Los investigadores utilizan el sonido bajo un cristal y prueban la comunicación a través del cristal.

Mal tiempo

Evans y David Whelihan han estado viajando a la OCI desde 2022, avanzando en su visión de distribuir una serie de sensores de bajo costo en todo el Ártico para un monitoreo continuo. Organizado cada dos años por el Laboratorio Submarino Ártico (ASL) de la Armada, el OIC es un evento de tres semanas durante el cual las fuerzas militares estadounidenses y aliadas realizan ejercicios de preparación operativa. La infraestructura temporal que ASL instaló para la OIC (una capa flotante de hielo marino del Ártico, coronada por una pista de aterrizaje y tiendas de campaña aisladas para alojamiento y comando y control) permitió simultáneamente a los investigadores probar prototipos de equipos y realizar experimentos en un entorno que de otro modo sería inhóspito para los humanos. Esta oportunidad es valiosa a medida que se desarrollan sistemas de vigilancia del Ártico para apoyar las prioridades del Departamento de Guerra de Estados Unidos.

Este año resultó especialmente difícil, con tormentas de nieve que crearon condiciones blancas. La temperatura persistente desciende a menos 25 grados Fahrenheit, con vientos que soplan de 25 a 30 millas por hora con ráfagas de 40 mph. Aunque el equipo, que también incluía a Ella Wawrzynek y Ryan Saenger, tenía la intención de rellenar el hielo dos veces (una para desplegar los sensores y la otra para recuperarlos después de unas semanas), el clima tenía otros planes. Su viaje inicial al campamento se retrasó una semana porque la nieve y el viento detuvieron todos los vuelos de entrada y salida.

Mientras esperaban en Prudhoe Bay, Alaska, a que el tiempo mejorara, Whelihan estaba preparando otra tecnología que planeaban probar en la OIC: un módem del socio industrial Havguard, una startup noruega de tecnología de defensa, que puede comunicarse a través del hielo utilizando campos magnéticos (en lugar de señales de radiofrecuencia, que se atenúan rápidamente con el agua de mar). Sin embargo, las duras condiciones dentro y fuera de Prudhoe Bay provocaron algunas fallas en el sistema, y ​​voló de regreso al laboratorio para arreglarlas. “La reducción de riesgos y la tecnología operativamente crítica para el combatiente es una parte importante de lo que hacemos”, dijo Whelihan.

Después de que Evans, Wawrzynek y Saenger llegaron al campamento el 7 de marzo, no llegó ni salió ni un solo vuelo durante los siguientes cinco días. Durante una movilización “normal” en la OCI, lo normal es que se realicen entre seis y nueve vuelos diarios. “A veces no podíamos ver las banderas de los países participantes en los postes a unos 100 pies de distancia de la tienda de comando”, dijo Evans. “Tuvimos que usar sombreros y, a veces, gafas protectoras simplemente para pasar entre las tiendas, mientras que en eventos anteriores de la OIC caminábamos con pantalones largos y pantalones”.

El día después de su llegada, los sensores fueron cargados en un trineo y un líder del grupo (un experto en supervivencia en el Ártico) que conducía un 4×4 y un tren los remolcó fuera del área principal del campamento. Después de desplegar una cuarta parte de los sensores previstos, los líderes recibieron una llamada del comando del campamento indicándoles que regresaran. El viento soplaba nieve y pronto no podrían seguir sus huellas hasta el campamento.

Una semana después, el equipo tuvo un día despejado para recuperar los sensores y salir volando del campamento. “Nos reímos porque podíamos ver muy fácilmente el campamento donde desplegamos los sensores”, añade Evans.

comunicación magnética

Cuando Whelihan regresaba a Prudhoe Bay con módems de comunicaciones fijos, se produjo otra tormenta. Debido a que el equipo del laboratorio ya estuvo en el campamento una vez y otros equipos de investigación necesitaban una oportunidad de ir al hielo durante la próxima ventana de clima despejado, el laboratorio contrató a UIC Science para realizar el experimento moderno. UIC Science, una unidad de negocios de Ukpeaġvik Iñupiat Corp., brinda apoyo logístico y técnico para la investigación en el Ártico con sede en Utqiaġvik (Barrow), Alaska, la ciudad más al norte de los Estados Unidos. A diferencia del hielo que flota en mar abierto, el hielo de Utqiaġvik es principalmente terrestre, lo que significa que está adherido o anclado a la costa o al fondo marino.

