المراصد القطبية تحت الجليد: البيانات، الطاقة، وTDY

أهمية القطب الشمالي

المنطقة القطبية الشمالية لطالما كانت منطقة مهملة إلى حد كبير، بسبب قلة السكان، وبرودة شديدة، وصعوبة الوصول إليها. ومع ذلك، فهي منطقة حاسمة في العالم لعدة أسباب.

السبب الأول هو أن التقدم التكنولوجي وشغف البشرية بالموارد جعل القطب الشمالي أكثر أهمية اقتصادية اليوم من أي وقت مضى. كما أن الاحتباس الحراري يجعل هذه الموارد أكثر إمكانية للوصول ويفتح طرق تجارية جديدة.

هذه أيضًا منطقة يحدها العديد من الدول، كل منها له مصلحة استراتيجية خاصة، وتتصاعد التوترات بين روسيا ودول الناتو (كندا، النرويج، الولايات المتحدة، والدنمارك عبر غرينلاند، جميعها لها حضور مباشر في القطب الشمالي).

المصدر: Geological Survey Of Norway

حتى مع تغير المناخ، فإن فهم القطب الشمالي ومراقبته يمثل تحديًا تقنيًا وعلميًا هائلًا.

لهذا السبب، يتم إنشاء جيل جديد من المجسات تحت الماء والطائرات بدون طيار لتحليل الغطاء الجليدي، واستطلاع الموارد تحت الماء، ومراقبة المنطقة.

احترار القطب الشمالي: طرق التجارة، المناخ، والموارد الجديدة

طرق تجارة جديدة

المنطقة القطبية الشماليّة تسخن بأربع مرات أسرع من المتوسط العالمي.

هذا أدى إلى أن فترة الصيف في القطب الشمالي تشهد مياه خالية من الجليد أكثر من ذي قبل، وأن الجليد المتبقي أصبح أرق بكثير، مما يساعد سفن كاسحات الجليد على جعلها صالحة للملاحة لعدد أكبر من الشهور.

المصدر: BBC

وبالتالي، يصبح ما يُسمى الطريق الحريري القطبي، الذي يربط أوروبا بالصين عبر المرور بروسيا، مسارًا تجاريًا استراتيجيًا. يمكنه ربط الصين والمملكة المتحدة في أكثر من 20 يومًا باستخدام سفينة حاويات عادية غير قطبية، بفضل كاسحات الجليد الروسية التي تفتح الطريق.

“الطريق يمكن أن يساعد الصين على تعزيز صادرات الإلكترونيات الليثيوم، ومنتجات الطاقة الشمسية، والمركبات الجديدة للطاقة.

Sea Legend، التي تسرد أسطولًا من 18 سفينة على موقعها، قالت إن الخدمات الجديدة استغرقت ثلاث سنوات للتخطيط. كان عليها التغلب على تحديات، بما في ذلك ترقية معدات السفينة، وتدريب الطاقم، والحصول على الشهادات، بالإضافة إلى تطوير توقعات دقيقة للطقس والملاحة.

الأهمية للمناخ

كتلة الهواء البارد في القطب الشمالي عامل مهم في أنماط الطقس العالمية.

يمكن أن يؤثر تغير المناخ الإقليمي أيضًا على مستويات سطح البحر. ذوبان الجليد على المحيط لا يؤثر مباشرة على مستوى البحر، لأنه جليد عائم بالفعل. لكن غطاء الجليد القطبي فوق سطح غرينلاند الضخم قد يسبب ارتفاعًا كبيرًا في مستوى البحر إذا ذاب.

بالإضافة إلى ذلك، يعني ذوبان المزيد من الجليد أن السطح يصبح أكثر قتامةً بدلاً من عاكسية عالية، ما يمتص المزيد من طاقة الشمس، مما قد يسبب مزيدًا من الاحترار محليًا وعالميًا.

أخيرًا، قد يؤدي ذوبان الجليد الزائد إلى اضطراب التيارات البحرية، خاصة في شمال الأطلسي، وهو منظم رئيسي للمناخ العالمي.

مناطق اقتصادية جديدة

إلى جانب طرق التجارة، يخلق احترار مياه القطب الشمالي إمكانات جديدة للأنشطة الاقتصادية. على سبيل المثال، من المرجح أن تسهل الملاحة الأسهل والمياه الدافئة صيد أسماك جديد.

في سيناريو تغير مناخي عالي، من المتوقع أن يزداد إمكانات الصيد الكندية (2091–2100) إلى 6.95 (±5.07) مليون طن من الصيد.

المنطقة القطبية غنية أيضًا بالمعادن والطاقة:

• 97٪ من احتياطي روسيا من البلاتين يقع في القطب الشمالي.
• 93٪ من خام الحديد المستخدم في الاتحاد الأوروبي يُنتج في السويد.
• 50٪ من دخل إقليم الشمال الغربي الكندي يأتي من التعدين.
• قد تحتوي المنطقة على 13٪ من النفط التقليدي غير المكتشف في العالم و30٪ من الغاز الطبيعي التقليدي غير المكتشف.

