Dankzij een NWO-subsidie, ondersteund door Topsector Water, Interdepartementaal Pool Overleg IPO en Nederlandse Poolcommissie NPC, is een Feasibility Study and Basic Design uitgevoerd door Conoship International (naval architects), TU Delft, NIOZ (opdrachtgever) en Icewhale Foundation (projectleider). Uit de resultaten van de ontwerp- en haalbaarheidsstudie blijkt dat de expedities veilig kunnen worden uitgevoerd met een speciaal ontworpen compact en ijzersterk schip.

Het onderzoekconcept lijkt op dat van een ruimtestation: een bemanning ┬ávan zes personen, ijsnauten, verblijft met het drijfijsvaartuig MARVEL vier tot vijf maanden achtereen autonoom in het drijfijs gedurende de poolwinternacht. De bemanning voert een onderzoeksprogramma uit waarbij ze 24-7 begeleid worden door een ‘Ground Control Station’.

De belangrijkste research mode van MARVEL is ‘passive drift’ met het van de Noordpool afstromende zee-ijs. Door stil mee te drijven en zo het winterleefgebied van de IJswalvissen te doorkruisen, kan zonder verstoring worden geluisterd naar het gezang van de walvissen en hun gedrag en bewegingen worden gevolgd.

Met behulp van driehoeksmetingen worden de posities en bewegingen van individuele dieren gevolgd om te ontdekken of IJswalvissen op bepaalde plaatsen bijeenkomen om te paren en zich voort te planten.

De belangrijkste onderzoeksmethode bestaat uit het neerlaten van onderzoeksapparatuur onder het ijs door de ‘moonpool’, een schacht door het schip waardoor het poolwater kan worden bereikt vanuit het beschutte binnenste van het schip. Daarnaast wordt met drones gevlogen om hydrofoons op afstand te plaatsten die real time wireless akoestische waarnemingen naar het centrale drijfijs-vaartuig zenden. Drones worden eveneens ingezet voor het verkrijgen van night vision camerabeelden en voor het op non-invasieve wijze verzamelen van DNA-materiaal.