Преодоление барьеров в арктических исследованиях

CCGS Amundsen. Источник: Amundsen Science.

Палубное оборудование, такое как лебедки, системы спуска и подъема судов, а также краны, может превратить практически любое судно в плавучую лабораторию, обеспечивая необходимые технологии для сбора и анализа научных данных. Канадский ледокол «Амундсен» (CCGS) не является исключением, поскольку это единственный в Канаде ледокол, оснащенный научным оборудованием для поддержки национальных и международных междисциплинарных исследовательских программ. На борту судна размещено 65 научных систем, 22 стационарные и передвижные лаборатории, а также 300 м² рабочих площадей (влажных и сухих) для проведения химических и биологических экспериментов, анализа отложений и подготовки к развертыванию автономных приборов.

Судно CCGS Amundsen уникально своей двойной ролью: зимой оно выполняет функции ледокола и эскорта в проливе Святого Лаврентия, а летом занимается научными исследованиями в Арктике. Двойная функция означает, что все научное оборудование, не входящее в состав судна, должно быть загружено и установлено на Amundsen до начала ежегодной арктической экспедиции. Затем, по окончании экспедиционного сезона, все оборудование и собранные образцы упаковываются и выгружаются с судна в течение восьмидневного периода демобилизации.

Научный груз и оборудование для пятимесячной экспедиции Амундсена 2026 года, как пояснила координатор морских исследований Анисса Мерзук, включают в себя «контейнеры, лебедки, океанографическое якорное оборудование, крупногабаритное оборудование, такое как дистанционно управляемый подводный аппарат ASTRID (ROV), а также все приборы, расходные материалы и химикаты для 200 ученых из 30 учреждений Канады, Европы и США, которые сотрудничают в рамках девяти междисциплинарных исследовательских программ».

Мобилизация

Период мобилизации проходит на базе Канадской береговой охраны в Квебеке, где судно «Амундсен» пришвартовывается на две недели в период с июня по июль. В этом году команда мобилизации планирует загрузить на судно 80 000 кг научного палубного оборудования и контейнеров, сообщил Квентин Лахайе, специалист по океанографическому оборудованию.

«Вместе с научной группой «Амундсена» и экипажем судна мы за несколько недель до начала экспедиции готовим план мобилизации, который служит инструментом связи и планирования и содержит все необходимые шаги для подготовки судна к экспедиции», — пояснил Мерзук. «План мобилизации предлагает последовательность погрузочных работ, которая соответствует многочисленным ограничениям и требованиям к квалифицированной поддержке со стороны экипажа и персонала базы береговой охраны, таким как краны для погрузки контейнеров и крупногабаритного оборудования, заправка судна топливом и погрузка десятков поддонов с продуктами питания, необходимыми для обеспечения питанием 79 человек три раза в день в течение 140 дней в море». В середине двухнедельного периода мобилизации проводятся научные морские испытания, которые длятся пять дней в устье реки Святого Лаврентия и фьорде Сагеней, где команда тестирует и интегрирует оборудование для отбора проб и приборы для сбора данных.

«Период мобилизации — это решающий этап экспедиции, поскольку все должно быть доставлено на борт, установлено и протестировано до отплытия судна», — подчеркнул Лахайе. «Необходимо скоординировать колоссальную работу, чтобы все было готово к дню отплытия. Период мобилизации часто напоминает спринт, когда все выкладываются на полную, чтобы подготовить судно и научные операции к предстоящим месяцам».

Еще одна серьезная проблема — управление складскими помещениями и распределение рабочего пространства. «Я всегда сравниваю этот аспект мобилизации с гигантской четырехмерной головоломкой, где четвертым измерением является время. Например, экспедиция 2026 года разделена на пять сегментов или этапов по 28 дней каждый, на каждом из которых будут работать разные научные группы с различными видами отбора проб и целями», — сказал Мерзук. «Поскольку они будут использовать одни и те же ограниченные лабораторные и рабочие помещения на борту, нам приходится загружать и хранить их оборудование где-то на корабле во время мобилизации до прибытия в начало этапа, затем они устанавливают свои лаборатории на четыре недели, чтобы, наконец, демонтировать все и убрать свои ящики обратно на хранение в конце этапа до демобилизации».

Несмотря на хаос и стресс, связанные с мобилизацией, Мерзук сказал, что это знаменует начало еще одного захватывающего исследовательского сезона на борту «Амундсена» . «После месяцев работы с электронными таблицами и получения электронных писем мне очень нравится период мобилизации, потому что он позволяет мне лично общаться с учеными и студентами сообщества «Амундсена» и выступать в качестве связующего звена между ними, научной группой «Амундсена» и нашими партнерами из Канадской береговой охраны. Это очень напряженный период, но мобилизация, безусловно, является для меня кульминацией сезона: это завершение недель планирования и результат огромных командных усилий».

