Simpel, 3D-printet sonde udforsker de dødsensfarlige gletsjersider

Også dronen, som bærer sonden med det arktiske udstyr, er udviklet af studerende på Aarhus Universitet. Illustration: Peter Bondo Christensen, Aarhus Universitet

Fra dækket på inspektionsskibet Knud Rasmussen kan de se dronen flyve ind over ishavet. Navigere mellem afbrækkede isflager, mens den nærmer sig kanten af gletsjeren, som rejser sig faretruende over den nordøstgrønlandske fjord og rækker endnu længere ned i havet.

Under dronen lyser en kraftig, gul cylinder op. Trods sin begrænsede vægt i materiale er den gule sonde tynget af store forventninger fra de to nyligt udklækkede maskiningeniører, som nu følger den minutiøst fra skibsdækket.

Få dage forinden måtte de tage afsked med en tilsvarende sonde - den eneste anden af to identiske. Den vendte aldrig retur til havoverfladen som planlagt, efter at dronen havde droppet den ned i vandet nær gletsjerkanten. Og den efterlod ingen viden, om det faktisk lykkedes den autonome sonde at bevæge sig 250 meter ned i ishavet og lave en profil af saltindhold, temperatur og tryk.

Ebbe Poulsen og Mathias Eggertsen har både billeder, videooptagelser og en levende erindring til at genskabe den sommerdag i 2021 i Grønland. Det er sidste chance for at teste det arktiske måleudstyr, som de to ingeniører på dækket har dedikeret deres bachelorprojekt - og væsentligt mere tid - til at udvikle.

Tilbage på dækket ser tilskuerne, hvordan dronen slipper sit tag i den gule sonde, der efterfølgende forsvinder i vandmasserne. Og så indtræffer stilheden. En stilhed, der står i skarp kontrast til den støjende nervøsitet, som snart har nået sit klimaks i de to unge ingeniører.

Sonden med armene i skum, som holder sonden flydende efter at være returneret til overfladen. I modsat ende af sonden ses de to lodder, der frigives fra sonden, når en vanddybde er nået. Illustration: Peter Bondo Christensen, Aarhus Universitet

En knude i maven, der løste sig

»Solen skinnede over gletsjerne, og det eneste, vi kunne høre, var lyden af is, der smelter. Og så fik vi at vide, at det var lykkedes. Sonden var vendt retur til havoverfladen,« erindrer Ebbe Poulsen:

»Endelig kunne vi holde ferie og løse op for i den knude i maven, som havde vokset sig større i den seneste tid.«

Der kan findes flere forklaringer på, hvorfor sondens succes eller fiasko i den grad fyldte hos Ebbe Poulsen og Mathias Eggertsen.

For det første markerer den en fysisk manifestation af afslutningen på deres ingeniørstudier ved Aarhus Universitet (AU). For det andet har de unge ingeniører brugt først et halvt år på forberedelser til bachelorprojektet, der det efterfølgende halvår blev arbejdet på i op til 60 timer om ugen, for endelig at blive finpudset i yderligere seks måneder.

For det tredje har Ebbe Poulsen, Mathias Eggertsen og deres tredje projektmakker Erik Hinge Jepsen designet og udviklet den autonome sonde selv. Alt fra at 3D-printe dens gule plastik-skjold til at skrive den kode, der styrer dens færd gennem vandet:

»Vi købte to 3D-printere, som stod på mit køkkenbord. Så kunne vi tegne om dagen, sætte printet over om natten og teste dagen efter. Og så starte forfra,« fortæller Ebbe Poulsen og forklarer, hvordan også arbejdet med at lodde og lave printplader foregik hjemme hos de studerende, da corona-pandemien gjorde det svært for dem at møde op på universitetet.

Konkurrent til sæler og helikoptere

Arbejdet med sonden startede egentlig med et spørgsmål på Arktisk Forskningscenter på Institut for Biologi på AU:

Hvordan kan vi på bedst og billigst vis lave udstyr, der kan måle salinitet, temperatur og dybde i en vandsøjle klos op ad gletsjere?

Problemet er ikke selve sensorerne til at måle elektrisk ledningsevne som udtryk for saltindhold, trykket som udtryk for dybde i havet eller temperaturen. Men snarere hvordan disse sensorer kommer tæt nok på de gletsjere, der er livsfarlige i tilfælde af kælvning.

