וגלוישות תצפית מתחת לקרח לפרויקט-על גיאואסטרטגי מרכזי של המאה ה-21.

כיצד פועלות רשתות תצפיות ארקטיות מתחת לקרח

החלק כדי לגלול →

רחפנים אוטונומיים מתחת לקרח

בעוד שדגש רב בטכנולוגיית רחפנים ניתן לרחפנים מעופפים, בין היתר בשל תפקידם הגובר בסכסוכים צבאיים, כפי שמודגם במלחמת אוקראינה, גם רחפנים תת-ימיים מתקדמים במהירות.

משלחת MOSAiC כבר השתמשה ב- גרסה מוקדמת של טכנולוגיה זו כדי לנתח את ממשקים בין קרח ים לאוקיינוס.

מקור: טבע

הוא אוסף דגימות של קרח, אצות, זואופלנקטון, ומודד את עובי הקרח הודות לסונאר, הדמיה, דגימה כימית ומכ"ם הצופה כלפי מעלה כדי למפות קרח נמס מלמטה.

תחנות קבועות בקרקעית הים

רחפנים נעים מתחת לקרח הם אופציה נהדרת לניתוח דינמי של האזור הארקטי ולדגימה סדירה.

עם זאת, נקודות נתונים אחרות דורשות צורת תצפית רציפה הרבה יותר, שניתן להשיג באמצעות תחנות מדידה של קרקעית הים.

הם יכולים לשלב מכשירים מגוונים כדי לנטר תופעות שונות:

• מיקרוסייסמומטרים לגילוי פעילות גיאולוגית.
• חיישני כימיה של האוקיינוס ​​למדידת שינויים ביולוגיים וסביבתיים.
• גלאי מתאן ו-CO₂ להערכת תרומת האזור לשינויי האקלים.
• הידרופונים לגילוי תנועת ספינות וצוללות.

באופן מסורתי, תחנות קרקעית ים כאלה הופעלו באמצעות כבל מספינה או תחנת קרקע סמוכה. לדוגמה, משימת MOSAiC השתמשה בהספק מסופק (6 קילוואט) מה- פולארשטרן ספינה באמצעות כבל לחימום המתקנים ולהפעלת תחנות קרקעית הים.

אבל תצפית ארוכת טווח על האזור הארקטי העמוק דורשת פתרון אחר. במקום זאת, ניתן להשתמש בזרמי ים או באנרגיית גאות ושפל כדי לייצר אספקת חשמל קטנה אך יציבה שתפעיל את החיישנים הללו..

אם ייצור החשמל מספיק, תחנות תת-ימיות אלו יוכלו לשמש גם כתחנות כוח תת-ימיות וכנקודת טעינה עבור רחפנים תת-ימיים אוטונומיים.

רשתות תקשורת אקוסטיות

מכיוון ש-GPS אינו חודר למים, וקרח חוסם את האפשרות של גישה נוחה לפני השטח באמצעות אנטנה צפה, רחפנים מתחת לקרח מבצעים טריאנגולציה באמצעות מודמים אקוסטיים ו"משואות" בקרקעית הים.

זו יכולה להיות פונקציה נוספת של תחנת קרקעית הים מתחת לקרח, המשמשת כנקודת קבע בה יכולים הרחפנים להשתמש כדי להתמצא.

שילוב לווין

ניתן להשתמש בתקשורת אקוסטית לאיסוף וריכוז נתונים, אך עדיין יש צורך לברוח מהים ומתחת לקרח כדי להגיע לחוקרים.

הפתרון הוא להשתמש במרכז נתונים המרכז את האות האקוסטי לנקודה אחת, ולאחר מכן להשתמש בכבל כדי להתחבר למערכת קישור נתונים עילית.

מקור: ResearchGate

ניתן לחבר את קישורי הנתונים ללוויין במסלול קוטבי, לרשת אירידיום או לקבוצות כוכבים עתידיות המתמקדות בקוטב הצפוני.

מודלים של אקלים מבוססי בינה מלאכותית

את כל הנתונים שנאספו בזמן אמת ולאורך כל השנה יהיה צורך לשלב במודלים חיזויים שימושיים.

סביר להניח שמודלים של אקלים ארקטי מהדור הבא ישתמשו בהרחבה בטכנולוגיית בינה מלאכותית כדי לשפר את יכולות החיזוי שלהם. הם, בתורם, ישמשו מטאורולוגים, חברות ספנות, מפעילים צבאיים/ימיים, רגולטורים של דיג וסוכנויות סביבתיות.

