極地警戒站是加拿大艾勒斯米亞島北部海岸的警戒站。
基本介紹
- 中文名：極地警戒站
- 服務範圍：氣候監測、動植物研究、板塊勘察
天空晴朗，沒有一絲風的痕跡。現在的氣溫大約是 -35°C，正是進行海洋聲學實驗最理想的時機。這裡是加拿大北極圈群島中最北邊的島嶼。寒冷讓人戰慄，但它卻塑造了大面積靜止、牢固的冰面，這個近乎凝固的世界，為科學家們提供了一個在溫和海域無法享受到的實驗環境。
2000年的春天，一支科學考察隊在此開始了歷時一個月的海洋聲學系列實驗，研究監聽聲音在北冰洋厚厚的冰層和凍土中如何傳遞和消失。
考察隊的目的地是位於艾勒斯米亞島北部海岸，一個被稱為警戒站(Alert)的地方，它的正式名稱是：加拿大軍事警戒站。此處距加拿大南部城市大約4000公里，最近的一棵樹也在2000公里之外，而距離北極點僅有817公里。警戒站已有整整50年的歷史，最初它是加拿大-美國聯合氣象站。自建立起，這裡就被公認為是地球上最北端的居民點，最臨近的社區是格陵蘭島的舒勒，位於其南部676公里處，那裡有因紐特人聚居區，以及一個大型美國空軍基地。
許多到過警戒站的科學家都是加拿大軍事防禦研究組織的公務職員，他們負責開發軍隊海岸防衛所需的硬體設備。海洋監聽裝置的使用，至少可以追溯到第二次世界大戰，它比巡邏艦、航空監測廉價許多，有時甚至效果更佳。長期以來，這種裝置主要用於軍事防禦----偵測外國巡遊潛艇，近年，它還被越來越多地用於追捕販毒、偷渡、以及其他試圖避開雷達和攝像檢測的非法船隻。因此，許多國家都擁有海洋監聽系統，當俄羅斯庫爾斯克潛艇爆炸時，正如一位加拿大研究人員所說：“每個人都立刻獲知了這個訊息。”
由於全球氣候變暖，北冰洋冰面融化，在10年到20年間地球西北部航道可能成為熱線，這就不能不涉及到北部國家主權、安全、以及海上搜尋、援救等技術問題。因此，加強北冰洋區域的遠距離監聽能力，成了海洋聲學家們當前急需研究的課題。
1958年，軍隊進駐警戒站時，這個距莫斯科比距渥太華還近的地方，成了冷戰監聽的重要崗哨。儘管美軍已於1970年撤走，而冷戰也漸漸淡漠，有些軍事監聽設施卻仍然保留至今。
地圖
除了了軍事用途，警戒站也常常為科學服務：氣候和臭氧層監測、野生動植物研究、地質和大陸板塊勘察，等等，而海洋聲學研究始於70年代。2000年春天的科學考察隊，由17個科學家和技術專家組成，他們大部分來自哈利佛克斯的防禦研究組織，其他的來自渥太華。考察隊3月中旬抵達警戒站，這是個明智的計畫，3月的北極依然寒冷，但歷時5個月的黑暗已經結束。幾個星期內，太陽將不分晝夜地掛在北方地平線上，24小時照耀著這一片冰雪世界。
考察隊的聲學實驗異常複雜、精密，對於外行人，決不是“一點點”深奧。總的來說，實驗的目的是探測聲音在不同的水、冰化合物中如何傳遞；如何根據傳遞特性定位聲音來源；如何在追蹤特定聲音時，將背景噪音減弱到最小值。 北冰洋有自己的聲音：冰塊被風吹動、或隨洋流移動時破裂和碾磨的聲音；鯨的低吟；海豹發出的滴答聲.....儘管如此，北冰洋仍然要比溫暖海域安靜的多，這裡少有船舶機械無休止的紛擾喧鬧。而警戒站地區尤其安靜。