في الوقت نفسه، المورد غير المستغل إلى حد كبير في غرينلاند يشمل احتياطيات كبيرة من المعادن الأرضية النادرة مثل النيوديميوم والديسبروسيوم، تكفي لتلبية ما لا يقل عن ربع الطلب العالمي المستقبلي بكمية 38.5 مليون طن.

وضع ذلك جذب انتباه قوة عظمى، أشهرها نية دونالد ترامب لشراء غرينلاند في مرحلة ما.

غرينلاند لديها أيضًا احتياطيات من الذهب، والحديد، والألمنيوم، واليورانيوم، والزنك، والرصاص، والنفط، والغاز، وغيرها.

المصدر: Geological Survey Of Norway

الموارد تحت الماء قد تصبح أيضًا إقليمًا متنازعًا عليه، حيث أن القطب الشمالي غني بترسبات معدنية تحت الماء تحتوي على كبريتيدات غنية بالمعادن ومواقع حرارية هيدروثرمية غنية.

لماذا يحتاج القطب الشمالي إلى بيانات جديدة تحت الجليد

صعب ومكلف الجمع

توفر المراصد القطبية القاعدة البياناتية للتنمية الآمنة وحماية البيئة. الفهم الأفضل للموارد المتاحة والنظام البيئي المحيط هو الطريقة الوحيدة لاستخدام هذه الموارد بمسؤولية.

لكن أدوات جمع البيانات التقليدية تواجه اختبارًا صعبًا في ظروف الطقس القطبي:

• تُدمر العوامات السطحية بسبب تحرك الجليد.
• الأقمار الصناعية لا تستطيع رؤية ما وراء طبقات الجليد السميكة.
• المهمات المكوّنة من طواقم بشرية مكلفة وخطيرة.

هذا لا يعني أنه لا يُستخدم أي منها. على سبيل المثال، المراقبة المتعددة التخصصات المتجولة لدراسة مناخ القطب الشمالي (MOSAiC) 2019-2020 شهدت أكثر من 600 شخص يعملون في القطب الشمالي المركزي لجمع البيانات خلال الشتاء، عندما لا تستطيع سفن كاسحات الجليد اختراق الجليد لأنه كان سميكًا جدًا.

درس علماء بعثة MOSAiC الغلاف الجوي، الثلوج، الجليد البحري، المحيط، والنظام البيئي المحلي. لكن بميزانية تبلغ 140 مليون دولار، تُعد هذه البعثة استثناءً.

وبالمثل، “المدينة تحت الجليد” في معسكر سَنْتُري في غرينلاند، هي بقايا من الحرب الباردة. بنىها فيلق مهندسي الجيش الأمريكي عام 1959 بقطع شبكة من الأنفاق داخل طبقة الجليد القريبة من السطح.

المصدر: NASA

تم التخلي عن المرفق عام 1967 بسبب تعقيد وتكاليف إنشاء مستوطنة دائمة في هذه الظروف القاسية.

بديل ذاتي

التقدم في المركبات الذاتية وأنظمة البطاريات غير تمامًا طريقة دراسة القطب الشمالي.

مع المركبات تحت الماء الذاتية (AUVs) التي تستخدم أنظمة بطاريات طويلة الأمد، يمكن للعلماء نشر نقاط مراقبة تحت الجليد على مسافات أطول بكثير مقارنة بالماضي.

يمكنهم أيضًا استخدام أنواع جديدة من السونار ومصفوفات الليدار التي تكون أقوى وتستهلك طاقة أقل.

أخيرًا، تسمح روابط الأقمار الصناعية في الوقت الفعلي والنماذج الكشفية المدعومة بالذكاء الاصطناعي لهذه الطائرات بدون طيار بأن تكون أكثر قدرة واستقلالية من السابق، دون الحاجة إلى ربطها بسفينة مراقبة أو محطة برية لأداء مهمتها.

وبالتالي، أصبح المراقبة المستمرة على مدار السنة للقطب الشمالي ممكنًا أخيرًا.

الجيوسياسة

المراقبة الأفضل هي أيضًا ضرورة استراتيجية للجيش لمراقبة المنطقة وضمان احترام كل دولة لحقوقها الإقليمية.

“لقد حدث الكثير من التغيير في السنوات العشر إلى العشرين الأخيرة، مع تغير المناخ الذي يدفع النشاط المتزايد، والتغيير الجيوسياسي، والتغيير التكنولوجي في القطب الشمالي.

اتجاه الاحترار يسمح أيضًا لخصومنا بوجود حضور أكبر وإمكانية وصول إلى المنطقة.”

