近日，由上海交通大學(xué)自主研制的國(guó)際首創(chuàng)深海中微子探測(cè)潛標(biāo)專(zhuān)用載具——深海精密儀器柔性布放裝置“蜘蛛系統(tǒng)”(英文簡(jiǎn)稱(chēng)SPIDER，Subsea Precision Instrument Deployer with Elastic Releasing)順利完成全功能海試。這一成果標(biāo)志著我國(guó)在深海中微子探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，為“海鈴計(jì)劃”的深海工程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　“海鈴計(jì)劃”是由上海交通大學(xué)發(fā)起的深海中微子望遠(yuǎn)鏡建設(shè)計(jì)劃。項(xiàng)目旨在通過(guò)捕捉來(lái)自天體和地球大氣核反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的高能中微子，探索驅(qū)動(dòng)極端宇宙現(xiàn)象的深層規(guī)律，解答宇宙射線起源之謎，加速我國(guó)完備多信使天文網(wǎng)的建設(shè)，推動(dòng)粒子物理、天體物理、地球物理、海洋科學(xué)等前沿交叉研究，孕育原創(chuàng)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

　　海鈴中微子望遠(yuǎn)鏡全陣列由約1000根中微子探測(cè)潛標(biāo)組成，形成直徑約4公里的圓盤(pán)狀陣列，整體擬布設(shè)于3500米深海底部。每根潛標(biāo)高約700米，懸掛20個(gè)直徑43厘米的耐高壓光學(xué)探測(cè)球艙。如何在極端海底環(huán)境中穩(wěn)定、高效地完成如此龐大而精密的柔性潛標(biāo)陣列組網(wǎng)，是國(guó)際深海中微子探測(cè)面臨的重大挑戰(zhàn)。

　　研究團(tuán)隊(duì)從蜘蛛吐絲的連續(xù)性與可控性中獲得靈感，提出“整體集成—柔性釋放—垂直展開(kāi)”的設(shè)計(jì)思路，使長(zhǎng)達(dá)700米的精密中微子探測(cè)潛標(biāo)能夠在深海環(huán)境下有序展開(kāi)，攻克了超長(zhǎng)柔性線纜的精準(zhǔn)深海布放這一國(guó)際難題。與地中海中微子探測(cè)項(xiàng)目KM3NeT采用的“滾球方案”相比，本裝置從設(shè)計(jì)之初即充分考慮系統(tǒng)的可拓展性。

　　目前，裝置采用雙軌20球艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具備良好的模塊化和拓展能力，未來(lái)可方便升級(jí)以容納更多的探測(cè)球艙，滿足未來(lái)多樣化中微子探測(cè)的需求。系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)依托上海交通大學(xué)的大型船海試驗(yàn)設(shè)施，歷經(jīng)8個(gè)版本迭代與多輪測(cè)試，最終成功研制完成這一特種水下裝備。

　　在本次海試中，SPIDER系統(tǒng)在1300米深海環(huán)境中嚴(yán)格按照預(yù)設(shè)程序，順利完成“輕”“重”兩種載荷模式的穩(wěn)定釋放，先后實(shí)現(xiàn)近底懸停、水下機(jī)器人輔助解鎖、串列自主上浮與展開(kāi)等一系列高難度動(dòng)作。系統(tǒng)在十分鐘內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)90圈，成功安全釋放出20個(gè)光電探測(cè)球艙與4個(gè)浮力塊，所有球艙姿態(tài)均達(dá)到中微子探測(cè)所需要求，充分驗(yàn)證了SPIDER系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將基于本次海試積累的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化SPIDER系統(tǒng)的自主性與智能化水平，全面提升其在復(fù)雜海洋環(huán)境下的適應(yīng)性，加速推進(jìn)“海鈴計(jì)劃”的工程實(shí)施。此次成功不僅展示了我國(guó)在深海中微子探測(cè)和深海工程領(lǐng)域的原創(chuàng)性突破，也彰顯了我國(guó)在前沿科學(xué)探索和戰(zhàn)略技術(shù)創(chuàng)新上的突出能力。

　　本項(xiàng)目在不同的研發(fā)階段得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“海洋中微子探測(cè)技術(shù)”(項(xiàng)目編號(hào)2023YFC3107400)、上海市基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“多波段中微子探測(cè)研究”(項(xiàng)目編號(hào)22JC1410100)等多項(xiàng)科研計(jì)劃的及時(shí)支持，確保了研發(fā)進(jìn)程的連續(xù)性，特此致謝。