Professor på Arktisk Forskningscenter Søren Rysgaard forklarer, at det er udelukket at sejle udstyret frem til isvæggen i båd. Det er simpelthen for farligt. At fragte én kommerciel engangssonde med helikopter koster nemt op mod en kvart million kroner.

»Andre forskere har forsøgt med måleudstyr sat på ryggen af sæler, som kan svømme helt tæt på gletsjerne. Men der er ingen garanti for, at sælerne har lyst til at svømme derhen, hvor man lyster. Så det har der ikke været meget succes med,« fortæller Søren Rysgaard.

Som forsker jagter Søren Rysgaard svar på, hvor, hvornår og hvordan afsmeltningen af indlandsisen sker i havmiljøerne. Her er måling af temperatur og ferskvand i vandsøjlen nær gletsjerne en væsentlig brik til puslespillet.

Derfor opstod idéen om en autonom sonde, der selv skulle kunne dykke til 250 meters dybde, lave de ønskede målinger for derefter at vende retur til vandoverfladen. Og så skulle den være let nok til, at en drone kunne løfte den.

Med kombinationen af en let sonde og en drone er det muligt at få måleudstyret helt tæt på gletsjeren, mens operatørerne opholder sig på et skib op mod én kilometer væk. Illustration: Peter Bondo Christensen, Aarhus Universitet

Konkretisering af luftige idéer

De overvejelser delte Søren Rysgaard med ingeniørdocent Claus Melvad fra Institut for Mekanik og Produktion på AU.

Sammen havde de to flere gode erfaringer med at få ‘biologernes luftige idéer’ omsat til konkrete løsninger:

»Oprindeligt skulle arbejdet have været udført af en ph.d.-studerende eller postdoc, men vi modtog ikke de to millioner kroner, vi havde søgt, så vi prøvede at foreslå projektet til nogle af vores bachelorstuderende,« fortæller Claus Melvad, som endte med at blive vejleder på Ebbe Poulsen, Mathias Eggertsen og Erik Hinge Jepsens projekt.

»Nogle studerende er så vedholdende, at de bliver ved, selvom det ikke lykkes første gang,« fortsætter han om udviklingen af den autonome sonde, som de studerende endte med at udvikle. Til en pris på blot et par tusinde kroner.

Natlige dyk i Aarhus Havn

Og vedholdenhed er ifølge både Søren Rysgaard og Claus Melvad, hvad de tre ingeniører har demonstreret med deres bachelorprojekt.

Op til afleveringen af deres bachelorprojekt for omkring et år siden gik de fleste af døgnets vågne timer med at tegne, printe, lodde og kode, indtil de tre stod med en prototype af sonden i hænderne.

Men da Ebbe Poulsen og Mathias Eggertsen fik muligheden for at deltage på et forskningstogt til Nordøstgrønland og selv teste sonden i sit tiltænkte miljø, indledte de to en anden og intensiv fase med forberedelser og test af sonden.

»Om natten inden afrejse stod vi og testede sonden i Aarhus Havn,« fortæller Ebbe Poulsen.

Hvorfor om natten?

»Fordi det var der, der var tid.«

På samme måde blev der lagt sidste hånd på kodearbejde på den to uger lange sejlads fra Kap Farvel til Kong Oscar Fjord. Og med en lidt strid sø betød det med Ebbe Poulsens ord »kodning i et kvarter i kahytten, trække luft på dækket i et kvarter« gentaget over flere dage.

Store potentialer for fremtidig brug

Og indsatsen bar frugt.

Ikke alene vendte sonden retur efter sit dyk og stod lige så fint og vajede med sit gule flag i vandskorpen.

De data, sondens sensorer har opsamlet, er i høj grad sammenlignelige i kvalitet med data opsamlet fra meget dyre kommercielle sonder, forklarer Søren Rysgaard. Sammen med Ebbe Poulsen og Claus Melvad arbejder han på at beskrive resultaterne i en videnskabelig artikel.

Endelig åbner udviklingen af en billig, autonom sonde op for en lang række muligheder for arktiske undersøgelser:

»Med de kommercielle sonders pris, vil man næppe turde kaste den ud fra en drone med risikoen for, at den ikke vender retur. Med prisen på denne autonome sonde, vil man eksempelvis kunne smide sonder ud fra ethvert skib, der sejler i ishavet, og pludselig kunne opsamle store mængder data,« forudser Claus Melvad.

Hør Ebbe Poulsen og Mathias Eggertsen fortælle om sonden fra dækket på Knud Rasmussen i videoen herunder:

Emner : Droner