從北京出發，途經美國西雅圖、安克雷奇，再從阿拉斯加的諾姆登船，穿越白令海峽，在北冰洋的海面上航行20天，只為尋找到一塊緯度適合、大小適合、厚度適合、硬度適合的冰，用以安置一種被稱為“冰基拖曳式海洋部面觀測浮標（sITP）”的科學儀器。這就是我校物理學院董永軍老師今年8月3日至22日隨同韓國北極科考破冰船“ARAON”號赴北極圈進行科研考察的主要行程和任務。
淺水浮標——實現海冰數據長期連續觀測
sITP名字聽起來“高大上”，其實用途很簡單明確，它主要用于在北極冰蓋定期進行冰上氣象數據和冰下海洋剖面數據采樣，通過衛星通訊系統將數據傳回地面數據中心。
由我校參與研制的sITP的獨特之處在于它實現了無人值守條件下的氣象和水文數據的長期連續監測。眾所周知，北極地區平均氣溫常年處于零下，冬季極夜氣溫更低。常規的北極考察活動多在夏季開展，而且不可能持續太長時間，所獲得的海冰觀測數據就十分有限。因此，應用可長期連續監測的sITP對間接分析北極海冰變化過程意義重大。
與目前國際上主流的用于極地氣候研究的深水型的浮標不同，此次董永軍攜帶的sITP在獲取海平面以下10米內的水文數據上優勢明顯。傳統的深水ITP在距離海面10米左右處需設有限位器以避免海冰厚度增加對水下浮標系統正常工作造成影響。而sITP屬高強度電纜拖曳式水下剖面浮標系統，可以上浮到冰底進行剖面數據的測量，所以能夠實現北極地區海冰數據的長期連續觀測，從而為我國科研人員從事北冰洋海冰快速變化的研究提供寶貴的數據。
十年磨劍——應用物理研究團隊“破冰”而來
董永軍在北極成功布放sITP標志著我校應用物理團隊在極地儀器低功耗系統設計、衛星通訊系統開發以及水下設備數據采集與通訊等方向已具備較強的研發能力。這一成果對于未來開發北極通用型多參數海冰浮標、海冰通量浮標以及海冰氣象站等綜合觀測系統將提供強有力的技術支持。
我校物理學院應用物理研究團隊涉足極地科考儀器研發可以追溯到十年前。當時，團隊和我校校友、中國海洋大學的趙進平教授聯系，依托學校先進能源技術研究所、吉林省先進能源開發與應用創新重點實驗室，共同開發研制了一套自動升降剖面測量儀，緊接著又陸續在冰面浮標和衛星通訊系統儀器方面進行了研發。正是這些前期研究為sITP的研制打下了堅實的基礎。
“科學研究不可能一帆風順。”據董永軍介紹，sITP在北極布放之前必須做全水深運行測試，而且sITP的每個研發環節也需要有一個合適的水域作試驗基地。為了尋找最佳的測試點，研發團隊反復奔波于云南撫仙湖、吉林白山湖等全國多個試驗點進行系統聯調實驗。為了取得可靠的數據，研究人員曾在白山湖邊連續蹲守10天。期間，遇上過大霧和雷雨天氣，通訊效果不理想，大家就等天氣轉好再試，最終才選定條件最接近的白山湖作為試驗基地，為儀器測試創造了條件。
從冰基水下剖面測量自動升降裝置，到海冰漂移浮標，再到如今的冰基拖曳式海洋剖面浮標，研究一次次進步，成果一步步“升級”，2016年6月，sITP投放白山湖測試成功。那一刻，在董永軍心中，對北極的“破”冰之旅更加充滿了期待。
“破”冰之旅——艱苦條件下的任務更有挑戰性
經過10余天的航行與準備，董永軍終于迎來最激動的時刻。當地時間8月14日，“ARAON”號停靠在Station 23附近的Ice Camp冰站，董永軍和同伴興奮地下船，扛著冰鉆在冰蓋上尋找作業點。可是，冰蓋上又硬又滑的薄冰讓人站立都難，更不用說背著沉重的設備行走了。
其實，在出發前，董永軍對在北極工作的困難是有準備的，他還專門閱讀了《情系北冰洋》——一本關于北極的科普書。可是，真正到達北極后，他才發現這里環境之艱苦遠超出想象。他和同伴在冰蓋上蹣跚行進了大半天，才找到一個合適的作業點，一塊厚度近2米的冰層。可問題又接踵而至，帶來的冰鉆只有1米，需要連接幾個延長桿后才能鉆孔破冰。低溫下，用于固定延長桿的塑料鎖扣死死“縮”在桿上不肯“松手”。當董永軍用了比平時多一倍的時間準備好冰鉆時，人已凍成“冰人”，夾雜著堅硬雪粒的風呼嘯著打在臉上火辣辣地疼。
除了條件艱苦以外，北極還充滿了危險。董永軍說，因為有鹽分析出，北極地區的冰中往往有無數的小空洞，同等厚度的冰層要比內陸的承受力小，所以要盡可能選擇冰層足夠厚的地方走，同時還要遠離冰脊、融池。融池看上去就像冰上的一汪水，實際上這一汪水下面可能是數百米深的冰洞。惡劣的條件和隨時可能出現的危險，讓科考工作異常艱難。“一樣的工作，在北極工作量可能翻幾倍，一天下來通常是累得倒床就睡。”董永軍說。
未到過北極的人，會期待這里的炫麗極光、可愛的北極熊，可是真實北極的荒涼也往往出人意料。整個科考過程中，除了危險和勞累，意志上的磨礪更考驗人。一望無際的北冰洋海面泛著黑光，沒有手機信號也沒有網絡，這時人會陡然生出一種與世隔絕的孤獨。“令人欣慰的是，經過一番努力，董永軍順利完成任務。“想起在北極大陸上揚起的國旗和東師校旗，一切辛苦都值了。”他說。
