アイスモール

IceMoleは、極地、氷河、氷床、地球外領域の探査用に新しいタイプの氷融解チップを組み込んだ自律型氷調査プローブで、ドイツのアーヘンにある専門大学FH Aachenのチームによって開発されました。従来のプローブに比べて IceMole の利点は、方向を変えることができ、使用後に回収できることです。駆動アイススクリューにより、プローブは氷の中の土壌層やその他の汚染物質を掘削できます。

IceMoleはラピッドプロトタイピングを使用して開発されています。2011年4月現在^{[アップデート]}、この探査機は最初のプロトタイプであり、地上の氷河と氷床の地下調査を行うように設計されています。探査機の将来のバージョンは、火星の極冠、木星の衛星エウロパ、土星の衛星エンケラドゥスなどの地球外の氷の研究に適したものにすることが計画されています。^[1]

このロボットは、ベルント・ダッハヴァルト教授が率いるアーヘン工科大学の航空宇宙工学部の学生プロジェクトから生まれたものである。 ^{[2] [3]}掘削は、氷の掘削と溶解の両方によって行われる。クリーンな氷床コアでは、プローブは測定機器を使用して周囲の氷を分析することができる。^[3]掘削中、周囲の氷は生物学的に汚染されていない。^[2]

2011年現在^{[アップデート]}、プロジェクトの目標は次のように定められている。^[3]

プロジェクトの要件では、最大限の信頼性、堅牢性、機動性、環境安全性、自律性の必要性も強調されていました。^[3]

1960年代からプローブの加熱先端が採用されてきましたが、プローブは真下にしか掘削できず、深い貫入部からは回収できず、土や堆積物が堆積して熱伝達が妨げられると掘削が停止しました。これらの問題を克服するために、IceMoleはスクリューと溶融先端を組み合わせています。^[1]

最初のプロトタイプ IceMole は鉛筆型の機体で、自律的に展開して氷を掘り進むように設計されています。断面が 225 cm ² (34.9 平方インチ) の四角いチューブです。先端には 3 kW (4.0 hp) の溶解ヘッドがあり、さまざまな部分で差熱が発生します。ロボットは地表の発電機で駆動し、ケーブルで接続されています。ケーブルは電源、通信、データ信号を中継します。IceMole は加熱ヘッドに 6 cm (2.4 インチ) のネジを使用しており、溶解中の氷に掘削中にしっかりと接触します。IceMole には個別に制御可能な加熱要素があり、これを操作して差熱を得ることができます。差熱により、徐々に方向を変えることができます。^{[1] [2] [3]}

アイススクリューは溶融ヘッドの先端にあり、溶融ヘッドを氷に押し付ける駆動力を生み出します。これにより、IceMole は土や泥に浸透することができ、氷と接触したときに優れた伝導熱伝達も実現します。断熱されたアイススクリューは氷をプローブに送り込み、その場で分析することができます。プローブには、氷を分析し、結果のみを地表に送信する機器が取り付けられる予定です。^{[1] [2]}

IceMole1 の技術仕様は以下の通りです。

IceMole チームは、特定の積載物を念頭に置かずに車両を開発しました。車両には、センサーやその他の機器を収容できる内部チャンバーがあります。最近のテストでは、^{[いつ? ]} IceMole は市販のカメラを搭載しました。チームはまた、氷の中の有機分子を探すことができる蛍光バイオセンサー検出器も設計しています。 ^{[1] [2]}

2010 年 10 月以来、IceMole チームは最初の IceMole の再設計に取り組んでいます。改良点としては、溶融ヘッドの最適化と完全に新しく開発されたギアなどがあります。新しい溶融ヘッドには、個別に制御できる 12 個の加熱要素があります。これらの 12 個のカートリッジ ヒーターは、溶融ヘッドの内部にリング状に配置されています。さらに、プローブの背面の両側に 2 個の壁ヒーターがあります。この追加により、IceMole2 の操作性は以前のものよりも向上しています。新しいギアは、このプローブ用に特別に開発されました。そのため、トランスミッションの効率が向上し、軽量化されています。IceMole2 は 2012 年の夏にテストされる予定です。^[2]

