Historia de la perforación en hielo

La demostración de Agassiz sobre la gran dificultad de perforar agujeros profundos en el hielo glaciar desalentaba a otros investigadores de continuar sus esfuerzos en esta dirección. ^{[ 12 ]} Pasaron décadas antes de que se produjeran nuevos avances en el campo, ^{[ 12 ]} pero dos patentes, las primeras relacionadas con la perforación de hielo que se emitieron, se registraron en los Estados Unidos a finales del siglo XIX: en 1873, WA Clark recibió una patente por su "Mejora en barrenas de hielo", que permitía especificar el tamaño del agujero, y en 1883, R. Fitzgerald patentó un taladro manual hecho de un cilindro con cuchillas de corte unidas a la parte inferior. ^{[ 13 ]}

Entre 1891 y 1893, Erich von Drygalski visitó el oeste de Groenlandia en dos expediciones y perforó agujeros poco profundos con un perforador de cuchara: un cilindro hueco de acero de 75  cm de largo con un par de cuchillas angulares en el fondo; para agujeros de más de 75  cm de profundidad, se podían añadir tubos adicionales de la misma longitud. El hielo cortado por las cuchillas quedaba atrapado en el cilindro, que se extraía periódicamente para vaciar los fragmentos de hielo. Los agujeros se perforaban para medir el movimiento del hielo colocando postes (principalmente de bambú) en ellos y monitoreándolos. La mayor profundidad alcanzada fue de solo 2,25 m, pero von Drygalski comentó que habría sido fácil perforar agujeros más profundos; un agujero de 1,5 m a 0 °C tardó unos 20 minutos. Von Drygalski probó otros diseños de perforadores, pero consideró que el perforador de cuchara era el más eficaz. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

En 1894, Adolf Blümcke y Hans Hess iniciaron una serie de expediciones al Hintereisferner . Como no se había intentado perforar el hielo a ninguna profundidad desde la expedición de Agassiz, no tenían ejemplos recientes de los que aprender, así que experimentaron en el invierno de 1893-1894 con diseños de taladros en la bodega de hielo de una cervecería. Desde el principio descartaron la perforación por percusión y examinaron uno de los taladros que von Drygalski había llevado a Groenlandia como parte de sus pruebas. También construyeron una copia del taladro de cuchara de von Drygalski, pero lo encontraron demasiado débil para mantener su forma durante el uso. Usaron una manivela para girar la broca, que era un barrena helicoidal. Su plan original era eliminar los recortes de hielo mediante achique, pero casi de inmediato abandonaron este plan; ^{[ 15 ]} en su lugar, el barrena se extraía del pozo a intervalos y se insertaba un tubo para bombear agua por el pozo y arrastrar los recortes. Este fue un enfoque completamente nuevo, y se requirió un proceso de ensayo y error para perfeccionar el método. Se alcanzó una profundidad de 40 m. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Al año siguiente modificaron la barrena para que se pudiera bombear agua a través de la propia sarta de perforación, emergiendo por un orificio en la barrena y transportando los detritos de vuelta hacia arriba por el exterior de la perforadora; esto eliminó la necesidad de retirar la perforadora para limpiar los detritos. ^{[ 17 ]} Solo se podían utilizar unas siete horas al día para la perforación, ya que no había agua corriente en el glaciar durante la noche. ^{[ 18 ]}

La broca se atascaba frecuentemente en el hielo, quizás debido a la deformación del pozo, y también era común encontrar rocas en el hielo, que podían identificarse por los fragmentos de roca que el agua arrastraba a la superficie tras limpiar los recortes de hielo. El problema más engorroso era perforar en cavidades del hielo. En el fondo de la cavidad se iniciaba un nuevo pozo; si la cavidad permitía que el agua bombeada a través de la tubería fluyera lejos del pozo una vez que era forzada a ascender alrededor de la tubería, entonces se podía continuar perforando; de lo contrario, los recortes se acumulaban alrededor del pozo y, finalmente, el progreso se volvía imposible. Blümcke y Hess intentaron introducir una tubería de revestimiento a través de la cavidad para que el agua y los recortes pudieran seguir ascendiendo a la superficie, pero esto no tuvo éxito y habría sido una solución demasiado costosa para implementarla cada vez que ocurría el problema. ^{[ 19 ]}

En 1899 se alcanzó el lecho del glaciar en dos lugares, con profundidades de 66 m y 85 m, y este éxito convenció al Club Alpino Alemán y Austriaco , que había subvencionado las primeras expediciones, de financiar el trabajo continuo y construir una versión mejorada del aparato de perforación, que estuvo disponible en 1901. Una mejora clave fue añadir bordes de corte laterales a la barrena, lo que le permitía volver a cortar el agujero y evitar que se atascara si se reinsertaba en un agujero que se había deformado. ^{[ 17 ]} El equipo pesaba 4000  kg, lo que junto con el coste del transporte en las altas montañas y la necesidad de emplear un gran equipo, hizo que su método fuera caro, ^{[ 20 ]} aunque Blümcke y Hess sugirieron que su enfoque no sería demasiado costoso para que otros equipos lo reprodujeran. ^{[ 21 ] [ nota 2 ]} En una revisión del trabajo de Blümcke y Hess publicada en 1905, Paul Mercanton sugirió que un motor de gasolina para impulsar tanto la rotación del taladro como la bomba de agua serían mejoras naturales. Se había observado que el trabajo de bombeo se volvía mucho más difícil con la profundidad, y se necesitaban hasta ocho hombres para continuar bombeando en los pozos más profundos. Mercanton también observó que, mientras que el taladro de Blümcke y Hess requería unos 60 litros por minuto para eliminar los recortes, un taladro similar en el que había trabajado con Constant Dutoit requería solo el 5 % de esa cantidad de agua para el mismo propósito, y sugirió que colocar la salida de agua en la parte inferior de la broca era la clave para reducir los flujos de agua conflictivos alrededor de la broca y disminuir la necesidad de agua. ^{[ 23 ]}

Los agujeros se perforaron para verificar los cálculos que Blümcke y Hess habían hecho sobre la forma del glaciar y la profundidad prevista, y los resultados coincidieron bastante bien con sus expectativas. ^{[ 21 ]} En total, Blümcke y Hess completaron 11 agujeros hasta el lecho del glaciar entre 1895 y 1909, y perforaron muchos más que no lo alcanzaron. El agujero más profundo que perforaron tenía 224 m. ^{[ 24 ]}

En 1897, Émile Vallot perforó un agujero de 25 m en el Mer de Glace, utilizando una herramienta de cable de 3 m de altura con una broca de acero de hojas en forma de cruz y un peso de 7  kg. Esta resultó ser demasiado ligera para perforar eficazmente, y solo se avanzó 1 m el primer día.  Se añadió una varilla de hierro de 20 kg, y el avance mejoró a 2 m por hora. Se utilizó un palo para retorcer la cuerda sobre el agujero, y al desenroscarse, cortaba un agujero circular de 6  cm de diámetro. La cuerda también se retraía y se dejaba caer, por lo que la perforación utilizaba una combinación de corte por percusión y rotación. El lugar de perforación se eligió cerca de un pequeño arroyo, para que el agujero pudiera rellenarse continuamente con agua y arrastrar los fragmentos de hielo liberados en el fondo durante la perforación; se favorecía el flujo de los fragmentos de hielo hacia arriba elevando la broca cada diez golpes, durante tres golpes consecutivos. Cada noche se retiraba el equipo de perforación del agujero para evitar que se congelara. ^{[ 12 ] [ 25 ]}

Cuando el agujero alcanzó los 20,5 m, la  varilla de 20 kg ya no era suficiente para contrarrestar el efecto de frenado del agua, y el avance se ralentizó de nuevo a 1 m por hora.  Se forjó una nueva varilla de 40 kg en Chamonix, lo que permitió recuperar la velocidad de 2,8 m por hora, pero a los 25 m la broca se atascó en el agujero cerca del fondo. Vallot vertió sal en el agujero para intentar derretir el hielo y bajó un trozo de hierro para intentar aflojarlo, pero hubo que abandonar el agujero. El hijo de Émile Vallot, Joseph Vallot , escribió una descripción del proyecto de perforación y concluyó que, para tener éxito, la perforación en hielo debía realizarse lo más rápido posible, quizás por turnos, y que la broca debía tener filos de corte para que cualquier deformación del agujero se corrigiera al reinsertarla, lo que evitaría que la broca se atascara como ocurrió en este caso. ^{[ 12 ] [ 25 ]}

Constant Dutoit y Paul-Louis Mercanton realizaron experimentos en el glaciar Trient en 1900, en respuesta a un problema planteado por la Sociedad Suiza de Ciencias Naturales en 1899 para su premio anual Prix Schläfli , un galardón científico. El problema consistía en determinar la velocidad interna del flujo de un glaciar perforando agujeros e insertando varillas. Dutoit y Mercanton desconocían el trabajo de Hess y Blümcke, pero idearon de forma independiente un diseño similar, en el que se bombeaba agua a través de un tubo de perforación de hierro hueco y se expulsaba por un orificio en la broca para arrastrar los fragmentos de hielo de vuelta hacia arriba. Tras algunas pruebas preliminares, regresaron al glaciar en septiembre de 1900 y lograron una profundidad de 12 metros con 4 horas de perforación. ^{[ 16 ] [ 26 ]} Su trabajo les valió el Prix Schläfli de 1901. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

