下一代自主飞行无人机将深入无人之境 揭开南极洲的更多秘密

下一代自主飞行无人机将深入无人之境 揭开南极洲的更多秘密 传统的载人飞行在 ULTRA 计划访问的地区遇到了问题。极端的天气和超低的气温,再加上需要较大的飞机和大量的燃料,这意味着载人飞行的风险和成本都很高。新型无人机在设计时就考虑到了这些问题。它在威尔士北部最高的山峰周围进行了测试,以模拟恶劣的环境,并且在设计中加入了高冗余度,这意味着即使发动机出现故障,它也能继续飞行,而且比传统的飞行器更容易维修。根据英国航天局的描述,ULTRA 是"一种完全自主的双引擎 10 米固定翼飞机,能够携带 100 千克货物或传感器飞行 1000 千米"。据英国南极调查局称,在第一阶段的测试中,Windracers ULTRA 将利用磁力和重力传感器调查构造,使用照相机评估环境敏感区域的海洋食物链,并利用机载雷达测量冰川结构。如果测试成功,该无人机将用于极地气候科学和生态学、冰川学和海洋生态系统研究的进一步研究。这些调查数据将有助于科学预测冰冷的南极大陆将如何应对地球气候的变化。仪器数据显示,在过去的 50 年里,南极半岛的年平均气温上升了 5 华氏度(3 摄氏度),尽管这与内陆相对不变的温度形成了鲜明对比。这些变化对南极洲的影响将在很大程度上取决于当地的地理和组成,由于冰雪覆盖,我们无法直接看到其中的大部分。但是,举例来说,如果一个区域毗邻水而不是岩石,那么它对温度变化的反应就会截然不同。ULTRA 将确认南极洲的地质和地形,帮助科学家建立未来融化的模型。英国国家科学院地球物理学家汤姆-乔丹(Tom Jordan)博士在接受英国广播公司采访时说:"这项勘测工作令人兴奋,因为它将填补我们目前在南极洲地图上的空白点。这项工作艰巨而有条不紊,特别适合自主无人机。无人机可以逐条绘制地图。这也是无人机的另一大优势:做非常枯燥的事情"。 ... PC版: 手机版:

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南极洲的冰川讲述了两个截然不同的故事 MARUM-MeBo70 在阿蒙森海海底着陆的渲染图。图片来源:MARUM - 不莱梅大学海洋环境科学中心/Martin Künsting近年来,全球变暖在南极冰原上留下了印记。南极洲"永恒"冰层的融化速度比以前想象的要快,尤其是在南极洲西部。阿尔弗雷德-魏格纳研究所领导的一个国际研究小组现在发现,其根源可能在于冰川的形成:钻芯沉积物样本结合复杂的气候和冰盖模型显示,南极洲的永久冰川大约始于 3400 万年前。然而,冰川作用并不像之前假设的那样覆盖整个南极大陆,而是局限于南极大陆的东部地区(东南极洲)。直到至少 700 万年后,冰才得以向南极西部海岸推进。正如研究人员在著名的 《科学》杂志上描述的那样,新研究的结果表明,南极洲东部和西部对外界压力的反应大相径庭。内松岛湾的 RV Polarstern 号。图片来源:英国南极调查局 / R. La大约 3400 万年前,地球经历了一次最根本的气候转变,至今仍影响着全球气候状况:从没有或很少有大陆冰积聚的温室世界转变为有大片永久冰川地区的冰屋世界。在此期间,南极冰盖逐渐形成。由于缺乏可靠的数据和主要地区的样本,特别是南极洲西部的样本,人们还不知道冰盖是如何形成的,何时形成的,尤其是在哪里形成的。阿尔弗雷德-魏格纳研究所(Alfred Wegener Institute)、亥姆霍兹极地与海洋研究中心(AWI)的研究人员与英国南极调查局、海德堡大学、诺森比亚大学(英国)和不来梅大学海洋环境科学中心(MARUM)的同事们一起,填补了这一知识空白。讨论海底钻井平台 MARUM-MeBo70 的钻探过程。图片来源:IODP / Thomas Ronge研究人员利用 MARUM-MeBo70 海底钻机在南极洲西部阿蒙森海沿岸的松岛冰川和斯韦特斯冰川近海位置取回了一个钻芯,根据这个钻芯,他们首次确定了冰雪南极大陆的早期历史。令人惊讶的是,在南极冰川作用的第一个主要阶段,该地区没有发现任何冰存在的迹象。领导研究小组的南极洲大学地质学家约翰-克莱格斯博士说:"这意味着,大规模、永久性的第一次冰川期一定是从南极洲东部的某个地方开始的。这是因为南极洲西部在第一次冰川最盛时期一直没有冰。此时,南极洲西部大部分地区仍被茂密的阔叶林覆盖,气候凉爽温润,因此无法结冰。"松岛湾一座巨大冰山前的 RV Polarstern 号。图片来源:阿尔弗雷德-魏格纳研究所/Johann为了更好地了解南极洲第一块永久冰是在哪里形成的,南极洲大气研究所的古气候建模人员将新获得的数据与现有的气温和水温数据以及冰的出现情况结合起来。"模拟结果支持了地质学家的独特岩芯结果,"AWI 的古气候建模师 Gerrit Lohmann 教授博士说。"这完全改变了我们对第一次南极冰川期的认识"。根据这项研究,只有在南极东部北维多利亚陆地的沿海地区才具备形成永久冰的基本气候条件。在这里,潮湿的气团到达了强烈上升的横贯南极山脉这是形成永久积雪和随后形成冰盖的理想条件。冰盖从这里迅速扩展到南极东部腹地。