Under‑is‑Arktiske observatorier: Data, kraft og TDY

Viktigheten av Arktis

Arktis har lenge vært en mesteparten oversett region, på grunn av at den er nesten ubebodd, ekstremt kald og vanskelig å nå. Den er likevel et avgjørende område i verden av flere grunner.

Den første grunnen er at teknologisk fremgang og menneskehetens tørst etter ressurser har gjort Arktis mer økonomisk viktig i dag enn noen gang. Global oppvarming gjør også disse ressursene mer tilgjengelige og åpner nye handelsruter.

Dette er også en region som grenser til mange nasjoner, hver med sine egne strategiske interesser, og økende spenninger mellom Russland og NATO-land (Canada, Norge, USA og Danmark, gjennom Grønland, har alle direkte tilstedeværelse i Arktis).

Kilde: Geological Survey Of Norway

Selv med klimaendringer er forståelse og overvåking av Arktis en enorm teknisk og vitenskapelig utfordring.

Av denne grunn blir en ny generasjon av undervannssonden og droner utviklet for å analysere isdekke, kartlegge undervannsressurser og overvåke regionen.

Oppvarming av Arktis: handelsruter, klima og nye ressurser

Nye handelsruter

Arktis varmes opp fire ganger raskere enn det globale gjennomsnittet.

Dette har ført til at den arktiske sommeren ser mye mer isfritt vann enn før, og den gjenværende isen er også mye tynnere, noe som gjør at isbrytere kan navigere i flere måneder.

Kilde: BBC

Som et resultat blir den såkalte Polar Silk Road, som forbinder Europa med Kina via Russland, en strategisk handelsrute. Den kan forbinde Kina og Storbritannia på litt over 20 dager med et vanlig ikke‑polar containerskip, takket være Russlands isbrytere som rydder isen underveis.

“Ruten kan hjelpe Kina med å øke eksporten av litium‑elektronikk, fotovoltaiske produkter og nye energikjøretøy.

Sea Legend, som på sin nettside lister opp en flåte på 18 fartøyer, sa at de nye tjenestene tok tre år å planlegge. De måtte overvinne utfordringer, inkludert oppgradering av skipets utstyr, personellopplæring og sertifisering, samt utvikling av nøyaktige vær‑ og navigasjonsprognoser.

Betydning for klimaet

Massen av kald luft i Arktis er en viktig faktor i globale værmønstre.

En endring i det regionale klimaet kan også påvirke havnivået. Smelting av is på havet påvirker ikke direkte havnivået, siden dette allerede er flytende is. Men den arktiske iskappe over den enorme overflaten av Grønland kan forårsake en betydelig havnivåstigning dersom den smelter.

Videre betyr mer smeltet is at i stedet for høyreflekterende is, blir overflaten mye mørkere, og absorberer mer av solens energi, noe som potensielt kan forårsake ytterligere oppvarming, både lokalt og globalt.

Til slutt kan for mye issmelting forstyrre havstrømmen, spesielt i Nord-Atlanteren, som er en nøkkelregulator for det globale klimaet.

Nye økonomiske soner

I tillegg til handelsruter skaper oppvarmingen av de arktiske vannene nye muligheter for økonomisk aktivitet. For eksempel vil lettere navigasjon og varmere vann sannsynligvis åpne nye fiskerier.

Under et høyt klimaendringsscenario ble fremtidig (2091–2100) kanadisk fiskeripotensial anslått til å øke til 6,95 (±5,07) millioner tonn fangst.

Arktis er også rik på mineraler og energi:

• 97 % av Russlands platinareserver ligger i Arktis.
• 93 % av jernmalmen som brukes i EU produseres i Sverige.
• 50 % av inntektene i Canadas Nordvestterritorier kommer fra gruvedrift.
• Regionen kan inneholde 13 % av verdens uoppdagede konvensjonelle olje og 30 % av dens uoppdagede konvensjonelle naturgass.

