آيس مول

التجارب

وفيما يلي الأهداف المخطط لها للتجربة الميدانية لعام 2012:

الإذابة صعودًا بزاوية 45 درجة لمسافة عكس الجاذبية؛

الإذابة أفقيًا لمسافة ؛

علاوةً على ذلك، وتُظهر نتائج الاختبارات أن مفهوم آيس مول نهج قابل للتطبيق لإيصال الأجهزة العلمية إلى أعماق الجليد واستعادتها لاحقًا. ومن مزايا آيس مول الأخرى مقارنة بالحفر إمكانية تقليل التلوث الأحيائي إلى الحد الأدنى، وإمكانية جعل العملية عالية الاستقلالية بحيث لا حاجة إلى مشغل على السطح. وعُرضت النتائج في ندوة علوم أنتاركتيكا لعام 2011 في ماديسون بولاية ويسكونسن، وفي مؤتمر الاتحاد الأوروبي لعلوم الأرض لعام 2011 المنعقد في فيينا عاصمة النمسا. وكان مقررًا إجراء التجربة التالية في صيف نصف الأرض الشمالي لعام 2012.

ومن جهة أخرى، الإذابة نزولًا بزاوية 45 درجة لمسافة ، مع اختراق ثلاث طبقات معيقة غير جليدية (طين ورمال وُجدت على الجليدية) ورسم منحنى نصف قطره .

كذلك، ومع أن آيس مول تحرك بسرعة متمهلة بلغت في الساعة خلال تجربته الأولى، فإن الظروف المثلى قد تتيح للمركبة التقدم بأكثر من ثلاثة أضعاف تلك السرعة، وستُرفع سرعة الاختراق في النموذج الأولي التالي.

من جانب آخر، أُجريت التجارب الميدانية الأولى في محيط جليدية مورتيراتش في سويسرا خلال صيف عام 2010. وخلال التجارب على الجليدية، نُفِّذت اختبارات الاختراق الآتية بنجاح:

موقع جامعة آخن للعلوم التطبيقية

موقع الأستاذ بيرند داخفالد، الباحث الرئيس في المشروع

مركبة تحت الماء ذاتية القيادة

• بروي (مسبار)
• كرايوبوت
• ديبثكس
• بطارية نظائر مشعة
• المراجع
• وصلات خارجية

تغطية على يوتيوب لتجربة آيس مول

وعلى صعيد آخر، فيديو بتقنية الفاصل الزمني على يوتيوب لانطلاق آيس مول وخروجه

التاريخ

من جانب آخر، يُطوَّر آيس مول باستخدام النمذجة الأولية السريعة. وحتى أبريل 2011، كان المسبار في نموذجه الأولي الأول، وقد صُمِّم لإجراء استقصاءات تحت سطحية للجليديات والصفائح الجليدية الأرضية. ومن المخطط أن تُكيَّف نسخ مستقبلية منه بما يلائم أبحاث الجليد خارج الأرض، كما في القلنسوتين القطبيتين لكوكب المريخ، أو أوروبا أحد أقمار المشتري، أو إنسيلادوس أحد أقمار زحل.

كذلك، وشددت متطلبات المشروع كذلك على الحاجة إلى أقصى قدر من الموثوقية والمتانة وقابلية الحركة والأمان البيئي والاستقلالية.

واعتبارًا من عام 2011، حُددت أهداف المشروع على النحو الآتي:

علاوةً على ذلك، نشأ الروبوت من مشروع طلابي في قسم هندسة الطيران والفضاء في جامعة آخن للعلوم التطبيقية بقيادة الأستاذ بيرند داخفالد. وتُنفَّذ عملية الاختراق بالجمع بين ثقب الجليد وإذابته، ويمكن للمسبار داخل عينة جليدية لبية نظيفة أن يحلل الجليد المحيط به بأجهزة القياس. وأثناء الثقب لا يتعرض الجليد المحيط لتلوث أحيائي.

آيس مول 2

وفيما يلي المواصفات التقنية المخطط لها لآيس مول 2:

وفي السياق ذاته، يعمل فريق آيس مول منذ أكتوبر 2010 على إعادة تصميم آيس مول الأول، وتشمل التحسينات، من بين أمور أخرى، تحسين رأس الإذابة وناقل حركة جديدًا مطورًا بالكامل. ويضم رأس الإذابة الجديد 12 عنصر تسخين يُتحكَّم فيها كل على حدة، وهذه السخانات الخرطوشية الاثنتا عشرة مرتبة على شكل حلقة داخل رأس الإذابة. ويمتلك المسبار إضافة إلى ذلك سخانين جداريين على كل جانب في مؤخرته، وبهذه الإضافة تتحسن قدرة آيس مول 2 على المناورة مقارنة بسلفه. وقد طُوِّر ناقل الحركة الجديد خصيصًا لهذا المسبار، فأصبح ذا كفاءة أعلى ووزن أخف. وكان من المخطط اختبار آيس مول 2 في صيف عام 2012.