En 1900, C. Bernard comenzó a perforar en el glaciar Tête Rousse , a petición del Departamento de Aguas y Bosques de Francia. Empezó utilizando el método de percusión, con un bisel afilado en el extremo de un tubo de hierro. Perforó 226 m distribuidos en 25 agujeros, ninguno de más de 18 m de profundidad. Al año siguiente, utilizó las mismas herramientas en una zona de hielo duro del glaciar, con un progreso muy lento; se necesitaron 10 horas para perforar un agujero de 11,5 m. En 1902, el bisel fue reemplazado por una cuchilla de corte en forma de cruz en el extremo de una barra octogonal, y se perforó un agujero de 16,4 m en 20 horas antes de que el progreso se volviera imposible. En ese momento, Bernard tuvo conocimiento del trabajo de Blümcke y Hess, y obtuvo información de Hess sobre el diseño de su taladro. En 1903, comenzó a perforar con el nuevo diseño, pero presentaba defectos de fabricación que impidieron un progreso significativo. La perforadora fue modificada durante el invierno y en 1904 logró perforar un agujero de 32,5 m en 28 horas. Se encontraron varias piedras en el agujero, las cuales fueron fragmentadas mediante el método de percusión antes de continuar la perforación. ^{[ 30 ]} Paul Mougin , inspector de Aguas y Bosques en Chambéry, sugirió utilizar barras de hierro calentadas para perforar: los extremos de las barras se calentaban hasta que se volvían incandescentes y se dejaban caer en el pozo. Con este método se obtuvo un avance de 3 m por hora. ^{[ 31 ]}

En 1906, George Flusin se unió a Bernard en Hintereisferner con Blümcke y Hess, observando el uso de su equipo. Notaron que la eficiencia de perforación, que podía alcanzar los 11-12 m/h en los 30 m superiores de un pozo, disminuía gradualmente con la profundidad y era mucho más lenta a mayores profundidades. Esto se debía en parte a la bomba, que se volvía cada vez menos eficiente en pozos profundos, lo que dificultaba la limpieza del pozo de los fragmentos de hielo. ^{[ 32 ]}

Entre 1900 y 1902, Axel Hamberg visitó glaciares en la Laponia sueca para estudiar la acumulación y la pérdida de nieve, y perforó agujeros para colocar varillas de medición, que luego se usarían para determinar el cambio en la profundidad de la nieve en los años siguientes. Utilizó un taladro de cincel, del tipo que se usa para perforar rocas, y retiró los recortes del fondo del agujero llenándolo con agua. Para ahorrar peso, Hamberg mandó fabricar los taladros con una madera resistente como el fresno, con una tapa de acero; informó en 1904 que un taladro le había durado cinco años, teniendo que reemplazar solo el metal que sujetaba el cincel y algunos tornillos. En manos de alguien con experiencia en el uso de la herramienta, se podía perforar un agujero de 4 m de profundidad en una hora. ^{[ 36 ] [ 13 ]}

En 1902, una expedición alemana a la Antártida , liderada por von Drygalski, perforó un iceberg para medir la temperatura. Utilizaron una barrena manual similar a la empleada en el Hintereisferner, conectada a tubos de acero atornillables. El hielo era demasiado duro para perforar con la barrena de cuchara, pero esta se usó para retirar los fragmentos de hielo una vez que se acumularon hasta el punto de ralentizar el avance. Von Drygalski sabía que en los Alpes se había utilizado agua para arrastrar los fragmentos, pero el hielo que perforaba era tan frío que cualquier agua en el agujero se habría congelado rápidamente. Se perforaron varios agujeros, el más profundo de los cuales alcanzó los 30 m; von Drygalski registró que era relativamente fácil llegar a los 15 m de profundidad, pero más allá de ese punto el trabajo se volvía mucho más difícil. Parte del problema radicaba en que, a medida que la broca se alargaba, con múltiples conexiones atornilladas, la rotación de la broca en la parte superior del agujero no producía la misma rotación en el fondo. ^{[ 34 ] [ 33 ]}

En 1912, Alfred Wegener y Johan Peter Koch pasaron el invierno en el hielo de Groenlandia. Wegener llevó consigo un taladro manual y perforó un agujero de 25 m para tomar lecturas de temperatura. Hans Philipp, un geólogo alemán, desarrolló un perforador de cuchara para tomar muestras de glaciares y describió el mecanismo en un artículo de 1920; tenía un mecanismo de liberación rápida que permitía vaciarlo fácilmente. En 1934, durante la Expedición noruego-sueca a Spitsbergen, Harald Sverdrup y Hans Ahlmann perforaron algunos agujeros, ninguno de más de 15 m de profundidad. Utilizaron un perforador de cuchara similar al descrito por Philipp y también tomaron núcleos de hielo con un taladro de extracción de núcleos que se asemejaba a un pistón ranurado. ^{[ 37 ]}

El primer muestreador de nieve fue creado por James E. Church en el invierno de 1908-1909 para tomar muestras de nieve en el Monte Rose , en la Cordillera Carson , en el oeste de los Estados Unidos. Consistía en un tubo de acero de 1,75 pulgadas de diámetro con un cabezal de corte acoplado, y sistemas similares todavía se utilizan en el siglo XXI. ^{[ 38 ] [ 39 ]} El diseño original del cabezal de corte provocaba que la nieve se comprimiera dentro del cuerpo del muestreador, lo que resultaba en una sobreestimación sistemática del 10 % de la densidad de la nieve. ^{[ 38 ]}

En la década de 1930, George D. Clyde introdujo una mejora temprana en el diseño del muestreador de nieve de Church , modificando sus dimensiones para que una pulgada de agua dentro del tubo pesara exactamente una onza. Esto permitía al usuario determinar fácilmente la profundidad del agua correspondiente a la nieve pesando el muestreador lleno. El muestreador de Clyde estaba hecho de aluminio, en lugar de acero, lo que reducía su peso en dos tercios. ^{[ 38 ] [ 40 ]} En 1935, el Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos estandarizó la forma del muestreador de nieve, modularizándolo para que se pudieran agregar secciones adicionales para muestrear nieve profunda. Este se conoce ahora como el "muestreador de nieve federal". ^{[ 38 ]}

En 1938, Gerald Seligman , Tom Hughes y Max Perutz visitaron el Jungfraujoch para tomar lecturas de temperatura; su objetivo era estudiar la transición de la nieve a firn y luego a hielo con creciente profundidad. Cavaron pozos de hasta 20 m de profundidad a mano, y también perforaron agujeros con barrenas de dos diseños diferentes, incluyendo uno basado en el consejo proporcionado por Hans Ahlmann. ^{[ 37 ] [ 48 ]} En 1948, Perutz regresó al Jungfrau, liderando un proyecto para investigar el flujo glaciar en el Jungfraufirn . El plan era perforar un agujero hasta el lecho del glaciar, colocar un tubo de acero en el agujero y luego volver a visitarlo durante los siguientes dos años para medir la inclinación del tubo a varias profundidades. Esto determinaría cómo variaba la velocidad del flujo de hielo con la profundidad por debajo de la superficie del glaciar. General Electric fue contratada para diseñar el elemento calefactor eléctrico para la punta del taladro, pero se retrasaron en la entrega; Perutz tuvo que recoger el paquete en la consigna de la estación Victoria cuando salía del Reino Unido hacia Suiza. El paquete estaba encima de otras maletas en el tren que salía de Calais , y al tirar de una maleta, Perutz lo tiró accidentalmente por la ventana del tren. Uno de los miembros de su equipo regresó a Calais y organizó a los Boy Scouts locales para que buscaran el paquete en las vías, pero nunca se recuperó. Cuando Perutz llegó al Observatorio Sphinx (la estación de investigación en el Jungfraujoch ), el director de la estación le aconsejó que contactara con Edur AG, una empresa manufacturera en Berna ; ^{[ nota 3 ]} Edur fabricaba herramientas electrotérmicas para perforar barriles de cerveza y pudieron fabricar rápidamente una punta de taladro satisfactoria. Perutz regresó con la nueva punta de taladro y descubrió que sus dos estudiantes de posgrado, a quienes había dejado aprendiendo a esquiar mientras él iba a Berna, se habían roto las piernas. Logró persuadir a André Roch , quien entonces trabajaba en el Instituto de Investigación de Nieve y Avalanchas de Weissfluhjoch , para que se uniera al proyecto, y también se enviaron más estudiantes de Cambridge. ^{[ 24 ] [ 51 ] [ 49 ]}

El elemento calefactor, formado por tres bobinas de tantalio horneadas en arcilla resistente al calor, se atornilló al extremo del tubo de acero que revestiría el agujero, y se instaló un trípode para suspender la perforadora sobre el agujero. El elemento generaba 2,5  kW a 330 V y se alimentaba mediante un cable que recorría el tubo de acero. Estaba conectado a la red eléctrica del Observatorio Sphinx mediante un cable tendido sobre la nieve. La perforación comenzó en julio de 1948, y después de dos semanas se perforó con éxito el agujero hasta el lecho del glaciar a una profundidad de 137 m. Hubo algunos retrasos adicionales: en dos ocasiones hubo que sacar el tubo del agujero: una vez para retirar una llave inglesa que se había caído y otra porque el elemento calefactor se quemó. Se tomaron lecturas del inclinómetro en agosto y septiembre de 1948, y de nuevo en octubre de 1949 y septiembre de 1950; Los resultados mostraron que el pozo se curvaba hacia adelante con el paso del tiempo, lo que implica que la velocidad del hielo disminuía desde la superficie hacia el lecho. ^{[ 24 ] [ 51 ] [ 49 ]}

También en 1948, el Instituto Ártico de América del Norte patrocinó una expedición al glaciar Seward en el Yukón , Canadá, liderada por Robert P. Sharp. El objetivo de la expedición era medir la temperatura del glaciar a varias profundidades bajo la superficie, y se utilizó un taladro electrotérmico para crear los pozos donde se desplegaron los termómetros. Los agujeros se perforaron con tubería de aluminio hasta una profundidad máxima de 25  pies, y por debajo de esa profundidad se utilizó el taladro. La broca era un punto caliente eléctrico, con la corriente transportada por un cable grueso a través de la tubería de perforación; el otro conductor era la propia tubería. El diseño del taladro demostró ser eficaz, y el agujero más profundo alcanzado fue de 204  pies; Sharp consideró que habría sido fácil perforar agujeros mucho más profundos si hubiera sido necesario. La expedición regresó al glaciar en 1949 con el mismo equipo, perforando más agujeros, con una profundidad máxima de 72  pies. ^{[ 52 ]}

La Expedición Polar Francesa (EPF) envió varias expediciones a Groenlandia a finales de la década de 1940 y principios de la de 1950. En 1949, se convirtieron en el primer equipo en recuperar un núcleo de hielo ; en el Campamento IV, se utilizó un taladro térmico para perforar un agujero de 50 m y obtener un  núcleo de hielo de 8 cm de diámetro. Al año siguiente, se extrajeron más núcleos en Groenlandia, en el Campamento VI, Milcent y la Estación Central; en tres de ellos se utilizó un taladro térmico. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

