Ingeniører automatiserer videnskab fra fjernstation i Antarktis

En fjerntliggende og ubesat forskningsstation i Antarktis har, for første gang, indsamlet vigtige videnskabelige målinger af klima, ozon og rumvejr takket være banebrydende teknologi udviklet af British Antarctic Survey's (BAS) ingeniører.

Teknologien er udviklet for at sikre fortsættelsen af ​​målinger i vintermånederne på Halley Research Station. Stationen opererer i øjeblikket kun om sommeren og har været ledig siden februar i år. Et innovativt kraftsystem baseret på en mikroturbine, der opererer i temperaturer lavere end -40⁰C, har indsamlet data i 123 dage.

Revner i Brunt-ishylden, hvor Halley Research Station ligger, har ført til bekymringer om stabiliteten af ​​ishylden og beslutningen om ikke at forpligte personalet til at overvintre på stationen, før stabiliteten af ​​ishylden kan sikres. Sommerholdet, der forlod stationen den 25. februar, installerede et innovativt autonomt strømsystem, der kan generere op til 30 kW strøm og drive en række videnskabelige instrumenter.

Hjertet i elsystemet er en Capstone C30 mikroturbine, ligner en jetmotor, der er anbragt i en specialdesignet temperaturstyret beholder, med et kontinuerligt brændstof og datatilførsel. Dette kan styres fra BAS hovedkvarter i Cambridge, og har leveret kontinuerlig strøm på omkring 9kW, siden den første gang blev tændt i januar.

Thomas Barningham, Projektleder for Halley Automation Project ved British Antarctic Survey (BAS), siger:

"Det er første gang, en mikroturbine er blevet brugt i Antarktis til at drive instrumentering autonomt. Vi er glade for, at vores design fungerer, og vi kan indsamle data i de kolde og mørke vintermåneder. Vi var sikre på, at vi havde et godt design, men antarktiske vinterforhold er brutale, så du ved aldrig præcis, hvad der kan ske. Indtil videre har systemerne fungeret i temperaturer så lave som -43ºC og modstået vindhastigheder på op til 43 knob."

David Vaughan, Science Director hos BAS siger:

"Dette er et virkelig innovativt projekt, og det faktum, at det er fortsat fejlfrit indtil midtvinteren, er en stor bedrift for vores ingeniører og videnskabsmænd. Jeg er ovenud glad for, at det afgørende program for langsigtet måling af klimaet, ozon og rumvejr fortsætter i dag på grund af vores ingeniørers dygtighed og opfindsomhed. Udsigten til at levere så kompleks videnskab fra fjerntliggende steder uden krav om at have folk på jorden året rundt åbner så mange muligheder. Selvom det vil vare et stykke tid, før vi har et fuldt modstandsdygtigt system, Jeg krydser fingre for, at systemet bliver ved med at snurre indtil slutningen af ​​vinteren, så vi kan registrere dannelsen og genopretningen af ​​det årlige antarktiske ozonhul i september til oktober – det ville være en stor triumf!"

Mike Rose, Chef for ingeniør hos BAS, siger:

"Selvom det er på isen, vi har grebet dette an på samme måde som at designe en satellit i rummet, med flere redundante komponenter, med store mængder dataindsamling og kontrol – det har været virkelig interessant for alle involverede.

"De store udfordringer for os var at opretholde en kontinuerlig forsyning af brændstof til mikroturbinen og at sikre en stabil temperatur inde i dens hus. Da vi havde opnået proof of concept, var vi begejstrede over at se dataene komme ind, og vi håber, det vil fortsætte resten af ​​vinteren."

Holdene vender tilbage til Halley Research Station i november for starten af ​​den antarktiske feltsæson.

Tag en rundtur på automatiseringsplatformen med vores nye fordybende virtual reality-oplevelse her

Fakta om Halley Automation:

• 81 ubemandet, automatisk, tankningsbegivenheder til dato (siden sidste opstart, 19. februar til 24. juni 19)
• 136 dages driftstid (siden sidste opstart, 09. februar til 24. juni19)
• ~30 MWhrs elektricitet (siden sidste opstart, 19. februar til 24. juni 19)
• Tåler omgivende temperaturer ned til -43ºC
• Tålte vindhastigheder op til 43 knob
• Spins ved 70, 000 rpm dag og nat
• Forbruger omkring 10 % af det brændstof, der normalt brændes gennem den samme periode, når mennesker er til stede
• Brændstofforbruget er cirka 6 liter i timen i de 280 dage af den antarktiske vinter

Den fulde liste over videnskabeligt udstyr, der automatiseres, omfatter:

Laveffektfeltsystemer

• 3 x automatiske vejrstationer (meteorologi og klima)
• 1 x Autonom Troposfærisk Ozon Monitor (Troposfærisk Kemi)
• 1 x Autonom VLF -modtager (rumvejr og øvre atmosfæriske observationer)
• 1x Auto MOSAIC (Mesosfærisk kemi)
• 1x LPM (rumvejr)
• Hele GPS-netværket på tværs af Brunt Ice Shelf

Udstyr drevet fra mikro-turbinen

• AutoDobson - en fuldautomatisk version af instrumentet, der var ansvarlig for at opdage hullet i ozonlaget. I år repræsenterer det første år med ubemandede målinger (Stratosfærisk ozonovervågning)
• En række instrumenter i Halley's Electromagnetic Quiet Area, der bruges globalt i samarbejde til at forstå rumvejr og, for eksempel, feed til globale lysdetekteringsfunktioner i realtid. 7x eksperimenter, inklusive VLF-modtager, magnetometre og et riometer (rumvejr og øvre atmosfæriske observationer)
• Meteorologisk instrumentering, der overvåger lokalt vejr (f.eks. skydække) og langsigtet klima (meteorologi og klima)
• 1x troposfærisk ozonmonitor (troposfærisk kemi)
• 1x halogenoxidmonitor (troposfærisk kemi)
• Datalink, der overfører 1 GB videnskab og overvågningsdata tilbage til Cambridge om dagen