A través de UIC Science, Whelihan y Wawrzynek aprendieron a andar en motos de nieve y luego condujeron hasta una gran laguna, donde cavaron un agujero de 2 x 3 pies en 3,6 pies de hielo para desplegar un vehículo operado a distancia (ROV) que transportaba un módem de comunicaciones Havguard. El módem se basa en un transmisor magnetoinductivo (ubicado debajo del vidrio) y un receptor (ubicado encima del vidrio), alojados en una cúpula de policarbonato para proteger los componentes electrónicos sensibles. El dúo se reunió con Havguard en Noruega en el otoño de 2025 para discutir los planes para probar el módem en el Ártico y Havguard, a su vez, construyó una versión para probar sus especificaciones. Antes de la OIC, Havguard y el equipo del laboratorio implementaron el módem en un gran embalse en Vermont. Si bien no es representativo del hielo marino del Ártico en agua salada, este entorno les permitió probar sus procedimientos y capacidades.

“Bajo el hielo de la laguna ártica colocamos el ROV, que también estaba equipado con un registrador de velocidad Doppler, un sistema de sonar de cuatro haces que mide la velocidad y la dirección del vehículo”, explica Whelihan. “Usamos estas mediciones mientras el ROV conducía bajo el hielo, además de imágenes aéreas de drones, para superponer una imagen del ROV en el sitio para poder rastrearlo y calcular la velocidad del módem de la transferencia de datos de prueba. Logramos comunicación a través del hielo a aproximadamente 1,2 kilobytes por segundo en un sistema prototipo alfa que viajó de Boston a Alaska. Este resultado justifica un desarrollo tres veces mayor”.

En futuras versiones de esta configuración, los datos podrían transmitirse desde el Ártico a través de drones o satélites.

Conexión comunitaria

Mientras estuvieron en Utqiaġvik durante una semana a mediados de abril, participaron durante el fin de semana en el festival anual de primavera de Piuraaġiqta, presenciaron un concurso de lanzamiento de arpones y siguieron una carrera infantil en motos de nieve. Con alumnos de octavo grado de la escuela secundaria local, discutieron sobre I+D en el Ártico y participaron en un juego para enseñar conceptos de sonar.

“Cuando abrazas la cultura de esta comunidad, conoces a mucha gente interesante y abres puertas”, dice Whelihan.

“Conectar con la comunidad ártica es un aspecto importante de nuestro trabajo”, añade Evans. “Cada vez que venimos aquí, nos cruzamos con alguien que no esperábamos, aprendemos sobre su trabajo y pensamos en cómo podemos colaborar”. Por ejemplo, en OIC 2024, el equipo del laboratorio se reunió con un profesor de la Universidad de Maryland en College Park que tenía amplia experiencia en la recopilación y análisis de datos criosismológicos; ahora esperan trabajar con él para aplicar el aprendizaje automático para discriminar entre temblores de hielo y vocalizaciones de mamíferos marinos.

Para el inicio de OIC 2028, el equipo planea diseñar, crear prototipos y probar versiones de lanzamiento aéreo de algunos de los sensores mientras continúa asociándose con Havguard en módems de comunicación a través del hielo. Los próximos pasos son optimizar el embalaje del módem para facilitar el despliegue en el Ártico y la integración con el conjunto de sensores del laboratorio.

Whelihan dijo: “El objetivo de todo este trabajo es minimizar las botas sobre el hielo. “Especialmente este año, hemos aprendido que el clima es responsable de nuestro acceso al Ártico. Necesitamos formas sencillas de colocar los sensores donde queremos y recuperar los datos recopilados, incluso en estas condiciones tan difíciles”.

Este trabajo se financia a través de la cartera de I+D administrada internamente del laboratorio en tecnologías de misión crítica (área de sistemas integrados) y el Comité de Conceptos Avanzados del laboratorio, que financia investigaciones en etapa inicial de alto riesgo y alta recompensa que abordan las brechas tecnológicas de seguridad nacional.