En 1949 , Xavier Ract-Madoux y L. Reynaud, que realizaban un estudio del Mer de Glace para Électricité de France con el fin de determinar si podía utilizarse como fuente de energía hidroeléctrica, desplegaron un taladro electrotérmico en los Alpes. Los experimentos realizados en 1944 habían demostrado la ineficacia del uso de explosivos para abrir túneles a través del hielo; si bien se abrieron algunos pasajes hacia el interior del glaciar mediante excavación, estos se cerraron en cuestión de días debido a la presión y la plasticidad del hielo, que anulaban cualquier intento de apuntalar los túneles con madera. En el verano de 1949, Ract-Madoux y Reynaud regresaron al glaciar con un taladro térmico que consistía en una resistencia de 1 m de longitud enrollada en forma de cono, con un diámetro máximo de 50  mm. Este taladro estaba suspendido de un cable mediante un trípode sobre el pozo y, en condiciones ideales, era capaz de perforar 24 m en una hora. ^{[ 55 ] [ 41 ]}

En el verano de 1951, Robert Sharp del Instituto Tecnológico de California replicó el experimento de flujo glaciar de Perutz, utilizando un taladro térmico con punta de punta caliente, en el glaciar Malaspina en Alaska. El agujero fue revestido con un tubo de aluminio; el glaciar en ese punto tenía 595 m de espesor, pero el agujero se detuvo a 305 m porque la punta caliente dejó de funcionar. ^{[ 56 ]} Ese mismo verano, Peter Kasser construyó un taladro térmico basado en el diseño de Calciati en el Instituto de Ingeniería Hidráulica y Movimiento de Tierras de la Universidad Técnica de Zúrich (ETH Zúrich). El taladro fue diseñado para ayudar a colocar estacas en los glaciares para medir las tasas de ablación; algunos glaciares alpinos pierden hasta 15 m de hielo en un solo año, por lo que los agujeros debían tener unos 30 m de profundidad para incrustar estacas que pudieran durar lo suficiente para ser útiles. Una caldera calentaba el agua a más de 80  °C, y una bomba la hacía circular por tuberías hasta la punta de un taladro metálico, para luego devolverla a la caldera. Se utilizaba etilenglicol como aditivo anticongelante para reducir el riesgo de que el agua enfriada se congelara antes de regresar a la caldera. El taladro se probó por primera vez en el glaciar Aletsch en 1951, donde se perforaron 180 m de agujeros a una velocidad media de 13 m/h, y posteriormente se utilizó ampliamente en los Alpes. En 1958 y 1959 se utilizó en Groenlandia Occidental en la Expedición Glaciológica Internacional de Groenlandia (EGIG), parte del Año Geofísico Internacional . ^{[ 57 ] [ 58 ]}

Se realizaron varios intentos para perforar agujeros en el glaciar Saskatchewan y revestirlos con tubería de aluminio para estudios de inclinómetro. La perforadora era una Hotpoint eléctrica. En 1952 se intentó perforar tres agujeros; todos fueron abandonados, a profundidades de entre 85 y 155  pies, debido a fallas en el equipo o a que la Hotpoint dejó de poder penetrar más. Un agujero de 395  pies de profundidad se perdió al año siguiente, en parte debido al movimiento del hielo que lo comprimió; en 1954 se abandonaron dos agujeros más a 238  y 290  pies. Se colocaron tres juegos de revestimiento: en el agujero más profundo de 1952 y en los dos agujeros de 1954. Una de las tuberías de 1954 se perdió por una fuga de agua, pero se tomaron medidas de las demás; la tubería de 1952 se volvió a inspeccionar en 1954. ^{[ 59 ]}

El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. amplió enormemente sus actividades en Alaska durante la Segunda Guerra Mundial , y se crearon varias organizaciones internas para abordar los problemas que encontraron. Se estableció un laboratorio de suelos, que investigaba los problemas de congelación en las pistas de aterrizaje, en Boston como parte de la División de Nueva Inglaterra del Cuerpo; se convirtió en una entidad separada a mediados de la década de 1940, llamada Laboratorio de Efectos de la Escarcha (FEL). Una División de Permafrost separada, con sede en St. Paul, Minnesota, se estableció en enero de 1945. ^{[ 60 ]} A petición de la División de Oceanografía de la Armada de los EE. UU., ^{[ 61 ]} el FEL comenzó las pruebas de mecánica del hielo en 1948 con la intención de crear un kit portátil que pudiera usarse para perforar y extraer núcleos de hielo y medir las propiedades del hielo en el campo. ^{[ 60 ] [ 62 ]} La Armada preveía que el kit fuera lo suficientemente ligero como para transportarlo en un avión pequeño que pudiera aterrizar en el hielo, de modo que el kit pudiera desplegarse rápida y fácilmente. ^{[ 61 ]} El resultado fue el Kit de Prueba de Mecánica del Hielo, descrito por FEL en un artículo de 1950, que fue utilizado en el campo por la Armada y también por algunos investigadores científicos. El kit incluía una barrena capaz de producir núcleos de 3 pulgadas de diámetro. ^{[ 60 ] [ 62 ]} Los investigadores de FEL descubrieron que la base del barril del núcleo tenía que ser ligeramente cónica para que los recortes se movieran hacia el exterior del barril del núcleo, donde podían ser transportados por las espiras de la barrena; sin esto, los recortes se acumularían dentro del barril del núcleo, alrededor del núcleo, y bloquearían el progreso posterior. ^{[ 63 ]} El mismo estudio también evaluó diseños de barrenas sin núcleo y determinó que un ángulo de holgura de 20° producía una buena acción de corte con poca fuerza descendente requerida. Se encontró que tanto los bordes de corte gruesos como delgados eran efectivos. Se observó que en condiciones de frío extremo, los fragmentos de hielo caían hacia atrás del taladro al retirarlo del agujero, lo que dificultaba el avance. Por ello, se añadió un pequeño deflector cerca del borde de corte: los fragmentos podían subir, pero no podían caer hacia abajo. ^{[ 64 ] [ 65 ]} Cuando se descubrió que el taladro sin núcleo tendía a doblarse fácilmente y atascarse en el agujero, mientras que el taladro con núcleo no sufría este problema, se detuvo el desarrollo del taladro sin núcleo y el kit de prueba final solo incluyó el taladro con núcleo. ^{[ 66 ]}

Mientras tanto, en 1949, se estableció otra organización del Ejército dedicada a la nieve y el hielo: el Centro de Investigación de Nieve, Hielo y Permafrost (SIPRE). SIPRE tuvo su sede en Washington al principio, pero pronto se trasladó a St. Paul, y luego en 1951 a Wilmette, Illinois , en las afueras de Chicago. ^{[ 67 ]} En 1953, FEL se fusionó con la división de Permafrost para formar el Laboratorio de Construcción Ártica y Efectos de Escarcha (ACFEL). ^{[ 68 ]} En la década de 1950, SIPRE produjo una versión modificada del taladro de ACFEL; ^{[ nota 4 ]} esta versión se conoce generalmente como el taladro de SIPRE. ^{[ 69 ] [ 70 ]} Fue probado en la isla de hielo T-3 en el Ártico, que fue ocupada por personal de investigación canadiense y estadounidense durante gran parte del período de 1952 a 1955. ^{[ 71 ] [ 70 ]} El barrena SIPRE ha permanecido ampliamente utilizado desde entonces, a pesar del desarrollo posterior de otros barrenas que abordaron las debilidades en el diseño SIPRE. ^{[ 72 ] [ 69 ]} El barrena produce núcleos de hasta aproximadamente 0,6 m; son posibles recorridos más largos, pero dan lugar a la acumulación de recortes excesivos por encima del cañón, lo que corre el riesgo de atascar el barrena en el agujero cuando se extrae. Originalmente fue diseñado para ser operado manualmente, pero a menudo se ha utilizado con accionamientos motorizados. Se proporcionaron cinco varillas de extensión de 1 m con el kit de barrena estándar; se podían agregar más según fuera necesario para agujeros más profundos. ^{[ 69 ]}

El uso de equipos de perforación rotatorios convencionales para perforar en hielo comenzó en 1950, y varias expediciones emplearon este método ese año. La EPF perforó pozos de 126 m y 151 m, en el Campamento VI y la Estación Centrale respectivamente, con un equipo rotatorio, sin fluido de perforación; se extrajeron testigos de ambos pozos. Se perforó un pozo de 30 m de profundidad con un émbolo de una tonelada, que produjo un orificio de 0,8 m de diámetro, lo que permitió bajar a un hombre al interior para estudiar la estratigrafía. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

La perforación térmica de Ract-Madoux y Reynaud en el Mer de Glace en 1949 se vio interrumpida por grietas, morrenas o bolsas de aire, por lo que cuando la expedición regresó al glaciar en 1950 cambiaron a la perforación mecánica, con un taladro rotatorio accionado por motor que usaba una barrena como broca, y completaron un agujero de 114 m, antes de llegar al lecho del glaciar en cuatro lugares diferentes, el más profundo de los cuales era de 284 m, una profundidad récord en ese momento. ^{[ 55 ] [ 41 ]} Las barrenas eran similares en forma a la barrena de Blümcke y Hess de la parte de la parte del siglo, y Ract-Madoux y Reynaud hicieron varias modificaciones al diseño en el transcurso de su expedición. ^{[ 55 ] [ 41 ]} Los intentos de cambiar a diferentes brocas para penetrar el material de morrena que encontraron no tuvieron éxito, y en estos casos se comenzó un nuevo agujero. Al igual que con Blümcke y Hess, una bolsa de aire que impedía que el agua eliminara los recortes de hielo resultaba fatal para la perforación y, por lo general, llevaba al abandono del pozo. En algunos casos, era posible eliminar un tapón de hielo inyectando agua caliente en el pozo. ^{[ 73 ] [ 41 ]} La noche del 27 de agosto de 1950, un flujo de lodo cubrió el sitio de perforación, sepultando el equipo; el equipo tardó ocho días en liberar el equipo y reanudar la perforación. ^{[ 74 ]}