IceMole2の計画された技術仕様: ^[要出典]

この探査機は、指示に従って投棄し、氷の特定の場所に恒久的に設置できるセンサーを収納した一連のコンテナを牽引するようにも設計されている。チームは、最終的には他の研究者と協力し、IceMole を使用して氷の深い場所にセンサーを投下することを望んでいる。氷河での最初のフィールド試験では、表面の外部発電機から電力が供給されたが、加熱電力は機内電源から供給される予定である。^{[1] [3]}

最初のフィールド試験は、2010年の夏にスイスのモルテラッチ氷河の地域で実施されました。氷河での試験中に、以下の貫入試験が成功裏に実施されました。^[1]

• 重力に逆らって上向き45°に1.5メートル（4フィート11インチ）溶融。
• 水平方向に5メートル（16フィート）融解。
• 氷河は45°下向きに3メートル（9.8フィート）にわたって溶け、3つの障害となる非氷層（氷河にある泥と砂）を貫通し、半径10メートル（33フィート）の曲線を描きました。

• 
  ヘリコプターによるモルテラッチ氷河への機材輸送
• 
  IceMole は重力に逆らって上方向に 45° 移動します。
• 
  融解チャネルは上向きに整列しているのが見える

アイスモールは最初の試運転では1時間あたり30cm（12インチ）というゆっくりとした速度で移動したが、最適な条件であればその3倍以上の速度で前進できる可能性がある。次の試作機では貫通速度がさらに向上するだろう。^{[1] [2]}

テスト結果から、アイスモールコンセプトは科学機器を深氷に送り込み、その後回収するための実行可能なアプローチであることがわかりました。掘削に関してアイスモールのもう1つの利点は、生物学的汚染を最小限に抑えることができ、プロセスを高度に自律化できるため、地上にオペレーターを配置する必要がないことです。^{[1] [2]}

この結果は、ウィスコンシン州マディソンで開催された2011年南極科学シンポジウムとオーストリア・ウィーンで開催された2011年欧州地球科学連合で報告された。^[2]次の試験運用は、 2012年の北半球夏に行われる予定であった。^[2]

2012 年のフィールド実験の計画された目的は以下の通りです。^{[引用が必要]}

ブラッドフォールズは、 2014年11月にアイスモールのテストのターゲットとして使用されました。氷河の下から溶けた水が流れるこの珍しい流れにより、科学者は掘削でしか調査できなかった環境にアクセスできるようになりました（掘削では汚染のリスクもあります）。水源は氷河下のプールで、大きさは不明ですが、時々あふれます。生物地球化学分析により、この水源はもともと海水であることがわかっています。1つの仮説は、水源が第三紀にテイラー渓谷を占めていた古代のフィヨルドの遺跡である可能性があるというものです。水に溶けている鉄分は、水が表面に達すると酸化して、水を血のように赤くします。^[4]

このテストでは、ブラッドフォールズの流出路からきれいな氷河下サンプルが得られました。^[5]

南極の氷河下環境は惑星間ミッションと同様の保護プロトコルを必要としており^[6]、探査機は過酸化水素と紫外線殺菌を使用してこれらのプロトコルに従って殺菌された。また、探査機の先端のみが液体の水を直接採取した。^{[4] [7]}

• 自律型水中車両 – 自律誘導システムを備えた無人水中車両
• BRUIE  – 自律型水中車両
• クライオボット – 自律型氷貫通車両
• DEPTHX  – メキシコの陥没穴を探索するための自律型水中車両
• 放射性同位元素熱電発電機 – 放射性崩壊による熱を利用する発電機

ウィキメディア・コモンズには、 IceMoleに関連するメディアがあります。

• IceMole 裁判の YouTube 報道。
• IceMole の打ち上げ / 突破の YouTube タイムラプス ビデオ。
• アーヘン大学のウェブサイト。
• 主任研究者ベルント・ダッハヴァルト教授のウェブサイト