A Satellite-Augmented Acoustic Surveillance System for the Canadian Arctic

Abstract

The melting of Arctic sea ice is making the Canadian Arctic more navigable to surface and sub-surface vessels already capable of navigating this harsh environment. In the post-Cold War world order, Canada can no longer solely rely on the United States to protect the Arctic. The limited equipment and man power of the modern Canadian Armed Forces does not allow for consistent situational awareness of the Arctic region. An increasingly accessible Arctic is of great interest to many foreign countries looking to take advantage of untapped natural resources and alternative shipping lanes. This presents a pressing national security concern for Canada. As part of the new NORAD modernization program, a satellite-augmented acoustic surveillance system would provide continuous monitoring of the wa ters of the Canadian Arctic Archipelago. Hydrophones placed in strategic locations in and around the Canadian Arctic Archipelago provide continuous acoustic monitoring for surface and sub-surface contacts. A constellation of low Earth orbit satellites capable of providing 100% daily coverage of the re gion acts as a data relay system receiving acoustic signals of interest from the hydrophones and downlinking the data to ground stations at defence installa tions in Halifax, Winnipeg, and Victoria. Significant interest in this concept has allowed for the development of the Audimus mission, a satellite mission led by the Royal Military College of Canada sponsored by Defence Research and Development Canada as part of the Canadian Space Agency CubeSats Initiative in Canada for STEM. This mission seeks to demonstrate the feasibility of transmitting acoustic data from a hydrophone to a satellite. Mission success will serve as an important step towards the full implementation of the proposed system.

La fonte de la glace de mer arctique rend l’Arctique Canadien plus navigable pour les navires de surface et sous-marins d´ej`a capables de naviguer dans cet environnement hostile. Dans l’ordre mondial post-Guerre Froide, le Canada ne peut plus compter uniquement sur les Etats-Unis pour prot´eger l’Arctique. ´ L’´equipement et la main-d’œuvre limit´es des Forces Arm´ees Canadiennes mod ernes ne permettent pas une prise de conscience de la situation de la r´egion Arctique de mani`ere coh´erente. Un Arctique de plus en plus accessible suscite un grand int´erˆet pour de nombreux pays ´etrangers cherchant `a profiter des ressources naturelles inexploit´ees et des voies de navigation alternatives. Cela pr´esente une pr´eoccupation de s´ecurit´e nationale pressante pour le Canada. Dans le cadre du nouveau programme de modernisation de NORAD, un syst`eme de surveillance acoustique augment´e par satellite fournirait une surveillance continue des eaux de l’Archipel Arctique Canadien. Des hy drophones plac´ees dans des emplacements strat´egiques dans et autour de l’Archipel Arctique Canadien assurent une surveillance acoustique continue des contacts de surface et sous-surface. Une constellation de satellites en or bite terrestre basse, capable de fournir une couverture quotidienne `a 100% de la r´egion, agit comme un syst`eme de relais de donn´ees recevant les signaux acoustiques d’int´erˆet des hydrophones et t´el´echargeant les donn´ees vers les stations terrestres des installations de d´efense `a Halifax, Winnipeg et Victo ria. L’int´erˆet significatif pour ce concept a permis le d´eveloppement de la mis sion Audimus, une mission satellitaire dirig´ee par le Coll`ege Militaire Royal du Canada et parrain´ee par Recherche et D´eveloppement pour la D´efense Canada dans le cadre de l’initiative CubeSats de l’Agence Spatiale Canadienne pour les STEM. Cette mission vise `a d´emontrer la faisabilit´e de la transmission de donn´ees acoustiques d’une hydrophone `a un satellite. Le succ`es de la mission constituera une ´etape importante vers la mise en œuvre compl`ete du syst`eme propos´e