我國深海中微子探測技術取得重大進展

我國深海中微子探測技術取得重大進展

柔性潛標精密布放裝置“蜘蛛系統”成功完成海試

“蜘蛛系統”海試入水前。

10月13日，記者從上海交通大學海南研究院獲悉，由上海交通大學自主研制的國際首創深海中微子探測潛標專用載具——深海精密儀器柔性布放裝置“蜘蛛系統”（英文簡稱SPIDER），順利完成全功能海試。上海交通大學海南研究院參與設備調試和海試工作，有力支撐項目順利完成。這一成果標志著我國在深海中微子探測關鍵技術領域實現重大突破，為“海鈴計劃”的深海工程建設奠定了堅實基礎。

“海鈴計劃”是由上海交通大學發起的深海中微子望遠鏡建設計劃，旨在通過捕捉來自天體和地球大氣核反應過程產生的高能中微子，探索驅動極端宇宙現象的深層規律，解答宇宙射線起源之謎，加速我國完備多信使天文網的建設，推動粒子物理、天體物理、地球物理、海洋科學等前沿交叉研究，孕育原創的重大科學發現。

海鈴中微子望遠鏡全陣列由約1000根中微子探測潛標組成，形成直徑約4公里的圓盤狀陣列，整體擬布設于3500米深海底部。每根潛標高約700米，懸掛20個直徑43厘米的耐高壓光學探測球艙。

如何在極端海底環境中穩定、高效地完成如此龐大而精密的柔性潛標陣列組網，是國際深海中微子探測面臨的重大挑戰。

研究團隊從蜘蛛吐絲的連續性與可控性中獲得靈感，提出“整體集成—柔性釋放—垂直展開”的設計思路，使長達700米的精密中微子探測潛標能夠在深海環境下有序展開，攻克了超長柔性線纜的精準深海布放這一國際難題。與地中海中微子探測項目KM3NeT采用的“滾球方案”相比，該裝置從設計之初即充分考慮系統的可拓展性。

目前，裝置采用雙軌20球艙結構設計，具備良好的模塊化和拓展能力，未來可方便升級以容納更多的探測球艙，滿足未來多樣化中微子探測的需求。系統研發團隊依托上海交通大學的大型船海試驗設施，歷經8個版本迭代與多輪測試，最終成功研制完成這一特種水下裝備。

據悉，在本次海試之前，兩套參試設備的調試和集裝在三亞崖州灣科技城高新區深海科技創新公共平臺海鈴中微子實驗室（海南）完成，并通過南山港上船。優越的地理位置，為項目海試提供了極大便利。此次實驗室首次承擔項目的核心研發工作，標志著海鈴中微子實驗室（海南）在建設中的關鍵進展，為未來海鈴的規模化建設奠定了堅實基礎，并為后續相關工作提供了寶貴的經驗和探索。

本次海試中，SPIDER系統在1300米深海環境中嚴格按照預設程序，順利完成“輕”“重”兩種載荷模式的穩定釋放，先后實現近底懸停、水下機器人輔助解鎖、串列自主上浮與展開等一系列高難度動作。系統在十分鐘內連續穩定旋轉90圈，成功安全釋放出20個光電探測球艙與4個浮力塊，所有球艙姿態均達到中微子探測所需要求，充分驗證了SPIDER系統的穩定性和可靠性。

未來，研究團隊將基于本次海試積累的大量數據，進一步優化SPIDER系統的自主性與智能化水平，全面提升其在復雜海洋環境下的適應性，加速推進“海鈴計劃”的工程實施。此次成功不僅展示了我國在深海中微子探測和深海工程領域的原創性突破，也彰顯了我國在前沿科學探索和戰略技術創新上的突出能力。

（記者 馮晨陽）