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

　　“海鈴計劃”是由上海交通大學(xué)發(fā)起的深海中微子望遠鏡建設(shè)計劃。項目旨在通過捕捉來自天體和地球大氣核反應(yīng)過程產(chǎn)生的高能中微子，探索驅(qū)動極端宇宙現(xiàn)象的深層規(guī)律，解答宇宙射線起源之謎，加速我國完備多信使天文網(wǎng)的建設(shè)，推動粒子物理、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)。

　　海鈴中微子望遠鏡全陣列由約1000根中微子探測潛標(biāo)組成，形成直徑約4公里的圓盤狀陣列，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個直徑43厘米的耐高壓光學(xué)探測球艙。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)，是國際深海中微子探測面臨的重大挑戰(zhàn)。

　　研究團隊從蜘蛛吐絲的連續(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”的設(shè)計思路，使長達700米的精密中微子探測潛標(biāo)能夠在深海環(huán)境下有序展開，攻克了超長柔性線纜的精準(zhǔn)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，本裝置從設(shè)計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，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(tǒng)研發(fā)團隊依托上海交通大學(xué)的大型船海試驗設(shè)施，歷經(jīng)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。

　　在本次海試中，SPIDER系統(tǒng)在1300米深海環(huán)境中嚴格按照預(yù)設(shè)程序，順利完成“輕”“重”兩種載荷模式的穩(wěn)定釋放，先后實現(xiàn)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(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個光電探測球艙與4個浮力塊，所有球艙姿態(tài)均達到中微子探測所需要求，充分驗證了SPIDER系統(tǒng)的穩(wěn)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(shù)據(jù)，進一步優(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“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(lǐng)域的原創(chuàng)性突破，也彰顯了我國在前沿科學(xué)探索和戰(zhàn)略技術(shù)創(chuàng)新上的突出能力。

　　本項目在不同的研發(fā)階段得到了國家重點研發(fā)計劃“海洋中微子探測技術(shù)”(項目編號2023YFC3107400)、上海市基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“多波段中微子探測研究”(項目編號22JC1410100)等多項科研計劃的及時支持，確保了研發(fā)進程的連續(xù)性，特此致謝。