En 1950, una expedición a la isla de Baffin , liderada por P. D. Baird del Instituto Ártico, empleó perforación térmica y rotatoria. La perforadora térmica contaba con dos métodos diferentes para calentar la punta de aluminio: una unidad de calentamiento comercial y otra diseñada específicamente para este fin.  Tras experimentar con distintos métodos, se alcanzó una profundidad de 70 pies. El equipo de perforación rotatoria incluía una broca de extracción de núcleos con dientes de sierra y ranuras en espiral para facilitar el paso de los fragmentos de hielo hacia arriba. Los núcleos se recuperaban congelados dentro del tubo de acero y se extraían calentando brevemente el tubo con los gases de escape del motor de la perforadora rotatoria. ^{[ 75 ]}

En abril y mayo de 1950, la Expedición Antártica Noruego-Británico-Sueca utilizó una perforadora rotativa sin fluido de perforación para perforar agujeros para medir la temperatura en la Plataforma de Hielo Quar , hasta una profundidad máxima de 45 m. En julio se inició la perforación para obtener un núcleo de hielo profundo; el progreso se detuvo a los 50 m a finales de agosto debido a las condiciones estacionales. El agujero se extendió a 100 m cuando se reanudó la perforación. Se descubrió que la broca mineral estándar se atascaba con el hielo con mucha facilidad, por lo que se eliminó un diente sí y otro no, lo que mejoró el rendimiento. La obtención de los núcleos de hielo aumentó considerablemente el tiempo necesario para la perforación: una perforación típica requería aproximadamente una hora para bajar la sarta de perforación al agujero, haciendo una pausa después de bajar cada tubo para enroscar otro en la parte superior de la sarta; luego unos minutos de perforación; y luego una o más horas para sacar la sarta, desenroscando cada tubo de perforación por turno. Los núcleos eran extremadamente difíciles de recuperar del barril de extracción y eran de muy mala calidad, consistiendo en fragmentos de hielo. ^{[ 53 ]}

En 1950, Maynard Miller llevó un equipo de perforación rotativa de más de 7 toneladas al glaciar Taku y perforó múltiples agujeros, tanto para investigar el flujo glaciar colocando un tubo de aluminio en un pozo y midiendo la inclinación del tubo con la profundidad a lo largo del tiempo, como lo había hecho el equipo de Perutz en el Jungfraufirn, como para medir la temperatura y extraer núcleos de hielo, principalmente de 150 a 292  pies de profundidad. Miller usó agua para enjuagar los recortes del agujero, pero también probó la eficiencia de la perforación en un agujero seco y con varias brocas de barrena diferentes. ^{[ 53 ] [ 24 ] [ 76 ]} En 1952 y 1953, Miller usó un taladro manual en el glaciar Taku para perforar núcleos hasta unos pocos metros de profundidad; este era un taladro dentado sin paletas para eliminar los recortes, un diseño que se ha encontrado que es poco eficiente, ya que los recortes interfieren con la acción de perforación continua de los dientes. ^{[ 77 ]}

En 1956 y 1957, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos utilizó una perforadora rotativa para extraer núcleos de hielo en el Sitio 2 de Groenlandia, como parte de su Programa de Investigación y Desarrollo en Groenlandia. La perforadora se instaló en el fondo de una zanja de 4,5 m, con un mástil de 11,5 m que permitía el uso de tuberías de 6 m y barriles de extracción de núcleos. Se instaló un compresor de aire para eliminar los fragmentos de hielo mediante circulación de aire; este producía aire que podía alcanzar los 120  °C, por lo que, para evitar que las paredes del agujero y el núcleo de hielo se derritieran, se instaló un intercambiador de calor que enfriaba el aire a 12  °C de la temperatura ambiente. Los núcleos recuperados se encontraban en bastante buen estado, y aproximadamente el 50 % de la profundidad perforada presentaba núcleos intactos. A los 296 m se decidió perforar sin extracción de testigos para alcanzar una mayor profundidad más rápidamente (ya que la perforación sin extracción de testigos no requería viajes de ida y vuelta lentos para extraer los testigos), y comenzar a extraer testigos nuevamente una vez que el pozo alcanzara los 450 m. Se utilizó una broca tricónica para la perforación sin extracción de testigos, pero pronto se atascó y no se pudo liberar. El pozo se abandonó a los 305 m. El verano siguiente se comenzó un nuevo pozo en la misma zanja, utilizando nuevamente circulación de aire para eliminar los detritos. La vibración de la broca y del tubo de extracción de testigos provocó que los testigos se rompieran durante la perforación, por lo que se agregó un collar de perforación pesado a la sarta de perforación, justo encima del tubo de extracción de testigos, lo que mejoró la calidad de los testigos. A una profundidad de 305 m se detuvo la extracción de testigos y el pozo continuó hasta los 406,5 m, con dos testigos más recuperados a los 352 m y 401 m. ^{[ 78 ]}

Otro proyecto SIPRE, esta vez en combinación con el IGY, utilizó una plataforma rotatoria idéntica a la utilizada en el Sitio 2 para perforar en la Estación Byrd en la Antártida Occidental. La perforación duró desde el 16 de diciembre de 1957 hasta el 26 de enero de 1958, con revestimiento hasta 35 m y núcleos recuperados hasta 309 m. El peso total de todo el equipo de perforación fue de casi 46 t. ^{[ 79 ]} En febrero de 1958 el equipo fue trasladado a Little America V , donde se utilizó para perforar un agujero de 254,2 m en la Plataforma de Hielo Ross, a pocos metros del fondo de la plataforma. Se utilizó nuevamente circulación de aire para limpiar los recortes durante la mayor parte del agujero, pero para los últimos metros se utilizó combustible diésel para equilibrar la presión del agua de mar y hacer circular los recortes. Cerca del fondo, el agua de mar comenzó a filtrarse en el agujero. La profundidad final del agujero abierto fue de solo 221 m porque los recortes de hielo del ensanchamiento del agujero cayeron al fondo y formaron un tapón de aguanieve que no pudo ser eliminado antes del final de la temporada. ^{[ 80 ]}

La colocación de estacas de ablación podría requerir la perforación de cientos de agujeros; y si se utilizan estacas cortas, es posible que sea necesario volver a perforar los agujeros periódicamente. En la década de 1950, la perforación por percusión todavía se utilizaba en algunos proyectos; un estudio de balance de masas en el Hintereisferner en 1952 y 1953 comenzó con una broca cincel para perforar los agujeros de las estacas, pero obtuvieron una broca dentada del personal de geofísica de la LMU de Múnich que les permitió perforar 1,5 m en 10 a 15 minutos. ^{[ 81 ]}

En los veranos de 1958 y 1959, el Instituto de Geografía de la Academia de Ciencias Soviética (IGAS) envió una expedición a la Tierra de Francisco José, en el Ártico ruso. La perforación se realizó con una plataforma rotatoria convencional, utilizando circulación de aire. Se perforaron varios pozos, de 20 a 82 m de profundidad, en el casquete glaciar de Churlyenis; se recuperaron testigos en tramos de 1 a 1,5 m, pero generalmente se dividían en segmentos de 0,2 a 0,8 m. En varias ocasiones, la perforadora se atascó cuando la condensación de la circulación de aire se congeló en las paredes del pozo. Para liberarla, se vertieron de 3 a 5  kg de sal de mesa en el pozo y se esperó; la perforadora se liberó en 2 a 10 horas. ^{[ 82 ]}

En 1955, Électricité de France regresó al Mer de Glace para realizar estudios adicionales, esta vez utilizando lanzas que podían rociar agua caliente. Se perforaron múltiples agujeros hasta la base del glaciar; las lanzas también se utilizaron para despejar túneles enteros bajo el hielo, con el equipo adaptado para rociar el agua caliente a través de diecisiete boquillas simultáneamente. ^{[ 83 ]}

Un equipo de la Universidad de Cambridge excavó un túnel bajo la cascada de hielo de Odinsbre en Noruega en 1955, con la intención de colocar una tubería de 128 m a lo largo del túnel, con el propósito de usar lecturas de inclinómetro desde dentro de la tubería para determinar detalles del movimiento de la cascada de hielo a lo largo del tiempo. ^{[ 84 ]} La tubería se entregó tarde y no llegó a tiempo para ser utilizada en el túnel, que se cerró inesperadamente rápido, ^{[ 84 ] [ 85 ]} por lo que en 1956 se utilizó un taladro térmico para perforar un agujero para la tubería. El taladro tenía una cabeza de 5 pulgadas de diámetro, con el agua de deshielo fluyendo hacia el exterior de la cabeza del taladro en lugar de drenarse a través de un agujero. La cabeza del taladro era cónica, lo que maximizaba el tiempo que el agua de deshielo pasaba fluyendo sobre el hielo, aumentando así la transferencia de calor al hielo. También aumentó la superficie metálica para la transferencia de calor. Dado que se sabía que los taladros electrotérmicos corrían el riesgo de fundirse al encontrar tierra o material rocoso, se incorporó un termostato al diseño. La vaina del cabezal de perforación era separable, para que fuera más rápido reemplazar el elemento calefactor si fuera necesario. Tanto la vaina como el elemento calefactor estaban fundidos en aluminio; se consideró el cobre, pero se descartó porque la película de óxido de cobre que se formaría rápidamente una vez que la perforadora estuviera en uso reduciría significativamente la eficiencia de transferencia de calor. ^{[ 86 ]} En el laboratorio, la perforadora funcionó con una eficiencia del 93%, pero en el campo se encontró que las juntas de la tubería no eran impermeables; el agua que se filtraba en la tubería era continuamente hervida por el calentador, y la tasa de penetración se redujo a la mitad. La perforadora se instaló en una pendiente de la cascada de hielo que estaba a 24° de la horizontal; el pozo era perpendicular a la superficie del hielo. La tasa de penetración disminuyó periódicamente por un tiempo, pero se podía recuperar moviendo la tubería hacia arriba y hacia abajo o girándola; se especuló que los escombros en el hielo reducirían la tasa de penetración, y el movimiento de la tubería favorecía que los escombros fluyeran lejos de la cara del cabezal de perforación. Se alcanzó el lecho rocoso a una profundidad de 129  pies; Se asumió que se trataba de roca madre una vez que 14 horas de perforación no produjeron ningún avance adicional en el pozo. Al igual que con el túnel, las expediciones posteriores no pudieron encontrar el agujero; más tarde se descubrió que la naturaleza de la cascada de hielo era tal que el hielo en esa parte de la cascada queda enterrado por hielo adicional que cae desde arriba. ^{[ 87 ]}

