美国海军正在北极地区建立无人潜艇和传感器浮标网络
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作者：防务君
9月29日，美国国防部通过其官网发布了一系列合同公告，其中美国海军授予位于马萨诸塞州伍兹霍尔的伍兹霍尔海洋学研究所一份12,638,129美元的成本加固定费用的合同，其工作说明书的标题是 "北极行动的通信、导航和无人驾驶载具"。要进行的工作包括设计、开发、整合和测试声学导航网络、分布式通信系统、网关浮标节点和无人驾驶载具能力，以支持北极移动观测系统(AMOS)创新海军原型。
美国国防部于9月29日发布的合同公告
工作将在马萨诸塞州的伍兹霍尔进行，预计将于2024年9月28日完成。这是一份为期4年的合同，有33个月的选择期，如果行使选择期，将与基础期同时进行。本合同累计总价值为12,638,129美元。基本期为10,684,607美元；期权期为1,953,522美元。2020财年研究、开发、测试和评估（海军）资金1,120,534美元在授标时已承付，在本财年结束时不会到期。
随着北极地区竞争的白热化，美国海军正在寻求大幅提高其对该地区的态势感知能力。不难看出，9月29日授出的这份合同所包含的工作至少可以成为美国在这一日益重要的战略区域建立广域持久水下监视系统的垫脚石。
随着北极地区竞争的白热化，美国海军正在寻求大幅提高其对该地区的态势感知能力
美国海军研究实验室（ONR）设想AMOS原型由各种无人海底航行器(UUV)组成，包括完全自主型，以及固定传感器。所有这些都将通过一系列通信和数据共享节点联系在一起，这些节点悬吊在安装在冰面上的浮标下方的水下。ONR官网对AMOS项目做了如此描述："AMOS将被设计为持续/持久12个月，传感足迹目标是距离中央节点100公里，并具有双向北极通信(载具到载具、载具到节点，节点到岸边)。"
ONR的简报幻灯片显示了AMOS项目的概念
2018年开始的AMOS项目主要公开声明的目标是提供一种手段来随时监测和评估北极地区广泛的冰层下发生的事情。由于全球气候变化，该地区的冰层退缩和其他环境变化导致美国在该地区的军事活动增加，并促使有关利益方提出了新的需求，以更好地了解地表之上和之下发生的事情。只要能够预测大量冰层将在何时何地形成或消退，而这些冰层会受到水温等水下条件的影响，就会对极北地区的海军行动产生重大影响。
ONR负责北极与全球预测项目的经理斯科特·哈珀（Scott Harper）对此表示：“如果海军考虑必须在这里开展潜艇、水面舰艇和飞机的行动，真的需要了解这种行动环境，那个海冰在哪里，它退缩的速度有多快？它对海洋中的上层水体又有什么影响？我们有卫星，可以俯瞰北冰洋的表面和海冰状况。但我们没有[的是]观察冰下并了解海洋状况的能力，而这正是我们真正试图通过北极移动观测系统（AMOS）原型实现的。”
这张地图显示了在2014年ONR早期的“边缘冰区”（MIZ）计划中，使用配备合成孔径雷达（SAR）的卫星收集北极冰层覆盖图像的区域
值得一提的是，AMOS是ONR自2011年以来开展的一系列旨在解决这些挑战的研究工作中的最新成果。事实上，这个新原型系统的拟议整体架构与去年结束的在北冰洋波弗特海开展的“北冰洋分层海洋动力学”（SODA）实验开发的架构非常相似。
“北冰洋分层海洋动力学”（SODA）实验概览
“北冰洋分层海洋动力学”（SODA）实验目标
如果AMOS原型成功地满足海军的目标，那么海军有可能在北极地区扩大使用这种网络，或者利用从这个项目中获得的经验教训来支持后续工作。ONR过去曾表示，为了使该系统按预期的方式工作，需要首先实现一些 "跨越式技术目标"。