Samtidig inneholder den stort sett uutnyttede ressursen i Grønland betydelige reserver av sjeldne jordarter som neodym og dysprosium, nok til å dekke minst en fjerdedel av fremtidig global etterspørsel med 38,5 millioner tonn.

En situasjon som tiltrakk seg oppmerksomheten til en stormakt, mest berømt med Donald Trumps intensjon om å kjøpe Grønland på et tidspunkt.

Grønland har også reserver av gull, jern, aluminium, uran, sink, bly, olje, gass osv.

Kilde: Geological Survey Of Norway

Undervannsressurser kan også bli et nytt omstridt territorium, da Arktis er spesielt rik på undervannsmineforekomster som inneholder metallrike sulfider og mineralrike hydrotermale steder.

Hvorfor Arktis trenger nye under‑is‑data

Vanskelig og kostbart å samle inn

Arktiske observatorier gir datagrunnlaget for sikker utvikling og miljøbeskyttelse. En bedre forståelse av tilgjengelige ressurser og det omkringliggende økosystemet er virkelig den eneste måten å bruke disse ressursene ansvarlig på.

Men tradisjonelle datainnsamlingsverktøy blir satt på prøve i de arktiske værforholdene:

• Overflateboier blir ødelagt av skiftende is.
• Satellitter kan ikke se gjennom tykke islag.
• Bemannede oppdrag er dyre og farlige.

Dette betyr ikke at ingen av disse brukes. For eksempel så det tverrfaglige drivende observatoriet for studiet av arktisk klima (MOSAiC) 2019‑2020 mer enn 600 personer jobbe i Sentral-Arktis for å samle inn data om vinteren, da isbrytere ikke kunne trenge gjennom isen fordi den var for tykk.

Vitenskapspersonene i MOSAiC‑ekspedisjonen studerte atmosfæren, snø, havis, havet og det lokale økosystemet. Men med et budsjett på 140 millioner dollar er en slik ekspedisjon en kuriositet.

Tilsvarende er «Byen under isen» i Camp Century, på Grønland, en relikvie fra den kalde krigen. US Army Corps of Engineers bygde den militære basen i 1959 ved å kutte et nettverk av tunneler i den næroverfladiske lag av isen.

Kilde: NASA

Fasiliteten ble forlatt i 1967 på grunn av kompleksiteten og kostnadene ved å etablere en permanent bosetning i disse tøffe forholdene.

Autonomt alternativ

Fremskritt innen autonome kjøretøy og batterisystemer har fullstendig endret hvordan Arktis kan studeres.

Med autonome undervannsfartøy (AUV) som bruker batterisystemer med lang varighet, kan forskere plassere observasjonspunkter under isen på mye lengre avstander enn tidligere.

De kan også bruke nye typer sonar‑ og LiDAR‑arrayer som både er kraftigere og mindre energikrevende.

Til slutt gjør sanntids‑satellitt‑opplastinger og AI‑drevne deteksjonsmodeller disse dronene mye mer kapable og uavhengige enn tidligere, uten å måtte være festet til et observasjonsfartøy eller en landbasert stasjon for å utføre oppdraget.

Som et resultat er kontinuerlig helårs‑overvåking av Arktis endelig mulig.

Geopolitikk

Bedre overvåking er også et strategisk imperativ for militæret for å overvåke regionen og sikre at hver nasjon ser sine territoriale rettigheter respektert.

“Det har skjedd så mye endring de siste 10 til 20 årene, med klimaendringer som driver økt aktivitet, geopolitisk endring og teknologisk endring i Arktis.

Den oppvarmingstrenden gjør også at våre motstandere får større tilstedeværelse og tilgang til regionen.

Iris Ferguson  – Deputy assistant secretary of defense for Arctic strategy and global resilience.

Dårlig kartografi og mangel på direkte tilstedeværelse kan føre til at en nasjons krav på regionens ressurser blir utfordret av en annen.

