Поделиться
- До нижегородской разработки не существовало аппаратов, способных беспрерывно измерять толщину ледяного покрова, - говорит научный сотрудник Института прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) Юрий Титченко. - Данные с него доступны в реальном времени, в то время как существующие контактные методы, радарные или те, при которых необходимо бурение, требуют непосредственного выхода на лед. А это ограничивает как актуальность информации, так и толщину льда для проведения замеров.
По словам ученого, информация о толщине льда крайне востребована при работах на арктическом шельфе, при исследованиях формирования и разрушения ледяного покрова в Мировом океане. Но самое главное - контроль толщины и скорости дрейфа ледяного покрова необходим для мониторинга изменения климата Земли.
Сложностей при создании прибора было множество. Например, от нарушения герметичности ученым удалось избавиться только тогда, когда они покрыли датчики полиуретаном. Для исправления некорректной работы прибора при высоком давлении на глубине ученые придумали спрятать их в запаянные пластиковые баллоны, выдерживающие полукилометровую толщу воды.
- Трудно было обеспечить и излучение качественного измерительного импульса, который бы хорошо описывался теоретическими формулами, - продолжает Юрий. - Дело в том, что чем лучше пьезоэлемент в приборе излучает сигнал, тем больше вторичных колебаний он совершает после прекращения излучения. Для решения этой проблемы была разработана система свинцовых якорей, гасящих нежелательные колебания.
Пришлось учитывать и нетипичные свойства воды в Арктике - оказалось, что на глубине 30 метров ее температура составляет минус полтора градуса, в то время как привычная нам пресная вода даже зимой не охлаждается ниже плюс четырех. А если охлаждается, то уже становится льдом. Пришлось корректировать теоретические модели.
Физика нижегородского прибора основана на определении двух границ ледяного покрова с использованием излучения волны длиной восемь миллиметров и вытягивании полезного сигнала из шумов с помощью компьютерных алгоритмов.
Новая модификация прибора позволяет ему погружаться на глубину до 300 метров. Испытания планируются на одном из островов архипелага Северная Земля.
По словам разработчиков, 300 метров - это максимальная возможная глубина для работы созданной версии. В текущих экспериментах в Арктике больше 40 метров погружения пока не требуются.
В предстоящем эксперименте с новым акустическим ледомером планируется его установка вблизи дна - тяжелый груз для погружения связан веревками с прибором, а воздушные баллоны на самом приборе ориентируют прибор вертикально вверх. В этом эксперименте 600 метров кабеля свяжут подводную часть с компьютером на берегу. Управление осуществят через интернет из Нижнего Новгорода.
Кстати
Такие приборы могут работать не только подо льдом, но и по всему Мировому океану. Они собирают больше различной информации о волнах, чем существующие волноизмерительные морские буи.