Un gran yacimiento de cobre bajo el glaciar Salmon , en Alaska, llevó a la compañía minera Granduc Mines a perforar pozos exploratorios en 1956. W. H. Mathews, de la Universidad de Columbia Británica, convenció a la compañía para que permitiera el revestimiento de los pozos con el fin de realizar estudios topográficos. Se utilizó un taladro térmico, ya que el sitio de perforación solo era accesible en invierno y primavera, y el agua no habría estado fácilmente disponible. Se perforaron un total de seis pozos; uno, a 323 m, no alcanzó el lecho rocoso, pero los demás, desde 495 m hasta 756 m, penetraron el glaciar. El punto caliente se dejaba reposar en el fondo del pozo durante una hora con el cable flojo; cada hora se tensaba el cable restante y se medía el avance. Esto provocó que el pozo quedara demasiado torcido para continuar, por lo que posteriormente  se añadió un tubo de 6 metros (20 pies) al punto de perforación, lo que mantuvo el pozo mucho más recto, aunque se observó que, una vez desviado, tendía a alejarse cada vez más de la vertical. El pozo de 495 metros (495 m) fue el que se revistió con el tubo de aluminio. Se tomaron mediciones con inclinómetro en mayo y agosto de 1956; una visita al glaciar en el verano de 1957 reveló que el tubo se había obstruido con hielo y no se pudieron tomar más lecturas. ^{[ 88 ]}

Entre 1957 y 1962, Ronald Shreve y RP Sharp, del Caltech, perforaron seis agujeros en el glaciar Blue, utilizando un taladro electrotérmico. El cabezal del taladro se fijó a la parte inferior de un tubo de aluminio, y al finalizar la perforación, el cable que descendía por el tubo se rompió en una junta de baja resistencia, dejando el taladro en el fondo del agujero, lo que resultó en un agujero revestido con el tubo. Los tubos se inspeccionaron con un inclinómetro tanto al perforarlos como en años posteriores. Con frecuencia, los tubos se encontraban obstruidos con hielo durante la inspección, por lo que se diseñó un pequeño dispositivo de calentamiento que podía bajarse dentro del tubo para descongelar el hielo y así poder tomar las lecturas del inclinómetro. ^{[ 89 ]} Posteriormente, Kamb y Shreve perforaron agujeros adicionales en el glaciar Blue para rastrear la deformación vertical, suspendiendo un cable de acero en el agujero en lugar de revestirlo con un tubo. En años posteriores, para tomar las lecturas del inclinómetro, volvieron a perforar el agujero con un taladro térmico que seguía el cable. Este enfoque permitió una resolución más precisa de los detalles de la deformación que la que era posible con una tubería. ^{[ 90 ]}

A principios de la década de 1950, Henri Bader, entonces en la Universidad de Minnesota , se interesó en la posibilidad de usar la perforación térmica para obtener núcleos de pozos de miles de metros de profundidad. Lyle Hansen le aconsejó que se necesitaría alto voltaje para evitar la pérdida de energía, lo que significaba que se tendría que diseñar un transformador para la perforadora, y Bader contrató a un ingeniero eléctrico para desarrollar el diseño. Permaneció sin usar hasta que en 1958, con Bader y Hansen trabajando en SIPRE, Bader obtuvo una subvención de la NSF para desarrollar una perforadora de núcleos térmicos. ^{[ 91 ] [ 92 ]} Fred Pollack fue contratado como consultor para trabajar en el proyecto, y Herb Ueda , quien se unió a SIPRE a finales de 1958, se unió al equipo de Pollack. ^{[ 91 ]} El diseño original del transformador se usó en la nueva perforadora, ^{[ 92 ]} que incluía un barril de núcleo de 10  pies de largo, pesaba 900  libras y tenía 30  pies de largo. ^{[ 93 ]} Fue probado de julio a septiembre de 1959 en Groenlandia, en Camp Tuto , cerca de la Base Aérea Thule , pero solo perforó un total de 89 pulgadas en tres meses. Pollack se fue cuando el equipo regresó de Groenlandia, y Ueda asumió el liderazgo del equipo. ^{[ 91 ]}

En 1958, el equipo de Cambridge que había colocado una tubería en la cascada de hielo de Odinsbre en 1956 regresó a Noruega, esta vez para colocar una tubería en el glaciar Austerdalsbre . Un defecto de la perforación de Odinsbre fue el calor desperdiciado en el agua que se acumulaba en la tubería; se consideró impracticable evitar que el agua entrara en la tubería, por lo que el nuevo diseño incluyó una cámara hermética detrás del elemento calefactor para separarlo de cualquier agua que pudiera acumularse. Como antes, se incluyó un termostato. La perforación funcionó con total éxito, con una tasa de penetración promedio de poco menos de 6 m/h. Cuando el agujero alcanzó los 397 m, la perforación se detuvo, ya que esta era la longitud de la tubería disponible, aunque no se había alcanzado el lecho rocoso. ^{[ 94 ]} El verano siguiente se perforaron dos agujeros más en Austerdalsbre, utilizando perforadoras adaptadas del año anterior. Los nuevos cabezales de perforación tenían 3,2 pulgadas y 3,38 pulgadas de diámetro, y los diseños eran similares: una vaina permitía un reemplazo más fácil del elemento, y se incluyó un termostato. Se acoplaron 32,5  pies de tubo de aluminio detrás del cabezal de perforación, con discos metálicos de 3,2 pulgadas de diámetro atornillados en el punto medio y en el extremo superior. Esto logró mantener el pozo recto. La broca de 3,2 pulgadas se utilizó hasta una profundidad de 460  pies, momento en el que una fuga de agua dañó el cabezal. La broca de 3,38 pulgadas llevó el pozo a 516  pies, pero el avance se ralentizó enormemente, probablemente debido a los escombros en el hielo, y el pozo fue abandonado. Se inició un segundo pozo con la broca de 3,38 pulgadas, que logró alcanzar la roca madre a 327  pies, pero el termostato falló y, tras algunas dificultades, se extrajo la broca del pozo para descubrir que la fundición de aluminio se había derretido y la parte inferior del cabezal permaneció en el pozo. ^{[ 95 ]}

Una expedición canadiense al glaciar Athabaska en las Montañas Rocosas canadienses, en el verano de 1959, probó tres taladros térmicos. El diseño se basó en el diseño de taladro de R.L. Shreve y utilizó un elemento calefactor comercial originalmente destinado a cocinas eléctricas. Se adquirieron tres de estos elementos calefactores; dos se cortaron a longitudes de 19 ohmios y uno a una longitud de 16 ohmios. Se enrollaron en espiral y se fundieron en cobre, antes de ensamblarlos en una forma que pudiera usarse para perforar. El taladro estaba hecho de un tubo con un diámetro exterior de 2 pulgadas y medía 48 pulgadas de largo. La temperatura máxima de diseño para la vaina de acero del calentador era de 1500  °F; dado que se determinó que la temperatura normal de funcionamiento sería muy inferior a esta, la potencia se aumentó a más de 36 vatios por pulgada. ^{[ 96 ]}

El taladro de 16 ohmios se quemó a 60  pies de profundidad; se descubrió que se había sobrecalentado. Uno de los taladros de 19 ohmios falló en una de las uniones soldadas del taladro con el cable que conduce a la superficie. El otro perforó dos agujeros, a 650  pies y 1024  pies, alcanzando una velocidad máxima de perforación de 11,6 m/h. La eficiencia del taladro fue de aproximadamente el 87 % (considerándose una eficiencia del 100 % la velocidad obtenida cuando toda la energía se destina a derretir el hielo). Además, se ensamblaron en el campo otros dos taladros Hotpoint, con un diseño diferente. Se perforaron un total de cinco agujeros; los otros dos alcanzaron 250  pies y 750  pies. ^{[ 97 ]}

Un estudio del Hintereisferner a principios de la década de 1960 requirió la colocación de estacas en agujeros perforados a mano para medir la pérdida de hielo. Dado que se podían perder hasta 7 m de hielo por año, a veces era necesario volver a perforar los agujeros a mitad de año. Para evitar esto, F. Howorka desarrolló un taladro de vapor manual. Se utilizaron dos mangueras, una dentro de la otra, para reducir la pérdida de calor, y se acopló un tubo guía de 2 m de longitud a la manguera interior en el extremo, para mantener la perforación recta. Se utilizó una varilla de latón como punta de perforación; la manguera interior pasaba a través del tubo y la varilla, y se acopló una boquilla en el extremo de la varilla. El taladro podía perforar un agujero de 8 m en 30 minutos; un cartucho de butano duraba unos 110 minutos, lo que permitía perforar tres agujeros. ^{[ 103 ]}