这些技术上的里程碑包括开发能够长时间承受该地区极度寒冷条件的无人潜航器和浮标。还需要一个 "冰下声学导航系统"，以弥补在冰下深处作业的无人潜航器难以（甚至无法）利用全球定位系统的缺陷。一般来说，北极地区的卫星覆盖范围有限，这也限制了卫星导航和通信及数据共享网络的使用。
AMOS项目关键技术目标与发展机遇
对此，斯科特·哈珀表示："事实上，我们可以把传感器放出去，可以知道他们在哪里，而不需要到水面来获得GPS的定位信息--因为他们不能到水面来，因为那里一年中有9个月是海冰。这是一个很大的胜利，你可以去那里，你可以把你的传感器放在冰里，但很多时候它们会失败。它们会失败，因为它们会被压在冰里，或被翻倒，或被变化的冰面条件推翻。因此，部署一个足够坚固的浮标以在海冰中生存的能力是实现这一目标的技术障碍之一。"
美国海军也设想：一个将无人驾驶潜航器（UUV）编队与固定传感器和通信节点阵列一起联网，以监测水下活动的系统，似乎也可以随时适应其他角色，如在北极水域的情报、监视和侦察，特别是在探测外国潜艇行动方面。只要能够为美军指挥官和美国情报机构提供更多关于冰下以及冰上发生的基本情况，就会是一个重大利好。
美国海军的海洋滑翔型无人水下潜航器，通常用于水下勘测目的。与AMOS项目相关的概念艺术表明，这一类型的装备可以适应北极条件，以支持AMOS原型系统
冰质平衡浮标的顶部，这种类型的浮标已经用于测量极地冰层的变化，它可以成为AMOS传感器和通信节点的起点
曾任美国海岸警卫队司令的退役海军上将保罗·祖库夫特（Paul Zukunft）在今年9月初的2020年国防新闻研讨会上表示："我们有重大的作战域感知挑战，这真的是从高纬度开始的。一旦你上升到北纬72度以上，一切就开始变得很黑。我们派出了一艘国家安全小快艇在这个季节相对无冰的部分巡逻该地区。而我们偶然发现了俄罗斯和中国之间的联合演习。我们的情报界并没有意识到这种情况正在发生。所以我们是这个信息的始发者，否则我们将一无所知。我们需要继续投资于作战域感知。"
一支由无人潜艇组成的舰队甚至可以自主巡逻，并与传感器网络联系在一起，这可能是获得洞察其他国家海军在该地区如何行动的重要一步。世界各地的海军长期以来一直将北极地区作为进行谨慎的潜艇行动的地方，这些水下的对手很难被监测到。
在许多方面，AMOS的这种调整将反映海军开发新的和改进的水下传感器网络的其他努力，包括固定节点和水下无人驾驶载具，以帮助监测开阔的海洋广泛区域的潜艇通信和其他海上行动。
Thayer Mahan公司的Sea Watch自主波浪滑翔型无人载具，美国海军也在尝试将其作为在广阔海洋区域内进行海上监视的手段
海军认为，美国不是唯一一个扩大其水下基础设施的国家，无论是在北极还是其他地方。据美国媒体报道，俄罗斯正在北极地区开展各种类似的项目，包括潜在的水下设施和为其提供动力的核反应堆，这些项目表面上同样是为了研究目的，但很容易转向军事用途。中国还在太平洋建立了水下监测站，一方面是为了科学研究，也可以用来收集外国潜艇和其他船只的来往信息。
在谈到北极地区时，俄罗斯正在稳步扩大其在该地区的整体军事足迹，建立了一系列基地，其中许多基地的规模和范围仍在大幅增长。值得注意的是，俄罗斯最北端的前哨基地——纳古尔斯科耶空军基地的跑道大幅扩建工程正在进行中。
在不久的将来，北极地区的竞争只会越来越激烈，因为全球气候变化使北极地区更容易进入，总体上开辟了一系列新的潜在经济机会。这包括开采自然资源，从石油到鱼类，以及利润丰厚的海上航线。
总而言之，美国海军的AMOS项目看起来将是一项重要的工作，无论是从其收集有关北极条件的重要信息的近期目标来看，还是作为进一步发展的踏脚石，以支持美国在该地区不断增加的军事存在。
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