考察隊
每一次測試前，科學家都會關掉發電機，只用幾十個汽車電池來維持機器和計算機。最後一刻，他們停止交談，靜靜地坐著，腳也要抬離地面。“通常每次實驗只持續5分鐘左右，”，考察隊負責人蓋瑞.賀德是個經驗豐富的極地研究專家，他說：“可是，乾幾個小時，每個人都開始感覺煩躁。”
實驗之一是在水下特定位置製造一個聲響，（通常是利用“打碎燈泡”），然後由設在冰下另一特定位置上的“水中聽音器”記錄這個聲音。取回聽音器收集的數，並加以計算，通過對比計算結果與聲音發出的確切位置，科學家可以測試系統的精確性。
為什麼用燈泡來製造聲音呢？“他們是完美而乾淨的材料，聲音乾脆，不污染環境”，賀德解釋說，“我們以前用炸藥，但有諸多問題。現在，我們將燈泡固定在一個小框架，用鋼絲將它放入冰洞約30米處，然後再伸進一根管子打碎燈泡。整個實驗留給北冰洋的僅是海底多了一些額外的矽石。”
考察隊
另外一個實驗中，研究者用長柄大錘槌擊凍在冰里的木柱，然後用一個遠離目標的地震檢波器收集聲音。這種地震實驗幫助科學家測定聲音在不同冰層間的傳遞速度和強度。北冰洋的冰多樣複雜，既有相對平滑單薄、僅生成一年的冰面，也有多年積聚形成的厚達幾十米的冰層。這項研究除了套用於監聽技術，還可能為航空飛行服務：通過空投地震檢波器來檢測凍的厚度和自然狀態，幫助飛行員在嚴寒天氣完成飛行。
過去幾年，科學家製造出一種鏢形的聲納浮標。從飛機上擲落後，浮標能夠戳進冰層中，並發回它捕獲一切的聲音。不過，方位的問題依然存在。
一米高的聲納浮標可以發回特定的聲音，例如，潛艇推進器發出的嗖嗖聲，但它不能夠確定聲音發出的方向。科學家準備了一個有指南針的感測器，其設計適用於高緯度地區，因為普通的指南針無法在極地正常工作。他們將感測器和幾個“全球定位系統”安置在聲納浮標中。其實，這兩部分只是個一指長的部件，但卻足以確定浮標著陸位置，以及聲音的方位。“非常幸運，這設計很有效”，賀德說，“真是令人驚異。”
整個工作期間，所有的聲學實驗都是在距離警戒站10公里處的臨時營地完成的。科學家們利用雪上汽車和雪橇，將幾噸重的儀器拖進又拖出，其中包括一個冰地鑿洞用的熱水鑽，發電機，電池、計算機和7個帳篷。
考察隊
每天工作完畢，一些隊員返回警戒站休息，那裡有單人房間、餐廳和休息室。而多數的人寧可留在孤獨而平靜的冰上露營地。午夜時分，太陽依然在地平線上閃耀，空氣如此平靜，炊煙從帳篷的煙囪中冉冉升起，沒有一絲歪斜。 -44°C，似乎一切都因嚴寒而靜止了。
一個由電纜控制的水下潛艇--“幻影”，也被拖到了營地。“幻影”十分小巧，約有1米寬，1.5米長，裝置有2個攝象機、600米控制纜繩和遠距離操作臂，用來在水下實驗中布線和安置水中聽音器。比起它的前任，“特修斯”，一艘在1996年加拿大-美國聯合聲學實驗中啟用的水下遠程控制潛艇，“幻影”更適合這次實驗。實驗非常成功，電纜鋪設完畢，一條僅2毫米粗的光纖電纜連線著警戒站和一個位於冰下18公里處的水中聽音器，而潛艇也順利返回。這項新技術證明，只能站在岸上科學家可以更加有效便捷地從事海洋聲學的研究了。