Generelt vil under‑is‑observatorier avgjøre fremtidige territorielle tvister og ressursvurderinger.

Dette gjør derfor under‑is‑droner og observasjonsprober til et sentralt geostrategisk megaprojekt i det 21. århundre.

Hvordan under‑is‑arktiske observatørnettverk fungerer

Swipe to scroll →

Autonome under‑is‑droner

Selv om mye av fokuset på droneteknologi går til flydroner, delvis på grunn av deres økende rolle i militære konflikter, som illustrert av krigen i Ukraina, gjør også undervannsdroner raske fremskritt.

MOSAiC‑ekspedisjonen brukte allerede en tidlig versjon av denne teknologien for å analysere grensesnittene mellom havis og hav.

Kilde: Nature

Den samler inn prøver av is, alger, zooplankton, og måler istykkelse ved hjelp av sonar, bildedannelse, kjemisk prøvetaking og oppover‑rettet radar for å kartlegge smeltende is nedenfra.

Permanente havbunnsstasjoner

Flyttende under‑is‑droner er et flott alternativ for dynamisk analyse av Arktis og regelmessig prøvetaking.

Imidlertid krever andre datapoeng en mye mer kontinuerlig observasjonsform, som kan oppnås med havbunnsmålingsstasjoner.

De kan innlemme ulike instrumenter for å overvåke forskjellige fenomener:

• Mikroseismometre for å oppdage geologisk aktivitet.
• Havkjemi‑sensorer for å måle biologiske og miljømessige endringer.
• Metan‑ og CO₂‑detektorer for å vurdere områdets bidrag til klimaendringer.
• Hydrofoner for å oppdage bevegelse av skip og ubåter.

Tradisjonelt har slike havbunnsstasjoner blitt drevet av kabel fra et nærliggende skip eller landstasjon. For eksempel brukte MOSAiC‑misjonen levert strøm (6 kW) fra skipet Polarstern via kabel for å varme opp installasjonene og drive havbunnsstasjonene.

Men lang‑tidsovervåking av dyp‑Arktis krever en annen løsning. I stedet kan havstrøm eller tidevannskraft brukes til å generere en liten men jevn strømforsyning for å drive disse sensorene.

Hvis kraftproduksjonen er tilstrekkelig, kan disse undervannsstasjonene også brukes som undervannskraftstasjoner og ladestasjoner for autonome undervannsdroner.

Akustiske kommunikasjonsnettverk

Siden GPS ikke trenger gjennom vann, og is blokkerer muligheten for enkel tilgang til overflaten med en flytende antenne, triangulerer under‑is‑droner via akustiske modem og havbunns‑«beacons».

Dette kan være en ekstra funksjon av en under‑is‑havbunnsstasjon, som fungerer som et fast punkt som dronene kan bruke for å orientere seg.

Satellittintegrasjon

Akustisk kommunikasjon kan brukes til å samle og sentralisere data, men den må fortsatt komme seg ut av havet og under isen for å nå forskerne.

Løsningen er å bruke en datanode som konsentrerer det akustiske signalet til ett punkt, og deretter bruke en kabel for å koble til et overflate‑datapåloggingssystem.

Kilde: ResearchGate

Datapåloggingssystemene kan kobles til en polorbital satellitt, Iridium‑nettverket eller fremtidige arktisk‑fokuserte konstellasjoner.

AI‑klimamodeller

All data som samles inn i sanntid og året rundt må deretter integreres i nyttige prediktive modeller.

Det er sannsynlig at neste generasjons arktiske klimamodeller vil bruke AI‑teknologi i stor grad for å forbedre sine prediksjonskapasiteter. De vil igjen bli brukt av meteorologer, rederier, militære/maritime operatører, fiskeriregulatorer og miljøbyråer.