Iris Ferguson  – نائب مساعد وزير الدفاع للاستراتيجية القطبية والمرونة العالمية.

قد يؤدي ضعف رسم الخرائط وعدم وجود حضور مباشر إلى أن يُطعن أحد الدول في مطالبتها بموارد المنطقة من قبل دولة أخرى.

بشكل عام، ستقرر المراصد تحت الجليد النزاعات الإقليمية المستقبلية وتقييمات الموارد.

لذلك تجعل الطائرات تحت الجليد والمجسات المراقبة مشروعًا جيوستراتيجيًا ضخمًا للقرن الواحد والعشرين.

كيف تعمل شبكات المراصد القطبية تحت الجليد

اسحب للتمرير →

الطائرات تحت الجليد المستقلة

بينما يُعطى الكثير من التركيز لتقنية الطائرات بدون طيار الطائرة، جزئيًا بسبب دورها المتزايد في الصراعات العسكرية كما يتضح في حرب أوكرانيا، فإن الطائرات تحت الماء تتقدم بسرعة أيضًا.

استخدمت بعثة MOSAiC نسخة مبكرة من هذه التقنية لتحليل الواجهات بين الجليد البحري والمحيط.

المصدر: Nature

تجمع عينات من الجليد، الطحالب، العوالق، وتقيس سمك الجليد بفضل السونار، التصوير، أخذ عينات كيميائية، ورادار يطل للأعلى لرسم الجليد الذائب من الأسفل.

محطات قاع بحرية ثابتة

تُعد الطائرات تحت الجليد المتنقلة خيارًا رائعًا للتحليل الديناميكي للمنطقة القطبية وجمع العينات بانتظام.

مع ذلك، تحتاج نقاط البيانات الأخرى إلى شكل مراقبة أكثر استمرارية، يمكن تحقيقه عبر محطات قياس قاع البحر.

يمكنها دمج أدوات متنوعة لمراقبة ظواهر مختلفة:

• ميكروسيزمومترات لاكتشاف النشاط الجيولوجي.
• حساسات كيمياء المحيط لقياس التغييرات البيولوجية والبيئية.
• كواشف الميثان وثاني أكسيد الكربون لتقييم مساهمة المنطقة في تغير المناخ.
• هواتف تحت الماء لاكتشاف حركة السفن والغواصات.

تقليديًا، كانت محطات قاع البحر تُزود بالطاقة عبر كابل من سفينة قريبة أو محطة أرضية. على سبيل المثال، استخدمت مهمة MOSAiC طاقة (6 كW) موفرة من سفينة Polarstern عبر كابل لتسخين التركيبات وتشغيل محطات القاع.

لكن المراقبة طويلة الأمد للقطب الشمالي العميق تتطلب حلًا مختلفًا. بدلاً من ذلك، يمكن التيار البحري أو طاقة المد والجزر أن تُستخدم لتوليد إمداد طاقة صغير لكن ثابت لتشغيل هذه الحساسات.

إذا كان توليد الطاقة كافيًا، يمكن أيضًا استخدام هذه المحطات تحت البحر كمحطات طاقة تحت الماء ونقطة شحن للطائرات تحت الماء المستقلة.

شبكات التواصل الصوتي

نظرًا لأن GPS لا يخترق الماء، والجليد يمنع الوصول السهل إلى السطح باستخدام هوائي عائم، فإن الطائرات تحت الجليد تستخدم المودمات الصوتية و”منارات” قاع البحر لتثليث المواقع.

يمكن أن تكون هذه وظيفة إضافية لمحطة قاع بحرية تحت الجليد، تعمل كنقطة تثبيت يمكن للطائرات استخدامها لتوجيه نفسها.

تكامل الأقمار الصناعية

يمكن استخدام التواصل الصوتي لجمع وتوحيد البيانات، لكنه لا يزال بحاجة إلى الخروج من البحر وتحت الجليد للوصول إلى الباحثين.

الحل هو استخدام مركز بيانات يركز الإشارة الصوتية في نقطة واحدة، ثم ربطه بكابل إلى نظام رفع بيانات سطحي.

المصدر: ResearchGate

يمكن ربط روابط البيانات بأقمار صناعية ذات مدار قطبي، شبكة إيريديوم، أو مجموعات مستقبلية مخصصة للقطب الشمالي.

نماذج الذكاء الاصطناعي للمناخ

كل البيانات التي تُجمع في الوقت الفعلي وعلى مدار السنة ستحتاج إلى دمجها في نماذج تنبؤية مفيدة.

من المرجح أن نماذج المناخ القطبي الجيل القادم ستستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي بشكل واسع لتحسين قدراتها التنبؤية. ستُستخدم هذه النماذج لاحقًا من قبل خبراء الأرصاد، شركات الشحن، المشغلين العسكريين/البحريين، الجهات المنظمة للصيد، والوكالات البيئية.

