В сентябре 2024 года в рейс по Арктике отправилась экспедиция «Северный полюс-42». Среди 34 научных специалистов на борту судна был и томич — сотрудник Томского государственного университета, инженер лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды Василий Леонтьев. Но и он был не один. Вместе с ним для изучения арктического планктона под водой на Северный полюс отправилось и специально разработанное специалистами лаборатории оборудование. Экспедиция продлится до 2026 года, но часть команды, включая Василия Леонтьева, по плановой ротации вернулась домой уже в апреле.
Чем уникальна разработка томских инженеров и как оборудование прошло испытание арктическими льдами — рассказывается на портале «Томск.ру» в одном из выпусков проекта «Из Томска к Северному Ледовитому».
Так как лаборатория радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды ТГУ уже давно исследует самые различные частицы в водной среде, то в определенный момент встал вопрос о соответствующем оборудовании. Кто как не сами ученые знают, что именно им нужно и какими параметрами должна обладать техника? Так томские инженеры методом проб, ошибок и доработок создали подводную цифровую голографическую камеру, информация с которой передается по линиям связи. А для обработки полученных данных был разработан специальный «софт».
— Наше оборудование позволяет изучать планктон непосредственно в среде обитания: регистрировать на заданной глубине голограмму объема воды, затем передавать ее на корабль или на сушу и там послойно восстанавливать изображение объема при помощи понятного программного обеспечения. При таком методе исследования мы точно знаем координаты места, где была конкретная частица или планктонная особь. Софт позволяет определять размеры и формы и распознавать все это в автоматическом режиме. А главное, мы не возмущаем среду, — рассказал первый проректор ТГУ, заведующий лабораторией радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ Виктор Дёмин.
Также томское оборудование позволяет регистрировать за одну экспозицию самый большой объем. А чем больше объем, тем больше туда попадает исследуемых частиц. Так ученые могут проводить более точные и полные измерения.
— Принцип голографии — две волны: всё, что рассеивается на частицах, — это информационная, предметная волна; всё, что проходит мимо частиц, — опорная волна. Они интерферируют между собой, и эту интерференционную картину мы и регистрируем, — поясняет Виктор Дёмин.
В рейс на Северный полюс были отправлены две голографические камеры. Одна работала через стометровый кабель и оптоволокно, вторая установка — на аккумуляторе.
— Из судовой лаборатории, в которой находилось оборудование, необходимо было провести питающий кабель и оптоволокно за борт, — говорит участник экспедиции, инженер ТГУ Василий Леонтьев. — Для этого нужно с первого уровня поднять кабель на второй, со второго — на третий, затем через ангар и обратно — вниз с третьего уровня до щитового домика, который находился в 25 метрах от борта. В домике прорублена майна — прорубь с крышкой, и установлена тренога с ручной лебедкой — цепляем оборудование и опускаем на нужную глубину. Глубина дежурства обычно составляла десять метров.
В течение 26 минут камера делает замеры в разных заданных режимах, затем остаток времени из двух часов восстанавливает голограммы. По окончанию дежурства инженер забирает обработанную информацию, чтобы просмотреть на компьютере. В результате трехдневного дежурства инженер должен был отсмотреть почти пять тысяч снимков. Задача была отобрать и сохранить отдельно для изучения материалы с планктонными особями, с указанием параметров места, времени, температуры и прочего.
— Однажды, просматривая фотографии, я увидел, что одно животное как-то отличается. Отправил картинку Игорю Половцеву (старший научный сотрудник лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ — прим.), и он ответил, что такие там не должны водиться, они характерны для Баренцева моря, но, видимо, какими-то течениями их занесло сюда», – рассказал Василий Леонтьев.
Василий Леонтьев работал в гидробиологическом отряде, и важно было выстраивать режим наблюдений так, чтобы не пересекаться с океанологами — на их оборудовании было минус 42 вольта, плюс блуждающие токи вокруг самого корабля, что в сочетании могло не столько повлиять на результат, сколько нанести вред самой технике. И несмотря на то, в создании оборудования Леонтьев участия не принимал (главный разработчик — Игорь Половцев), но в связи с постоянным обеспечением его работоспособности на судне знает устройство наизусть.
В течение шести месяцев основная работа велась на установке с подключением, а вот вторая, аккумуляторная, в связи с экстремальными условиями — соленость, температурный режим и прочее — проработала недолго, но успела сделать многое: в частности, подтвердила данные по калибровке.
— В среднем, — говорит Леонтьев, — в условиях обычного водоема хватает десяти дней, чтобы понять, как ведет себя зоопланктон. Здесь же мы были с октября по апрель, и это ежедневное дежурство, сканирование, калибровка. Так что свои функции оба комплекта выполнили, насколько это возможно.
Сейчас все полученные данные в обработке на «Большой земле». Этим занимаются главный конструктор оборудования Игорь Половцев и специалист по обработке данных Александра Давыдова, сотрудница ТГУ в Краснодаре, которая на протяжении всего рейса работала с Василием Леонтьевым в связке. И как добавил Василий, по результатам экспедиции три научные статьи уже на подходе.