En unik mulighet til å utforske under den frosne overflaten
Svalbard er et sentrum for alle typer forskning, både på land og under isen. Forskere fra Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) har i mange år samarbeidet med Universitetssenteret på Svalbard (UNIS) for å forstå de pågående endringene som skjer på Svalbard og hvordan de henger sammen med endringene som skjer på resten av jorden og de stigende temperaturene.
Om vinteren er polarområdene dekket av enorme mengder havis. Tidligere har havis blitt studert gjennom stedsmålinger og fjernmålinger fra luftbårne plattformer og satellitter, hvor fjernmåling er en metode for å innhente informasjon om objekter eller områder fra avstand. I dag tilbyr marinrobotikk en innovativ tilnærming for å utforske disse islagte miljøene fra undersiden, nemlig fjernstyrte undervannsfarkoster (ROVer). ROVer er allsidig og tilgjengelig, noe som revolusjonerer studien av den arktiske havisen.
Tidligere i år fikk NTNU og UNIS en unik mulighet til å utforske under den frosne overflaten. Forskningen deres på Svalbard handlet hovedsakelig om å forstå prosessene som skjer under isen, spesielt om vinteren, og studere ulike egenskaper ved havisen i Van Mijenfjorden.
Jeg begynte å reise til Svalbard for tjue år siden, og noen år kan jeg ikke kjenne det igjen fordi det har forandret seg så mye. - Martin Ludvigsen, Professor, NTNU.
Forskning og utvikling av navigasjonsteknologi for spesifikke miljøer på jorden kan gi verdifull innsikt i utforskningen av undersjøiske strukturer under havisen. Dermed var en viktig del av forskningen til NTNU og UNIS å ta med en dobbel Blueye ROV-konfigurasjon og en enkelt Blueye ROV.
Blueye ROVer deltar i forskning på Svalbard
Å drive med forskning i Arktis krever omfattende logistisk planlegging og pålitelig utstyr. Stabile og pålitelige verktøy er avgjørende på bakgrunn av at dersom noe utstyr svikter kan det ødelegge for forskningen. Samtidig krever fremskritt i forskning kontinuerlig utvikling av nye metoder og instrumenter. For å møte disse utfordringene brukte NTNU og UNIS den stabile Blueye-plattformen, inkludert et hyperspektralt kamera.
Blueye ROVene er robuste, brukervennlige og lett å vedlikeholde, noe som gjør dem godt egnet til å tåle ulike værforhold, og dermed passet disse ROVene bra til forskningsoppdraget på Svalbard. Det er svært spennende å se at Blueye undervannsdronene var pålitelig gjennom hele oppholdet på Svalbard, møtte standardene og tillot forskerne å fullføre sine målsettinger med hjelp av Blueye ROVene.
Blueye ROVene viste seg å være pålitelig under de kalde forholdene på Svalbard, da de er lett transportable, lette og raske å sette opp. Det tar kun noen få minutter å koble til Blueye-applikasjonen og sette ut ROVen, noe som gjør den til et utmerket verktøy for operasjoner.
For oss er påliteligheten til Blueye-enhetene svært viktig for ekspedisjonen og arbeidet vi gjorde der oppe. - Martin Ludvigsen, Professor, NTNU.
To Blueye ROVer transporterer et hyperspektralt kamera
En stor del av suksessen til feltarbeidet og forskningen på Svalbard var takket være den doble Blueye ROVen som transporterte et hyperspektralt kamera. Det var NTNU og UNIS sitt ingeniørteam som integrerte disse komponentene og ordnet slik at to Blueye ROVer kunne bære ett hyperspektralt kamera, noe som gjorde det mulig å ta detaljerte bilder av undersiden av isen. I tillegg til den doble Blueye ROVen, inkluderte NTNU og UNIS en tredje Blueye ROV, slik at de kunne få et tredjepersons perspektiv på den doble Blueye ROVen. Dette forbedret deres situasjonsforståelse og navigasjonsevner under vann.
Ingeniørteamet brukte Blueyes Software Development Kit (SDK) til å utvikle et kontrollsystem som muliggjør drift og styring av to undervannsdroner samtidig.
Videre var den tredje Blueye ROVen utstyrt med en Aqua TROLL multiparametersensor for å samle inn data om vanntemperatur og saltinnholdet i vannet. Informasjonen og dataen som ble samlet inn gjennom Aqua TROLL var avgjørende for å forstå ismekanikken, og da spesielt med tanke på vanntemperaturen under isen. NTNU og UNIS var interessert i å se hvor nær vanntemperaturen var frysepunktet, og om temperaturen var uniform eller vist en jevn vertikal gradient.
Vi så at isen var ganske kald. Mellom -1 og -2 under isen, fra isen og hele veien ned til havbunnen. - Martin Ludvigsen, Professor, NTNU.
Hyperspektralt kamera
Under feltarbeidet på Svalbard fokuserte det hyperspektrale kameraet primært på synlig lys. Et hyperspektral kamera fanger opp hele det synlige fargespekteret, som går fra infrarødt til ultrafiolett lys. Dette er i motsetning til konvensjonelle kameraer som kombinerer røde, grønne og blå bølgelengder. Denne høyoppløselige fargeavbildningen muliggjør identifisering av ulike pigmenter, som for eksempel klorofyll og betakaroten, noe som hjelper til med artsidentifikasjon.
NTNU og UNIS utforsket hvordan bruken av denne utvidede fargeinformasjonen kan brukes for å identifisere ytterligere is-egenskaper. Denne forskningen er spesielt relevant for navigasjon i miljøer tilsvarende de man finner på is-måner. Når det kommer til ingeniørforskning, samarbeider NTNU og UNIS med NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Dette samarbeidet fokuserer hovedsakelig på å utforske miljøer under isen, med bakgrunn i at JPL har en stor interesser for hva som skjer på is-månene til Jupiter og Saturn.
Jeg mener at observasjonsforskning er viktig for å knytte dem til fjernmåling. - Martin Ludvigsen, Professor, NTNU.
Neste steg i forskningen
Å observere havis fra verdensrommet gir verdifull data, men å nøyaktig estimere isens tykkelse og mengder isalger som vokser under forblir en utfordring. NTNU og UNIS kan forbedre fjernmålingsdata ved å bruke det hyperspektrale kameraet for presise målinger og sammenligne målingene med satellittbilder. Denne sammenligningen er viktig for å kunne forstå og forbedre sensorkapasiteter ved å bruke hyperspektral avbildning i ulike sammenhenger.
Etter NTNU og UNIS gjennomførte feltarbeidet og forskningen på Svalbard gikk de gjennom hva som var en suksess og hva som var områder for forbedring. Det kommer frem, blant annet, at fremtidige forbedringer er å inkludere bruken av en DVL for navigasjon. Til tross for noen utfordringer oppnådde NTNU og UNIS alle sin målsetninger. Dataanalyser og estimater av isens tykkelse ble diskutert, og det ble understreket viktigheten av spektrale signaturer og data fra Aqua TROLL-sensoren.