الخلاصة: لماذا تهم مراصد القطب الشمالي تحت الجليد

الجيل الجديد من أنظمة المراقبة تحت الجليد، من الطائرات تحت الماء إلى المحطات القاعية، سيُحدث ثورة في فهمنا للقطب الشمالي. ستكون هذه المرة الأولى التي نحصل فيها على مراقبة مستمرة للمنطقة خلال أشهر الشتاء، ومع صورة أكثر تفصيلًا لأشهر الصيف.

ليس هذا مشروعًا علميًا فحسب، بل سيكون له تداعيات هائلة على النشاط الاقتصادي والظروف الجيوسياسية والعسكرية في القطب الشمالي.

لذلك سواء كان الأمر يتعلق بمراقبة انبعاثات الميثان، سمك الجليد، النظم البيئية المحلية والصيد، اكتشاف رواسب المعادن الثمينة، أو مراقبة أنشطة السفن التجارية والعسكرية، فمن المرجح أن تكون المراقبة تحت الجليد تقنية مهمة جدًا في أواخر العقد الثاني من القرن الواحد والعشرين وما بعده حتى الثلاثينيات.

الاستثمار في مراقبة القطب الشمالي

تقنيات تيلداين

تأسست عام 1960، تُعد تيلداين تكنولوجيز مجموعة تكنولوجية رائدة في الطائرات تحت الماء والأجهزة البحرية العامة.

تشمل هذه الأجهزة الميكروفونات تحت الماء، السونار، تتبع الأسماك، قياس الجليد والأمواج، وغيرها. يمكن استخدامها في جميع أنواع البرامج العلمية في البحر.

المصدر: Teledyne

تُستخدم مركبات تيلداين تحت الماء في مبادرات مثل شبكة مراقبة النظم البيئية المائية في الوقت الفعلي (RAEON)، وهي شبكة بحثية كندية تنشر طائرات تيلداين سلوكوم وغيرها من المنصات الذاتية لمراقبة النظم البيئية المائية في الوقت الفعلي.

من بين طائرات AUV الخاصة بتيلداين: منصة Gavia المستقلة ذات اللوجستيات المنخفضة (عمق تشغيل 500 م–1000 م)، منصة Osprey (عمق تشغيل 2000 م)، ومنصة SeaRaptor (عمق تشغيل 3000 م أو 6000 م)، والتي يمكن استخدامها في التطبيقات المدنية والعسكرية (بما في ذلك إزالة الألغام).

كما وفرت إمدادات وأجهزة للبعثات البحثية القطبية الكندية والأوروبية.

المصدر: Teledyne

من بين المشاريع العلمية البارزة التي شاركت فيها الشركة: مهمة ناسا إلى قمر المشتري أوروبا، مراصد العوالم القابلة للسكن (HWO) التي ستُطلق في أواخر الثلاثينيات، أو مركبة المريخ بيرسيفيرانس.

تشارك الشركة أيضًا في التصوير الرقمي والحساسات، الإلكترونيات الفضائية والدفاعية، والأنظمة المتقدمة والآلات. يمكن استخدام هذه الحساسات والأنظمة في العديد من الصناعات، من الرعاية الصحية إلى الدفاع أو الطاقة.

المصدر: Teledyne

نمت الشركة من خلال مزيج من مشاريع البحث والتطوير الجديدة والاستحواذات، حيث قامت بـ 74 عملية استحواذ منذ عام 2001.

المصدر: Teledyne

قادت هذه الاستراتيجية نموًا سريعًا في الإيرادات، حيث ارتفعت من حوالي 875 مليون دولار في 2004 إلى أكثر من 4.6 مليار دولار في 2020، وتُقدّر بحوالي 5.6 مليار دولار في 2024 وفقًا لأحدث عروض المستثمرين.

السوق الأكبر للشركة هي الولايات المتحدة (مقسمة بالتساوي بين القطاع الحكومي والقطاع التجاري)، تليها أوروبا.

المصدر: Teledyne

تُعد تيلداين اليوم رائدة في جلب الأنظمة الذاتية والآلية إلى الواقع، بما في ذلك في الظروف المتطلبة للغاية للبحار المفتوحة أو القطب الشمالي. مع إعادة الصناعة الغربية وإعادة توطين سلاسل التوريد، من المرجح أن تستفيد شركات مثل تيلداين من هذا الاتجاه وتصبح بطلًا صناعيًا وطنيًا أكثر أهمية للولايات المتحدة.

هذا يجعل تيلداين سهمًا “أدوات وحفريات” قويًا للاستكشاف تحت الماء والفضاء، متوافقًا تمامًا مع هذا المشروع الضخم.

آخر أخبار وتطورات سهم تيلداين (TDY)