סיכום: מדוע מצפי כוכבים מתחת לקרח בצפון הארקטי חשובים

הדור החדש של מערכות תצפית מתחת לקרח, החל מרחפנים תת-ימיים ועד תחנות תת-ימיות, עומד לחולל מהפכה בהבנתנו את האזור הארקטי. זו תהיה הפעם הראשונה שנוכל לקבל תצפית רציפה על האזור במהלך חודשי החורף, ועם תמונה מפורטת הרבה יותר של חודשי הקיץ.

זה לא רק פרויקט מדעי, אלא שיהיו לו השלכות עצומות הן על הפעילות הכלכלית והן על התנאים הגיאופוליטיים והצבאיים של האזור הארקטי.

אז בין אם מדובר בניטור פליטות מתאן, עובי קרח, מערכות אקולוגיות מקומיות ודיג, גילוי מרבצי מינרלים יקרים, או ניטור פעילויות ספינות מסחריות וצבאיות, סביר להניח שתצפיות מתחת לקרח יהיו טכנולוגיה חשובה מאוד בסוף שנות ה-2020 ושנות ה-2030 ואילך.

השקעה בניטור הארקטי

טלדין טכנולוגיות

טלדיין טכנולוגיות, שנוסדה בשנת 1960, היא תאגיד טכנולוגיה המוביל ברחפנים תת-ימיים ובמכשור ימי כללי.

זה כולל הידרופונים, סונאר, מעקב אחר דגים, מדידת קרח וגלים וכו'. ניתן להשתמש בו עבור כל מיני תוכניות מדעיות בים.

מקור: טלדיין

כלי הרכב התת-ימיים של Teledyne משמשים יוזמות כמו רשת התצפית על מערכות אקולוגיות ימיות בזמן אמת (RAEON), רשת מחקר קנדית שפורסת דאוני Teledyne Slocum ופלטפורמות אוטונומיות אחרות כדי לנטר מערכות אקולוגיות ימיות בזמן אמת.

בין כלי הרכב העצמאיים של Teledyne נמצאים כלי רכב עצמאיים בעלי לוגיסטיקה נמוכה. פלטפורמת גאוויה (דירוג עומק 500 מ'–1,000 מ'), ה- פלטפורמת אוספרי (דירוג עומק של 2,000 מטר), ו- פלטפורמת סי-ראפטור (דירוג עומק של 3,000 מטר או 6,000 מטר), אשר ניתן להשתמש בו הן ליישומים אזרחיים והן ליישומים צבאיים (כולל פינוי מוקשים).

היא גם סיפקה אספקה ​​ומכשור למשלחות מחקר קוטביות קנדיות ואירופיות.

מקור: טלדיין

בין הפרויקטים המדעיים הבולטים האחרים בהם השתתפה החברה נמנים משימת נאס"א לירח של צדק, אירופה, ה מצפה עולמות ראויים למגורים (HWO) יושק בסוף שנות ה-2030, או ה- רובר מאדים פרסיבירס.

החברה פעילה גם בתחום הדמיה דיגיטלית וחיישנים, אלקטרוניקה לחלל וביטחון, ו מכונות ומערכות מתקדמותחיישנים ומערכות אלה יכולים לשמש תעשיות רבות, החל מתחום הבריאות ועד לתחום הביטחון או האנרגיה.

מקור: טלדיין

החברה צמחה באמצעות שילוב של פרויקטים חדשים של מחקר ופיתוח ורכישות, עם 74 רכישות מאז 2001.

מקור: טלדיין

אסטרטגיה זו הובילה לצמיחה מהירה בשורה העליונה, עם הכנסות שעלו מכ-875 מיליון דולר בשנת 2004 ליותר מ-4.6 מיליארד דולר בשנת 2020 ומוערכות לכ-5.6 מיליארד דולר בשנת 2024, על פי מצגות משקיעים אחרונות.

השוק הגדול ביותר של החברה הוא ארה"ב (המחולקת שווה בשווה בין המגזר הממשלתי והמגזר המסחרי), ואחריה אירופה.

מקור: טלדיין

חברת Teledyne של ימינו היא מובילה בהבאת מערכות אוטונומיות ואוטומטיות לעולם האמיתי, כולל בתנאים התובעניים במיוחד של הים הפתוח או הארקטי. ככל שהמערב יבצע תיעוש מחדש ויעביר את שרשרת האספקה ​​שלו לאזורים אחרים, חברות כמו Teledyne צפויות להרוויח מהמגמה ויהפכו לאלופה לאומית תעשייתית חשובה אף יותר עבור ארה"ב.

זה הופך את Teledyne למלאי מוצק של "מעדרים ואתים" לחקר תת-ימי וחלל, בהתאמה מושלמת לפרויקט-על זה.

חדשות והתפתחויות אחרונות במניות Teledyne (TDY)