Konklusjon: Hvorfor under‑is‑arktiske observatorier er viktige

Den nye generasjonen av under‑is‑observatoriesystemer, fra undervannsdroner til undervannsstasjoner, vil revolusjonere vår forståelse av Arktis. Dette blir første gang vi kan få kontinuerlig observasjon av regionen i vintermånedene, og med et mye mer detaljert bilde av sommermånedene.

Dette er ikke bare et vitenskapelig prosjekt, men vil ha enorme konsekvenser for både økonomisk aktivitet og de geopolitiske & militære forholdene i Arktis.

Så enten det gjelder overvåking av metanutslipp, istykkelse, lokale økosystemer og fiskeri, oppdagelse av verdifulle mineralforekomster, eller overvåking av kommersielle og militære skipstiltak, er det sannsynlig at under‑is‑observasjoner vil bli en svært viktig teknologi fra slutten av 2020‑årene og inn i 2030‑årene.

Investere i arktisk overvåking

Teledyne Technologies

Grunnlagt i 1960, er Teledyne Technologies (TDY ) et teknologikonglomerat som leder innen undervannsdroner og generell marin instrumentering.

Dette inkluderer hydrofoner, sonar, fiskesporing, måling av is og bølger osv. Det kan brukes til alle slags vitenskapelige programmer til sjøs.

Kilde: Teledyne

Teledynes undervannsfartøy brukes av initiativer som Real‑Time Aquatic Ecosystem Observation Network (RAEON), et kanadisk forskningsnettverk som distribuerer Teledyne Slocum‑glidere og andre autonome plattformer for å overvåke akvatiske økosystemer i sanntid.

Blant Teledynes AUV-er er den selvstendige, lavlogistiske Gavia‑plattformen (dybdeklassifisering 500 m–1 000 m), Osprey‑plattformen (dybdeklassifisering 2 000 m) og SeaRaptor‑plattformen (dybdeklassifisering 3 000 m eller 6 000 m), som kan brukes både til sivile og militære formål (inkludert minerydding).

Den leverte også forsyninger og instrumentering til de kanadiske og europeiske polare forsknings‑ekspedisjonene.

Kilde: Teledyne

Blant de mest bemerkelsesverdige andre vitenskapelige prosjektene selskapet deltok i er NASAs oppdrag til Jupiters måne Europa, Habitable Worlds Observatory (HWO) som skal lanseres på slutten av 2030‑årene, eller Mars‑roveren Perseverance.

Selskapet er også aktivt innen digital avbildning & sensorer, luftfart og forsvars‑elektronikk, og avansert maskineri og systemer. Disse sensorene og systemene kan brukes av mange industrier, fra helsevesen til forsvar eller energi.

Kilde: Teledyne

Selskapet har vokst gjennom en blanding av nye FoU‑prosjekter og oppkjøp, med 74 oppkjøp siden 2001.

Kilde: Teledyne

Strategien har drevet rask top‑line‑vekst, med inntekter som steg fra omtrent 875 millioner dollar i 2004 til over 4,6 milliarder dollar i 2020 og anslagsvis ca. 5,6 milliarder dollar i 2024, ifølge nylige investor‑presentasjoner.

Selskapets største marked er USA (likt fordelt mellom offentlige og kommersielle sektorer), etterfulgt av Europa.

Kilde: Teledyne

Dagens Teledyne er en leder i å bringe autonome og automatiserte systemer inn i den virkelige verden, også under de ekstremt krevende forholdene i åpne hav eller Arktis. Etter hvert som Vesten reindustrialiserer og relokaliserer sin forsyningskjede, vil selskaper som Teledyne sannsynligvis dra nytte av trenden og bli en enda viktigere industriell nasjonal champion for USA.

Dette gjør Teledyne til en solid “picks & shovels”-aksje for undervanns‑ og romutforskning, perfekt tilpasset dette megaprojektet.

Siste nyheter og utviklinger for Teledyne (TDY) aksjen