PS104_21-3 号岩心钻探期间 MARUM-MeBo70 控制室的场景。图片来源:IODP / Thomas Ronge然而,冰层到达南极洲西部还需要一段时间:"直到大约 700 万年后,冰层才有条件向南极洲西部海岸推进,"南极洲大气研究所的古气候建模人员汉娜-克纳尔解释说。"我们的研究结果清楚地表明,在冰层推进到覆盖南极洲西部之前,天气必须变得多么寒冷,而当时南极洲西部的许多地方已经低于海平面"。调查还令人印象深刻地表明,南极冰原的两个区域对外部影响和基本气候变化的反应是多么不同。Johann Klages 补充说:"即使是轻微的变暖,也足以导致南极洲西部的冰层再次融化,而这正是我们现在所处的位置。"国际研究小组的发现对于理解从温室气候到当前冰室气候的极端气候转变至关重要。重要的是,这项研究还提供了新的见解,使气候模型能够更准确地模拟永久冰川地区如何影响全球气候动力学,即冰、海洋和大气之间的相互作用。这一点至关重要,正如约翰-克拉茨所说:"特别是考虑到我们可能在不久的将来再次面临如此根本性的气候变化"。研究人员借助 2017 年在南极洲西部的"Polarstern"号科考船 PS104 考察期间取回的独特钻芯,填补了这一知识空白。不莱梅 MARUM 公司开发的 MARUM-MeBo70 钻机是首次在南极洲使用。南极西部松岛冰川和斯维斯冰川附近的海底非常坚硬,以前无法使用传统钻探方法钻探到深层沉积物。MARUM-MeBo70 有一个旋转刀头,因此可以钻入海床约 10 米并取回样本。编译自/ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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无人驾驶水下航行器Ran在南极洲的冰川下失踪了 自动潜航器事先编好程序,然后被送往南极洲冰川下进行长途旅行。图片来源:安娜-沃林Ran 是一种无人潜航器(AUV),装有现代技术和传感器,可以测量和记录水中环境。它可以在冰下执行长期任务,并已在南极洲等地成功使用。"这是我们第二次带Ran前往斯维斯冰川记录冰下区域。多亏了Ran,我们在 2019 年成为世界上第一批进入斯韦思冰川的研究人员,而在本次考察中,我们再次来到了同一区域。"安娜-沃林(Anna Wåhlin)说:"从卫星数据中我们可以看到冰层的融化和移动,我们也能从Ran的望远镜中获得冰层底部的特写镜头,以及关于融化背后具体机制的信息。"南极洲的斯维斯冰川非常巨大,有时被称为"末日冰川",因为如果它完全融化,有可能使全球海平面上升数米。Ran的测量结果不仅受到极地科学家的广泛关注,也受到了很多人的关注。安娜-沃林(Anna Wåhlin)与无人潜水器"Ran"在哥德堡的母港合影。现在,这艘高科技潜水器已经消失在南极洲的冰川之下。图片来源:Olof Lönnehed与Ran失去联系在 200-500 米厚的冰层下潜水期间,Ran无法与研究船保持持续联系。研究船的路线是事先设定好的,凭借先进的导航系统,Ran可以找到返回开阔水域的路。冰川下的情况往往是完全未知的。因此,冰川下的任务要分几个阶段进行,从接近冰层底部和外部开始,逐渐增加难度,最后真正接近冰层,在冰与水的界面层进行测量。今年 1 月,Ran成功完成了在斯维斯海域的几次下潜,但在探险队计划的最后一次下潜中却出了差错。经过漫长的冰下旅程后,AUV 没有出现在计划的会合点。RV/IB Araon 号放弃了返航,并使用声学搜索设备、直升机和无人机进行搜索,但都没有成功。最后,人们才意识到Ran失踪了。"这有点像大海捞针,此时,Ran的电池已经没电了。我们只知道冰下发生了一些意想不到的事情。"安娜-沃林(Anna Wåhlin)说:"我们怀疑它遇到了麻烦,然后有什么东西阻止了它出来。"安娜-沃林对她的团队从探险队管理层那里得到的支持表示感谢,并指出这艘船没有任何过错,相反,它是Ran乘坐过的最好的破冰船。风险研究"我们从Ran那里获得的数据是世界上独一无二的,对国际研究具有重要价值。同时,这也关系重大,我们知道这样的事情可能会发生,甚至知道这很可能是Ran的结局。我个人认为,这样的结局总比 AUV 老化在车库里积满灰尘要好。同时,这当然也是一个非常大的损失。我们已经拥有Ran五年了,在这五年里,我们进行了大约十次考察、培训、开发工作和测试"。2015 年,克努特和爱丽丝-沃伦贝格基金会出资 3800 万瑞典克朗购买了Ran。即使失去了这艘船,以知识和训练有素的人员为形式的独特资源仍将留在组织中。此外,还有外围设备、大型船舶接收和发射系统、备件、计算机和分析设备。安娜-沃林(Anna Wåhlin)说:"我们的目标是更换Ran,我们将寻找融资方,以支付保险公司的扣款和多年来的价格上涨。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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