«Мне очень нравится наблюдать, как корабль постепенно заполняется научным оборудованием по мере подготовки к экспедиции. Когда мы только прибываем, судно кажется почти пустым. Но к концу мобилизации лаборатории полностью оборудованы, контейнеры заполнены припасами, а приборы и датчики можно найти в каждом уголке корабля», — добавил Лахайе. «Всегда интересно встречаться с командами, которые потратили месяцы на подготовку и разработку этих систем, и помогать им интегрировать все это на борту корабля».

Период мобилизации. Источник: Amundsen Science.

Период мобилизации. Источник: Amundsen Science.

АСТРИД

Одним из ключевых технологических решений на борту аппарата Amundsen является ASTRID, дистанционно управляемый подводный аппарат, разработанный компанией Forum Energy Technologies. Весящий около 1,5 тонны, он в настоящее время настроен на погружение на глубину до 1500 метров и проведение исследований в течение более 250 часов.

«Одна из замечательных особенностей этого подводного аппарата с дистанционным управлением (ROV) — его очень компактные размеры, что позволяет устанавливать его на различные суда, в том числе и на небольшие. Лебедка и сам ROV тоже небольшие. Это делает систему очень гибкой», — сказала Габриэль Инглис, руководитель проекта и техник ROV. ASTRID также оснащен двумя функциональными манипуляторами ORION 7, которые помогают ученым брать образцы и манипулировать результатами исследований в окружающей среде. Он имеет набор ящиков для хранения образцов, позволяющих поднимать предметы со дна моря.

ASTRID также оснащен океанографическим зондом AML для измерения проводимости, температуры и глубины (CTD); датчиком Teledyne TOGS5 для измерения курса, тангажа и крена; датчиком глубины PS-20; доплеровским регистратором скорости Teledyne; и ультракороткобазным датчиком скорости Kongsberg (USBL) cNODE. Кроме того, имеется возможность использования нескольких камер, включая SubC 1 Cam alpha HD, Rayfin MK2 Benthic 4K и систему резервирования для цифровой видеозаписи.

Во время операций команда, управляющая подводным аппаратом, состоит из четырех или пяти человек, которые поддерживают его работоспособность и занимаются ремонтом. «Но на самом деле мы говорим, что просто управляем автобусом», — пошутил Инглис.

«Как вы можете себе представить, это требует довольно тщательного предварительного планирования», — сказал Джон О'Брайен, научный сотрудник Департамента рыболовства и океанов (DFO). Научные сотрудники составляют список целей миссии и определяют места погружений за несколько месяцев до начала экспедиции. «Необходимо тесное сотрудничество не только внутри научной группы, чтобы согласовать наши цели и добиться наилучших результатов в ограниченные сроки погружений, доступные для наибольшего числа людей».

К другим важным факторам, которые следует учитывать при работе с подводным аппаратом, относятся погодные условия и факторы риска, такие как сильные течения или опасные места. Несмотря на сложности, развертывание ASTRID приносит новые открытия и приключения.

«У нас отличная команда, и мы очень рады снова видеть друг друга, работать и проводить время вместе», — сказала Барбара Невеш, научный сотрудник DFO. «Мы становимся семьей».

«Я рада возможности собрать действительно качественные образцы», — добавила она. «У нас запланированы новые проекты, и есть шанс использовать подводный аппарат для сбора целевых, очень специфических образцов, которые иначе мы бы не смогли собрать».

Подводный аппарат ASTRID. Источник: Amundsen Science.

Отправление в плавание

Сезон экспедиции CCGS Amundsen в 2026 году начинается 10 июля и, насчитывая 139 дней, станет самой продолжительной экспедицией с 2009 года. Судно доставит более 185 ученых из Канады и других стран на пять этапов, изучая морскую и прибрежную среду Лабрадорского моря, канадской Арктики и гренландских вод. Amundsen сначала отправится из Квебек-Сити в Икалуит, затем на космическую базу Питуфик, далее в Резолют-Бей, после чего вернется в Икалуит и, наконец, в Квебек-Сити.

«В этом сезоне мы приветствуем множество новых исследовательских групп на борту « Амундсена» . Они привезут с собой широкий спектр нового оборудования и технологий, которые будут использоваться на протяжении всей экспедиции», — сказал Лахайе. «Каждый сезон приносит свой опыт и свои вызовы, и экспедиция 2026 года обещает быть особенно богатой новыми проектами, сотрудничеством и открытиями».