وعلى صعيد آخر، صُمم المسبار كذلك ليجر سلسلة من الحاويات المزودة بمستشعرات يمكن التخلي عنها عند الطلب ونشرها بصفة دائمة في مواقع محددة داخل الجليد. ويأمل الفريق في العمل مستقبلًا مع باحثين آخرين يستعملون آيس مول لإنزال مستشعرات في أعماق البيئات الجليدية. وفي حين وفَّر مولدٌ كهربائي خارجي على السطح الطاقةَ خلال التجارب الميدانية الأولى على إحدى الجليديات، من المخطط كذلك توفير قدرة التسخين من مصدر طاقة محمول على متن المسبار.

آيس مول 1

ومن جهة أخرى، يقع البرغي الجليدي عند طرف رأس الإذابة، وهو يولد قوة دفع تضغط رأس الإذابة على الجليد، ما يمكِّن آيس مول من اختراق التربة والطين ويؤدي كذلك إلى انتقال حراري جيد بالتوصيل عند التماس مع الجليد. وينقل البرغي الجليدي المعزول حراريًا الجليد إلى داخل المسبار حيث يمكن تحليله في الموقع. ومن المخطط تزويد المسبار بأجهزة تحلل الجليد وترسل النتائج وحدها إلى السطح.

وفيما يلي المواصفات التقنية لآيس مول 1:

في هذا الإطار، النموذج الأولي الأول من آيس مول مركبة على هيئة قلم رصاص صُممت لتنغرس في الجليد وتشق طريقها فيه ذاتيًا، وهي أنبوب مربع المقطع مساحة مقطعه العرضي ، مزوَّد عند مقدمته برأس إذابة بقدرة ذي تسخين تفاضلي في أجزائه المختلفة. ويستمد الروبوت طاقته من مولد كهربائي على السطح يتصل به عبر كبل ينقل الطاقة والاتصالات وإشارات البيانات. ويستعمل آيس مول برغيًا طوله في رأسه المسخَّن يحافظ على تماس محكم مع الجليد أثناء الثقب في أثناء إذابته. ويمتلك آيس مول عناصر تسخين يمكن التحكم فيها كل على حدة للحصول على تسخين تفاضلي، وهو ما يتيح تغيير الاتجاه تدريجيًا.

كذلك، طوَّر فريق آيس مول المركبة دون حمولة محددة سلفًا، إذ تحوي المركبة حجرة داخلية يمكن أن تُركَّب فيها المستشعرات وغيرها من الأجهزة. وقد حمل آيس مول في اختباراته الأولى كاميرا تجارية جاهزة. ويعمل الفريق كذلك على تصميم كاشف مستشعر حيوي قائم على الفلورية يمكنه البحث عن الجزيئات العضوية في الجليد.

وفي هذا السياق، استُخدمت الرؤوس المسخَّنة في المسابير منذ ستينيات القرن العشرين، غير أن تلك المسابير لم تكن قادرة إلا على الحفر رأسيًا نحو الأسفل، ولم يكن بالإمكان استعادتها من الأعماق البعيدة، وكانت تتوقف بفعل تراكم الأوساخ والرواسب الذي يحول دون انتقال الحرارة. وللتغلب على هذه المشكلات، جمع آيس مول بين برغي ورأس إذابة.

اختبار شلالات الدم

انظر كذلك

في هذا الإطار، استُخدمت شلالات الدم هدفًا لاختبار آيس مول في نوفمبر 2014. ويتيح هذا التدفق غير الاعتيادي من مياه الذوبان الخارجة من أسفل الجليدية للعلماء الوصول إلى بيئة ما كان يمكنهم استكشافها لولاه إلا بالحفر، وهو ما كان سيهدد كذلك بتلويثها. ومصدر هذه الشلالات بركة تحت جليدية مجهولة الحجم تفيض أحيانًا. وتُظهر التحاليل الكيميائية الحيوية الأرضية أن الماء بحري المنشأ في الأصل، ومن الفرضيات المطروحة أن مصدره قد يكون بقايا مضيق جليدي (فيورد) قديم كان يشغل وادي تايلور في العصر الثالث. ويتأكسد الحديد الثنائي الذائب في الماء عند وصوله إلى السطح، فيتحول لون الماء إلى أحمر دموي.

كذلك، وقد أعاد الاختبار عينة نظيفة من تحت الجليد من قناة التدفق الخارجة من شلالات الدم. وتحتاج البيئات تحت الجليدية في القارة القطبية الجنوبية إلى بروتوكولات حماية مماثلة لبروتوكولات المهمات بين الكواكب، وقد عُقِّم المسبار وفق هذه البروتوكولات باستخدام بيروكسيد الهيدروجين والتعقيم بالأشعة فوق البنفسجية. كما أن طرف المسبار وحده هو الذي أخذ عينة الماء السائل مباشرة.