Un taladro de vapor portátil para colocar estacas de ablación fue diseñado por Steven Hodge a finales de la década de 1960. Un taladro de vapor noruego basado en el diseño de Howorka de 1965 había sido obtenido por la Oficina del Proyecto Glaciar de la División de Recursos Hídricos del Servicio Geológico de los Estados Unidos para plantar estacas en el glaciar South Cascades en Washington; Hodge tomó prestado el taladro para instalar estacas de ablación en el glaciar Nisqually, pero descubrió que era demasiado frágil y también demasiado difícil de manejar para llevarlo al glaciar en una mochila. ^{[ 104 ]} El diseño de Hodge usaba propano y tenía la forma de una caja de aluminio, con el tanque de propano en la parte inferior y la caldera encima. Se podía extender una chimenea desde el taladro para mejorar la ventilación, y una abertura lateral ventilaba los gases del quemador. Al igual que con el diseño de Howorka, se usaban una manguera interior y otra exterior para fines de aislamiento. Las pruebas revelaron que un simple orificio frontal en la boquilla no daba los resultados más eficientes; Se hicieron agujeros adicionales en la boquilla para distribuir el rocío uniformemente sobre la superficie del hielo. ^{[ 105 ]} Se construyeron dos copias del taladro; una se usó en el glaciar South Cascades en 1969 y 1970 y en los glaciares Gulkana y Wolverine en Alaska en 1970; la otra fue utilizada por Hodge en el glaciar Nisqually en 1969, en el hielo marino en Barrow, Alaska en 1970, y en el glaciar Blue en 1970. Las tasas de perforación típicas fueron de 0,55 m/min, con un diámetro de taladro de 1 pulgada. Se probó una boquilla de 2 pulgadas de diámetro; perforó a 0,15 m/min. Fue eficaz en hielo con inclusiones de arena y roca. En condiciones árticas, con temperaturas del aire inferiores a −35  °C, se observó que el vapor se enfriaba hasta convertirse en agua y formaba un tapón de hielo antes de llegar a la punta de la perforadora, pero esto podía evitarse haciendo funcionar la perforadora en interiores para calentar primero el equipo. ^{[ 106 ]}

En 1961, ACFEL y SIPRE se fusionaron para formar una nueva organización, el Laboratorio de Investigación e Ingeniería de Regiones Frías (CRREL). ^{[ 107 ]} Posteriormente, el personal de CRREL realizó algunas modificaciones menores al sinfín de SIPRE, por lo que a veces también se le conocía como el sinfín de CRREL. ^{[ 72 ]}

El proyecto de perforación térmica SIPRE regresó al Campamento Tuto en 1960, logrando  una penetración de aproximadamente 40 pies con la perforadora revisada. El proyecto se trasladó al Campamento Century de agosto a diciembre de 1960, regresando en 1961, cuando lograron alcanzar más de 535 pies, momento en el que la perforadora se atascó. En 1962 se hicieron intentos infructuosos para recuperar la perforadora, por lo que se comenzó un nuevo pozo, que alcanzó los 750 pies. El pozo fue abandonado cuando se perdió parte de la perforadora. En 1963, la perforadora térmica alcanzó aproximadamente 800 pies, y el pozo se extendió a 1755  pies en 1964. ^{[ 108 ]} Para evitar el cierre del pozo, se utilizó una mezcla de gasóleo y tricloroetileno como fluido de perforación. ^{[ 93 ]}

Los continuos problemas con la perforadora térmica obligaron a CRREL a abandonarla y optar por una perforadora electromecánica a menos de 1755  pies de profundidad. Resultaba difícil extraer el agua de deshielo del pozo, lo que a su vez reducía la transferencia de calor del elemento calefactor anular. Se presentaron problemas con la rotura de los conductores eléctricos del cable de suspensión blindado y con fugas en el sistema de cabrestante hidráulico. El fluido de perforación causó la dificultad más grave: era un disolvente potente que eliminaba un compuesto inhibidor de la corrosión utilizado en el cable. Los residuos de este compuesto se depositaban en el fondo del pozo, impidiendo la fusión y obstruyendo la bomba que extraía el agua de deshielo. ^{[ 93 ]}

Para continuar perforando en Camp Century, CRREL utilizó un taladro electromecánico suspendido por cable. El primer taladro de este tipo había sido diseñado para la perforación de minerales por Armais Arutunoff ; fue probado en 1947 en Oklahoma, pero no tuvo un buen desempeño. ^{[ 109 ] [ 110 ]} CRREL compró una unidad reacondicionada a Arutunoff en 1963 por $10,000,. ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]} y la llevó a las oficinas de CRREL en Hanover, New Hampshire. ^{[ 109 ] [ 110 ]} Fue modificado para perforar en hielo y llevado a Camp Century para la temporada de 1964. ^{[ 109 ] [ 110 ]} El taladro no necesitaba un dispositivo antitorsión; el cable blindado estaba formado por dos cables cada uno retorcido en direcciones opuestas, por lo que si el cable comenzaba a torcerse proporcionaba su propio antitorsión. ^{[ 112 ]} Para eliminar los recortes, se agregó etilenglicol al agujero con cada viaje; esto disolvió los fragmentos de hielo y el achicador, con etilenglicol diluido, se vació en cada regreso a la superficie. ^{[ 113 ] [ 114 ]} La perforación continuó durante los siguientes dos años, y en junio de 1966 la perforadora EM extendió el agujero hasta el fondo del casquete glaciar a 1387 m, perforando a través de una banda limosa a 1370 m de profundidad, y luego extendiendo el agujero debajo del hielo hasta 1391 m. El material subglacial incluía una mezcla de rocas y till congelado, y era aproximadamente 50–60% hielo. Se tomaron mediciones de inclinómetro, y cuando el agujero fue excavado y reabierto en 1988, nuevas mediciones de inclinómetro permitieron determinar la velocidad del flujo de hielo a diferentes profundidades. Se descubrió que los 229 m inferiores del hielo, que datan de la glaciación de Wisconsin , se movían cinco veces más rápido que el hielo que estaba por encima, lo que indica que el hielo más antiguo era mucho más blando que el hielo superior. ^{[ 112 ]}

En 1963, CRREL construyó una perforadora térmica de núcleos poco profundos para el Departamento de Minas y Estudios Técnicos de Canadá . La perforadora fue utilizada por WSB Paterson para perforar en el casquete polar de la isla Meighen en 1965, y la retroalimentación de Paterson llevó a dos versiones revisadas de la perforadora construidas en 1966 para la Expedición Nacional Australiana de Investigación Antártica (ANARE) y el Programa de Investigación Antártica de EE. UU. La perforadora fue diseñada para ser utilizada tanto en glaciares templados como en regiones polares más frías; las tasas de perforación en hielo templado eran tan altas como 2,3 m/h, hasta 1,9 m/h en hielo a 28  °C. La perforadora podía obtener un núcleo de 1,5 m en una sola pasada, con una cámara sobre el barril del núcleo para contener el agua de deshielo producida por la perforadora. ^{[ 115 ]} En la temporada de perforación antártica de 1967-1968, CRREL perforó cinco agujeros con este diseño; cuatro a una profundidad de 57 m, y uno a 335 m. Los núcleos estaban destrozados entre los 100 m y los 130 m, y de mala calidad por debajo de esa profundidad, con numerosas fracturas horizontales espaciadas aproximadamente a 1  cm de distancia. ^{[ 115 ] [ 116 ]}

Una dificultad de la perforación suspendida por cable radica en que, dado que la broca debe apoyarse en el fondo del pozo con cierto peso para que el método de perforación —térmico o mecánico— sea efectivo, existe una tendencia a que la broca se incline hacia un lado, lo que provoca que el pozo se desvíe de la vertical. A mediados de la década de 1960, Haldor Aamot, del CRREL, propuso dos soluciones a este problema. Un enfoque, concebido en 1964, se basaba en la idea de que un péndulo regresa naturalmente a la posición vertical, ya que su centro de gravedad se encuentra por debajo del punto de apoyo. El diseño incluye un punto caliente en la base de la broca con un diámetro determinado; más arriba, en un punto por encima del centro de gravedad, se ubica otro punto caliente en forma de anillo anular alrededor del cuerpo de la broca. Durante la operación, el punto caliente superior, al ser más ancho que el inferior, se apoya en el borde del pozo formado por el punto caliente inferior y lo funde gradualmente. La potencia relativa suministrada a ambos puntos calientes controla la proporción del peso que descansa en cada uno. Se construyó una versión de prueba del taladro en CRREL con un diámetro de 4 pulgadas, y se comprobó que devolvía rápidamente la verticalidad al iniciar la perforación en un pozo inclinado deliberadamente. ^{[ 117 ]} Aamot también desarrolló un taladro que resolvía el problema aprovechando el hecho de que los taladros térmicos operan sumergidos en el agua que derriten. Añadió una sección larga por encima del punto caliente que flotaba en el agua, proporcionando una fuerza hacia la vertical siempre que el taladro estuviera completamente sumergido. Se construyeron y probaron cinco de estos taladros en el campo en agosto de 1967; las profundidades de los pozos oscilaron entre 10 m y 62 m. Todos los taladros se perdieron por el cierre del pozo, ya que se creía que el hielo estaba a unos pocos grados bajo cero; se consideró el uso de un aditivo anticongelante en el pozo, pero no se probó. ^{[ 118 ]}

Un tercer enfoque para abordar el problema fue sugerido por Karl Philberth para su uso en sondas térmicas , las cuales penetran el hielo como un taladro térmico, extendiendo un cable detrás de ellas, pero permitiendo que el hielo se congele, ya que el objetivo es colocar una sonda profundamente en el hielo sin esperar recuperarla. Para sondas destinadas a hielo muy frío, las paredes laterales también se calientan para evitar que la sonda se congele, y en estos casos se requiere una estabilización vertical adicional. Philberth sugirió usar una capa horizontal de mercurio justo encima del punto caliente; si la sonda se inclinaba, el mercurio fluiría hacia el lado más bajo del taladro, transfiriendo calor del punto caliente solo a ese lado y acelerando el calentamiento en ese lado, lo que tendería a revertir la inclinación del pozo. Este enfoque se probó con éxito en el laboratorio para recorridos cortos de las sondas. ^{[ 119 ] [ 120 ]}

En diciembre de 1967, se inició la perforación en la Estación Byrd en la Antártida; al igual que en Camp Century, el pozo se inició con el taladro térmico CRREL, pero tan pronto como se colocó el revestimiento, a 88 m, el taladro electromecánico tomó el relevo. El pozo se extendió a 227 m durante la temporada de perforación de 1967-1968. El equipo regresó al hielo en octubre, y el taladro operó las 24 horas, alcanzando una profundidad de 770 m para el 30 de noviembre. Después de que el pozo alcanzó los 330 m, mostró una desviación persistente y creciente de la vertical, que el equipo no pudo revertir. A finales de 1968, el pozo estaba a 11° de la vertical. La perforación continuó hasta el fondo del casquete polar, que se alcanzó a finales de enero a 2164 m, momento en el que la inclinación era de 15°. Se recuperaron testigos de toda la longitud del pozo, y eran de buena calidad, aunque los testigos entre 400 m y 900 m eran frágiles. Se comprobó que era imposible obtener una muestra del material que se encontraba debajo del hielo; los repetidos intentos finalmente se abandonaron por temor a perder la perforadora. La temporada siguiente se realizaron nuevos intentos, pero la perforadora se atascó y hubo que cortar el cable, abandonando así la perforadora. Las mediciones con inclinómetro en el agujero durante los siguientes 20 años revelaron que había más deformación en el hielo por debajo de los 1200 m de profundidad, correspondiente a la glaciación de Wisconsin, que por encima de ese punto. ^{[ 121 ] [ 122 ]}

