在北极海洋下，海冰裂纹、白鳍鲸的哨声以及船舶发动机的嗡鸣共同构成了一场自然与人类共同演奏的交响乐。MIT林肯实验室的研究团队利用商业现成传感器在2024年美国海军“冰营行动”(Operation Ice Camp, OIC)期间首次捕获了这些声源。2026年3月，他们携带改进版的测振仪(geophone)返回北极，该仪器能够检测海冰中的振动。\ \ “我们关注冰下的声音，”高级海底系统与技术组的Ben Evans 说，“例如2024年的数据里出现了海洋哺乳动物的歌声。我们需要更好地了解这些信号在冰中的传播方式，并能够将其与其他噪声区分开来。”随着北极海冰快速破裂和融化，新的航道正被打开，这对军事和商业活动都有重要影响。识别冰裂产生的独特声学特征有助于预测沿海社区的韧性、制定地缘政治策略以及监视潜在对手的活动。\ \ 该团队自2022年起多次参加OIC，目标是部署一批低成本传感器实现持续监测。OIC每两年举办一次，为期三周，期间美军及盟军进行作战准备演练。临时搭建的漂移冰面跑道和保温帐篷为研究人员提供了在极端环境中测试原型设备的机会。2026年的任务遭遇连日暴风雪，气温跌至-25°F，风速30 mph，导致航班全部停飞。团队原计划两次上冰：一次部署传感器，一次回收，但天气迫使他们推迟行程。\ \ 在此期间，David Whelihan 正在准备与挪威防务初创公司Havguard 合作的磁感应调制解调器，该装置利用磁场而非射频信号实现穿冰通信，因为射频在海水中衰减极快。恶劣的天气导致调制解调器在普鲁德霍湾的测试出现故障，Whelihan 返回实验室进行修复。\ \ 3月7日团队抵达营地后，连续五天没有航班。第二天，他们将传感器装上雪橇，由一名熟悉北极生存的领队驾驶履带式4×4车辆拖出营地。部署约四分之一的传感器后，领队收到指令要求返回，因为风雪将使他们难以找到回营的路径。一周后天气转好，团队顺利回收传感器并离开。\ \ 随后，Whelihan 将修复好的调制解调器带回普鲁德霍湾，另一场暴风雪再次来袭。实验室与Utqiaġvik Iñupiat Corp.的UIC Science 合作，在阿拉斯加北部的陆地固定冰面上进行穿冰通信实验。研究人员骑雪地摩托驶入一个大泻湖，钻穿3.6英尺厚的冰层，放入搭载Havguard调制解调器的遥控潜航器(ROV)。调制解调器由磁感应发射器（埋于冰下）和接收器（置于冰面）组成，均装在聚碳酸酯圆顶中以防护电子元件。\ \ 在实验前，团队已在佛蒙特州的淡水水库中完成了调制解调器的初步测试。实验期间，ROV 搭载多普勒测速仪和四束声纳，用于记录其在冰下的速度与方向，并通过无人机航拍图像将ROV位置叠加在现场地图上，以计算数据传输速率。原型系统实现了约1.2 KB/s的穿冰通信速率，结果令人鼓舞，后续将进一步优化。未来可通过无人机或卫星将数据转出北极。\ \ 在Utqiaġvik停留期间，团队参加了当地的春季节庆，观看投枪比赛并主持儿童雪地摩托赛，还与当地八年级学生开展声纳教学游戏，增进了社区联系。团队表示，融入当地文化有助于打开合作之门。此前在OIC 2024，他们结识了马里兰大学的冰震专家，计划利用机器学习区分冰裂声与海洋哺乳动物的声波。\ \ 展望OIC 2028，团队将研发可空投的传感器，并继续与Havguard 合作改进调制解调器的封装，以提升在北极的部署与回收效率。正如Whelihan 所言，“我们的核心目标是尽量减少人力踏上冰面”，因为天气始终是进入北极的最大限制。\ \ 该项目由实验室内部的任务关键技术研发组合以及高级概念委员会资助，属于高风险高回报的早期国防技术研究。\ \ 点评