Japón comenzó a enviar expediciones de investigación a la Antártida en 1956; el programa general de investigación, Expedición Japonesa de Investigación Antártica (JARE), nombraba cada expedición anual con un número que comenzaba con JARE 1. ^{[ 123 ]} Los proyectos de perforación no se incluyeron en ninguna de las expediciones hasta más de una década después, en parte porque Japón no tenía una estación de investigación en la Antártida. ^{[ 124 ]} En mayo de 1965, un grupo de glaciólogos propuso un programa para las expediciones de 1968 a 1972 que incluía algunas perforaciones; pero debido a las limitaciones de recursos, JARE decidió aplazar el programa de perforación hasta 1971, y JARE 11 estableció un depósito en Mizuho en 1970. ^{[ 125 ]} Como preparación, se diseñaron y construyeron dos perforadoras. ^{[ 124 ]} JARE 140, diseñada por Yosio Suzuki, se basó en los planos de la perforadora térmica CRREL, aunque las dificultades para obtener materiales llevaron a múltiples cambios en el diseño. ^{[ 124 ] [ 126 ]} El otro, diseñado por T. Kimura, jefe del equipo de perforación JARE 12, fue el primer taladro de barrena electromecánico jamás construido. ^{[ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]} JARE XI estableció un depósito en Mizuho en julio de 1970, y en octubre de 1971 JARE XII comenzó a perforar con el nuevo electrotaladro. ^{[ 124 ]} Resultó tener muchos problemas; las aletas de la barrena no movían eficazmente las virutas hacia arriba a la mitad superior del barril de núcleo donde debían almacenarse, y como no había un barril exterior que rodeara la barrena, las virutas frecuentemente obstruían el espacio entre el taladro y la pared del pozo, sobrecargando el motor, a veces después de solo 20 o 30  cm de avance. El taladro también tenía una potencia algo insuficiente, de 100 W. Se atascó a 39 m de profundidad, y los intentos por recuperarlo provocaron su pérdida cuando el cable se soltó de la abrazadera. El taladro térmico, JARE 140, se utilizó para perforar 71 m ese noviembre, pero también se perdió en el pozo. ^{[ 124 ] [ 128 ]} Al año siguiente, JARE XIII llevó un taladro térmico, JARE 140 Mk II; los planes para llevar un nuevo taladro eléctrico tuvieron que abandonarse, ya que resultó imposible encontrar un mecanismo de reducción de engranajes adecuado para solucionar el problema de potencia. ^{[ 129 ]} La perforadora 140 Mk II alcanzó los 105 m el 14 de septiembre de 1972 y luego se atascó; se liberó vertiendo 60 litros de anticongelante en el pozo. La bomba resultó dañada; se reemplazó y se reinició la perforación en noviembre, alcanzando los 148 m el 14 de noviembre, momento en el que la perforadora se atascó nuevamente y se abandonó. Los problemas con estas perforadoras, causados ​​en parte por las bajas temperaturas de la temporada, llevaron a los planificadores de JARE a decidir perforar más tarde en el verano austral y realizar pruebas de campo adicionales antes de volver a perforar en la Antártida. ^{[ 124 ]}

Un equipo islandés que perforaba el glaciar Vatnajökull en 1968 y 1969 con un taladro térmico descubrió que no podía penetrar más allá de los 108 m, probablemente debido a una gruesa capa de ceniza en el glaciar. También les preocupaba la posibilidad de que el agua de deshielo del perforador térmico contaminara la proporción isotópica del núcleo extraído a menor profundidad. Diseñaron dos taladros para abordar estas preocupaciones. Uno era el barrena de perforación SIPRE, con un motor eléctrico acoplado en la parte superior del orificio; esto extendió la profundidad efectiva del barrena de 5 m a 20 m. El otro nuevo diseño era una simplificación del taladro suspendido por cable CRREL. Tenía hélices para transportar los fragmentos de hielo a un compartimento de almacenamiento sobre el tubo del núcleo y fue diseñado para funcionar sumergido en agua, ya que la experiencia de años anteriores había detectado agua en el orificio a partir de los 34 m. La perforadora se utilizó en el verano de 1972 en el glaciar Vatnajökull y penetró las capas de ceniza sin dificultad, pero se presentaron problemas con la perforación, que se atascaba al final de la operación, probablemente debido a la congelación de fragmentos de hielo en el espacio entre la pared del agujero y el cañón de la perforadora. En estos casos, la perforadora se liberaba aplicando tensión al cable, y para limitar el problema, cada operación se iniciaba con una bolsa de alcohol isopropílico atada dentro del núcleo; la bolsa se rompía al comenzar la perforación, y el alcohol, al mezclarse con el agua del agujero, actuaba como anticongelante. La perforación se detuvo a los 298 m cuando el cable se dañó; se obtuvo un cable nuevo de 425 m de longitud del CRREL, pero esto solo permitió que el agujero alcanzara los 415 m, lo cual no era suficiente para llegar al lecho del glaciar. ^{[ 130 ] [ 131 ] [ 132 ]}

JARE regresó al campo en 1973 con un nuevo taladro de barrena electromecánico (Tipo 300) construido por Yosio Suzuki, del Instituto de Ciencias de Baja Temperatura de la Universidad de Hokkaido , y un taladro térmico (JARE 160). Dado que la Universidad de Nagoya planeaba obtener núcleos de hielo en la isla de hielo T-3 , los taladros se probaron allí, en septiembre, y se obtuvieron múltiples núcleos con un diámetro de 250 mm utilizando el taladro térmico. El taladro eléctrico se modificó para solucionar los problemas detectados durante las pruebas de perforación, y también se construyeron dos versiones revisadas del taladro térmico (JARE 160A y 160B) para su uso en la temporada de perforación antártica de 1974-1975. ^{[ 133 ]} 

En 1977, JARE contactó a Yosio Suzuki, quien había participado en las perforaciones de JARE a principios de la década de 1970, y le pidió que diseñara un método para colocar 1,5 ^m³ de dinamita a más de 50 m de profundidad en la capa de hielo antártica, con el fin de realizar estudios sísmicos. Suzuki diseñó dos perforadoras, la ID-140 y la ID-140A, para perforar agujeros de 140  mm de diámetro, con el objetivo de alcanzar los 150 m de profundidad. La característica más singular de estas perforadoras era su mecanismo antitorsión, que consistía en un sistema de engranajes helicoidales que transfería el movimiento rotatorio a pequeñas brocas de corte que cortaban surcos verticales en la pared del pozo. Unas aletas en la perforadora, situadas sobre estas brocas laterales, encajaban en los surcos, impidiendo la rotación de la perforadora. La única diferencia entre los dos modelos era el sentido de giro de las brocas laterales: en la ID-140, el filo de corte de las brocas cortaba hacia arriba en la pared del pozo; en la ID-140A, el filo cortaba hacia abajo. ^{[ 134 ] [ 135 ]} Las pruebas realizadas con estas perforadoras en un laboratorio frío a finales de 1978 revelaron que el cañón exterior no era perfectamente recto; la desviación era lo suficientemente grande como para que fuera imposible perforar sin una carga pesada. La camisa fue reemplazada por una camisa de acero mecanizado, pero pruebas posteriores dejaron claro que el sinfín era ineficaz para transportar las virutas hacia arriba. Se fabricó una tercera camisa, laminada a partir de una lámina delgada de acero, y la perforadora fue enviada a la Antártida con JARE XX para la temporada de perforación de 1978-1979; esta camisa era demasiado débil y se aplastó en la primera pasada de perforación, por lo que hubo que usar la segunda camisa. A pesar de la mala evacuación de los recortes, se perforó un agujero de 63 m de profundidad, pero a esa profundidad la perforadora se atascó en el agujero cuando las aletas antitorsión perdieron la alineación con las ranuras cortadas para ellas. ^{[ 136 ] [ 137 ]} En 1979, Kazuyuko Shiraishi fue designada para dirigir el programa de perforación JARE 21 y trabajó con Suzuki para construir y probar una nueva perforadora, la ILTS-140, con el fin de mejorar el transporte de virutas. El cañón de la perforadora de prueba estaba hecho de un tubo formado a partir de una lámina de acero, lo que resolvió inmediatamente el problema: la costura formada por la unión de los bordes de la lámina actuaba como una nervadura para impulsar los recortes hacia arriba por las espiras del sinfín. En retrospectiva, Suzuki y Shiraishi se dieron cuenta de que la tercera camisa construida para la ID-140 habría resuelto el problema si hubiera sido lo suficientemente resistente, ya que también tenía una costura longitudinal. ^{[ 136 ] [ 137 ]}

En 1970, en respuesta a la necesidad percibida de nuevos equipos para la perforación de núcleos superficiales e intermedios, se iniciaron tres proyectos de desarrollo en CRREL, la Universidad de Copenhague y la Universidad de Berna. Las perforadoras resultantes se conocieron como la perforadora Rand, la perforadora Rufli y la perforadora de la Universidad de Copenhague (o UCPH). ^{[ 111 ] [ 138 ]} Las perforadoras Rand y Rufli se convirtieron en el modelo para el desarrollo posterior de perforadoras superficiales, y las perforadoras basadas en su diseño a veces se denominan perforadoras Rufli-Rand. ^{[ 127 ]}

A principios de la década de 1970, John Rand, del CRREL, desarrolló un taladro de barrena poco profunda, conocido a veces como taladro Rand. Diseñado para extraer núcleos en nieve compactada y hielo hasta 100 m de profundidad, se probó por primera vez en 1973 en Groenlandia, en Milcent, durante la temporada de campo de verano del GISP. Las pruebas llevaron a modificaciones en el motor y el sistema antitorque, y en la temporada de campo del GISP de 1974, el taladro revisado se probó nuevamente en Crête, Groenlandia. Se obtuvo un núcleo de 100 m en buenas condiciones, y el taladro se envió a la Antártida, donde se obtuvieron dos núcleos más de 100 m en noviembre de ese año, en el Polo Sur y luego en J-9, en la plataforma de hielo de Ross. Los núcleos de J-9 eran de peor calidad, y solo se recuperó aproximadamente la mitad del núcleo a menos de 75 m de profundidad. La perforadora se utilizó ampliamente en la Antártida durante los años siguientes, hasta después de la temporada de verano austral de 1980-1981. A partir de esa fecha, la perforadora PICO 4 se convirtió en la perforadora preferida para los proyectos estadounidenses. ^{[ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]}

Otro taladro basado en el diseño del barrena de extracción de testigos SIPRE fue desarrollado en el Instituto de Física de la Universidad de Berna en la década de 1970; el taladro se ha dado a conocer como el "taladro Rufli", en honor a su diseñador principal, Henri Rufli. Al igual que con el taladro islandés, el objetivo era construir un taladro motorizado capaz de extender el alcance del barrena SIPRE; el objetivo era perforar rápidamente hasta 50 m con un taladro ligero que pudiera transportarse rápida y fácilmente a los sitios de perforación. ^{[ 142 ] [ 143 ]} El tubo de extracción de testigos en el diseño final se parecía al barrena de extracción de testigos SIPRE, pero era 2 m más largo; el peso combinado de esta sección y las secciones del motor y antitorque encima de ella era de solo 150  kg, con el componente individual más pesado pesando solo 50  kg. Recuperaba testigos de entre 70  cm y 90  cm de longitud, con los fragmentos de hielo capturados por orificios en los lados del tubo por encima del testigo. ^{[ 144 ]} El sistema se probó inicialmente en 1973, en Dye 2, en Groenlandia; el cabrestante aún no estaba terminado y hubo problemas con la sección de extracción de núcleos, por lo que se sustituyó por la barrena SIPRE durante la duración de la prueba. Se perforó un agujero de 24 m con este equipo. En febrero de 1974 se probó una nueva versión del barril de extracción de núcleos en el Jungfraujoch empujándolo manualmente en la nieve, y en marzo todos los componentes, excepto el cabrestante eléctrico, se probaron en Plaine Morte , en los Alpes. Ese verano, la perforadora se llevó a Groenlandia y perforó agujeros en Summit (19 m), Crête (23 m y 50 m) y Dye 2 (25 m y 45 m). ^{[ 145 ] [ 142 ]}

Otro taladro de barrena fue construido en la Universidad de Berna poco después de que se probara el taladro Rufli; el taladro UB-II era más pesado que el taladro Rufli, con un peso total de 350  kg. ^{[ nota 5 ]} Fue utilizado en Groenlandia en 1975 para perforar cuatro núcleos, en Dye 3 (donde se perforó el pozo más profundo, a 94 m), South Dome y en el casquete glaciar Hans Tausen. Se recuperaron dos núcleos más en Colle Gnifetti en los Alpes en 1976 y 1977, y el taladro regresó a Groenlandia al año siguiente, perforando núcleos a 46 m y 92 m en Camp III. Fue utilizado nuevamente en los Alpes, en Vernagtferner, en marzo-abril de 1979, donde se perforaron tres pozos, con una profundidad máxima de 83 m. Luego, la perforadora fue llevada a la estación soviética en Vostok, y un equipo de PICO perforó dos agujeros de 100 m y 102 m. ^{[ 146 ]}

El Proyecto de la Plataforma de Hielo Ross , que comenzó en 1973, utilizó un taladro de cable en 1976 para intentar perforar cuatro agujeros en la plataforma, a partir de octubre. Tuvieron repetidos problemas con el sobrepaso (la herramienta que se bajaba por el cable para recuperar y reemplazar el tubo de extracción de núcleos); se soltó accidentalmente tres veces antes de llegar al fondo del agujero. Después del tercer incidente, el equipo cambió a la perforación de pozo abierto hasta los 147 m antes de pasar a un nuevo agujero, utilizando el taladro térmico CRREL. Este agujero se perforó hasta los 330 m antes de que se cerrara y atrapara la broca. El equipo había creído que se podía perforar un pozo abierto hasta esta profundidad sin que se cerrara, pero después de la pérdida del taladro decidió que los intentos futuros tendrían que hacerse con fluido en el agujero para equilibrar la presión del hielo. En enero de 1977 se utilizó otro sistema de perforación de cable para perforar hasta los 171 m al finalizar la temporada de perforación, utilizando un fluido de perforación compuesto de gasóleo ártico mezclado con tricloroetileno cuando el agujero alcanzó los 100 m. ^{[ 147 ] [ 148 ]}

En la Universidad de Copenhague se desarrollaron dos perforadoras a finales de la década de 1970. Una de ellas era una perforadora de barrena poco profunda, desarrollada como parte de la participación danesa en el Proyecto de la Capa de Hielo de Groenlandia (GISP). Esta perforadora, conocida como perforadora poco profunda UCPH, tenía un peso total de 300  kg y podía transportarse en un solo trineo. Podía ser operada por una sola persona, mientras que otra se encargaba de registrar y empaquetar los testigos. Se probó por primera vez en mayo de 1976 en Dye 3, en Groenlandia, y posteriormente en el casquete glaciar Hans Tausen, donde se perdió. Se construyó una nueva versión para la temporada de 1977, que demostró ser un diseño eficaz, con 629 m de testigos recuperados a una profundidad máxima de 110 m. Al final de la temporada de perforación de 1977, se podía perforar un pozo de 100 m en 10 horas. La calidad de los testigos era excelente. A 110 m de profundidad, la perforadora se atascó durante varias horas y se liberó vertiendo glicol en el pozo. El diseño se modificó en la década de 1980 para solucionar algunos problemas menores, y desde entonces la perforadora superficial UCPH se ha utilizado con frecuencia en Groenlandia, alcanzando una profundidad de 325 m en 1988. La perforadora también se puede utilizar para ensanchar, con un dispositivo especial acoplado a la unidad de accionamiento en lugar del tubo de extracción de testigos. ^{[ 149 ] [ 150 ] [ 151 ]}

La otra perforadora de la Universidad de Copenhague de la década de 1970 fue diseñada en 1977 y llamada "ISTUK", de "is", la palabra danesa para hielo, y "tuk", la palabra groenlandesa para perforadora. ^{[ 152 ] [ 153 ]} El motor de fondo de pozo era impulsado por un paquete de baterías, y el cable que conectaba la perforadora a la superficie continuaba cargando la batería durante las operaciones de cabrestante. Dado que el tiempo de perforación era típicamente de solo seis minutos, mientras que un viaje completo podía tomar una hora, esto significaba que el cable solo necesitaba suministrar el consumo de energía promedio de la batería, y esto a su vez redujo las dimensiones del cable en un factor de 10: el cable utilizado tenía 6,4  mm de diámetro y fue diseñado para poder alimentar el motor a una profundidad de 3300 m. El cabezal de perforación contenía tres cuchillas de corte, con un canal encima de cada una, e incluía tres pistones que, a medida que la perforadora giraba, se extendían gradualmente hacia arriba dentro de la perforadora, aspirando el fluido de perforación y los recortes de hielo a través de los canales hasta un área de almacenamiento. Aunque la perforadora contaba con tres recolectores de testigos, colocados alrededor del cañón, se comprobó que el uso de solo dos de ellos resultaba más eficaz para desprender el testigo al final de la perforación, debido a la tensión asimétrica que esto generaba. Un microprocesador en la perforadora monitorizaba la batería, el inclinómetro y otros equipos, y enviaba una señal a la superficie a través del cable. ^{[ 154 ]}

El Laboratorio de Glaciología y Geofísica del Medio Ambiente (LGGE) en Grenoble, Francia, construyó una perforadora electromagnética superficial entre 1976 y 1977, basándose en información proporcionada por John Rand y Henri Rufli, y aprovechando su experiencia de principios de la década. La primera versión de la perforadora utilizaba un tubo de extracción de núcleo interno similar al de la barrena manual SIPRE; posteriormente, este fue reemplazado por un tubo interno con hélices de acero, en lugar de polietileno. Se utilizó por primera vez en Dome C, en la Antártida, perforando un pozo de 140 m en la temporada 1977-1978 y otro de 180 m la temporada siguiente. Se perforaron cuatro pozos más con ella a principios de la década de 1980 en la Antártida, alcanzando el más profundo, en la Tierra Adelia, los 203 m en la temporada 1980-1981. La perforadora nunca se atascó en el agujero, pero tuvo problemas para romper el núcleo, y la calidad del núcleo fue generalmente deficiente por debajo del nivel de firn, con algunos núcleos completamente rotos en láminas o discos de hielo. Un análisis de las razones de la mala calidad no fue concluyente: las causas consideradas fueron la geometría de las fresas (ya que pequeñas modificaciones en las fresas a menudo mejoraban la calidad del núcleo temporalmente), las propiedades físicas inherentes del hielo, los fragmentos de hielo comprimidos entre el cañón y la pared que transmitían torsión al núcleo, y las vibraciones en la perforadora. ^{[ 155 ] [ 156 ]}

A principios de la década de 1970, LGGE perfeccionó los diseños anteriores de perforación a vapor y creó una perforadora capaz de alcanzar más de 30 m de profundidad. El peso total del equipo, incluyendo el combustible para varias horas de perforación, era de 28  kg, lo suficientemente ligero como para transportarlo fácilmente al lugar de perforación. Las primeras perforadoras a vapor utilizaban mangueras de doble pared, pero LGGE descubrió que esto provocaba una pérdida de calor considerable y reemplazó la manguera exterior con aislamiento térmico. La velocidad de perforación era de 30 a 40 m/h durante los primeros 10 m, y menor a partir de ahí. ^{[ 157 ]}