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近日(ri)，由上(shang)海(hai)交(jiao)通大(da)(da)學自主研制的(de)國(guo)際首創深海(hai)中微子(zi)探(tan)測(ce)潛標專(zhuan)用(yong)載具(ju)——深海(hai)精密儀器(qi)柔性布(bu)放(fang)裝置“蜘蛛系統(tong)”(英文簡(jian)稱SPIDER，Subsea Precision Instrument Deployer with Elastic Releasing)順利(li)完(wan)成(cheng)全功能(neng)海(hai)試。這一成(cheng)果標志著(zhu)我國(guo)在深海(hai)中微子(zi)探(tan)測(ce)關鍵技(ji)術領域實現重大(da)(da)突破，為“海(hai)鈴計劃”的(de)深海(hai)工程建設奠定了堅(jian)實基礎。
“海鈴(ling)計劃(hua)”是由上海交通大學發(fa)起的(de)深海中微子望遠(yuan)鏡(jing)建設計劃(hua)。項目旨在通過(guo)捕捉來自(zi)天體(ti)和地球大氣(qi)核反應(ying)過(guo)程(cheng)產生的(de)高能中微子，探索驅動極端宇宙現(xian)象的(de)深層規律，解答宇宙射線起源之謎(mi)，加速我國完(wan)備多信(xin)使天文網的(de)建設，推動粒子物(wu)理(li)、天體(ti)物(wu)理(li)、地球物(wu)理(li)、海洋科學等前(qian)沿交叉(cha)研究，孕育(yu)原創的(de)重(zhong)大科學發(fa)現(xian)。
海鈴(ling)中微(wei)子望遠鏡(jing)全陣(zhen)列由(you)約(yue)1000根(gen)中微(wei)子探(tan)測(ce)潛(qian)標組(zu)成，形(xing)成直(zhi)徑約(yue)4公里的(de)圓盤狀陣(zhen)列，整體擬布(bu)設于3500米(mi)深海底部。每根(gen)潛(qian)標高(gao)約(yue)700米(mi)，懸(xuan)掛20個直(zhi)徑43厘米(mi)的(de)耐高(gao)壓光(guang)學探(tan)測(ce)球艙。如(ru)何在極(ji)端(duan)海底環境(jing)中穩(wen)定、高(gao)效地完成如(ru)此龐大(da)而精密的(de)柔性潛(qian)標陣(zhen)列組(zu)網，是國際深海中微(wei)子探(tan)測(ce)面臨(lin)的(de)重大(da)挑(tiao)戰。
研究團隊(dui)從(cong)蜘蛛吐絲的(de)(de)(de)連續性與可控(kong)性中(zhong)獲得靈(ling)感(gan)，提(ti)出“整體集成—柔性釋放—垂直展(zhan)開”的(de)(de)(de)設計(ji)思(si)路，使長達700米的(de)(de)(de)精密中(zhong)微(wei)子(zi)探(tan)測潛標能夠在深(shen)海環(huan)境(jing)下(xia)有序(xu)展(zhan)開，攻克了超長柔性線纜的(de)(de)(de)精準深(shen)海布放這(zhe)一(yi)國際難題。與地中(zhong)海中(zhong)微(wei)子(zi)探(tan)測項目KM3NeT采(cai)用的(de)(de)(de)“滾(gun)球方案”相比(bi)，本(ben)裝(zhuang)置從(cong)設計(ji)之初即充分考慮(lv)系統(tong)的(de)(de)(de)可拓展(zhan)性。
目前，裝置采用雙(shuang)軌20球艙結構設(she)計，具備良好的(de)模塊化(hua)和(he)拓展能力(li)，未來(lai)(lai)可方便升(sheng)級以容(rong)納更多的(de)探測球艙，滿足(zu)未來(lai)(lai)多樣化(hua)中微子探測的(de)需求。系(xi)統研發團隊依(yi)托上海交通大(da)學的(de)大(da)型船海試驗設(she)施(shi)，歷經8個(ge)版本迭代與多輪測試，最終成(cheng)功研制完(wan)成(cheng)這一(yi)特種水下裝備。
在本次(ci)海(hai)試中(zhong)，SPIDER系(xi)統在1300米(mi)深(shen)海(hai)環境中(zhong)嚴格按照預設程序，順利完成(cheng)(cheng)“輕(qing)”“重”兩種(zhong)載荷模(mo)式的(de)穩定(ding)釋放(fang)，先后實現近底(di)懸停、水下機器人輔助解鎖、串列自主(zhu)上(shang)浮與展開等一(yi)系(xi)列高難度動作。系(xi)統在十分鐘內連續穩定(ding)旋轉90圈(quan)，成(cheng)(cheng)功安(an)全釋放(fang)出20個光電探測(ce)球艙(cang)(cang)與4個浮力塊，所有球艙(cang)(cang)姿態均達到中(zhong)微子(zi)探測(ce)所需(xu)要求，充分驗證(zheng)了(le)SPIDER系(xi)統的(de)穩定(ding)性和可靠性。
未來，研究團隊將基于本次(ci)海(hai)(hai)試積累的(de)(de)大量數據(ju)，進一步優化SPIDER系統的(de)(de)自主性與智能化水平，全面提(ti)升其在(zai)復(fu)雜海(hai)(hai)洋(yang)環境下的(de)(de)適應性，加(jia)速推進“海(hai)(hai)鈴計劃”的(de)(de)工程實施。此次(ci)成功(gong)不僅(jin)展示了我國在(zai)深海(hai)(hai)中(zhong)微子探(tan)測和(he)深海(hai)(hai)工程領域的(de)(de)原創性突(tu)破，也(ye)彰(zhang)顯了我國在(zai)前沿(yan)科學(xue)探(tan)索和(he)戰略技(ji)術創新上的(de)(de)突(tu)出能力。
本項(xiang)目(mu)在不同的(de)研發(fa)階(jie)段(duan)(duan)得到了國家重點研發(fa)計劃(hua)“海(hai)洋(yang)中微子(zi)探(tan)測(ce)技術”(項(xiang)目(mu)編號(hao)2023YFC3107400)、上海(hai)市(shi)基礎研究(jiu)領(ling)域“多波(bo)段(duan)(duan)中微子(zi)探(tan)測(ce)研究(jiu)”(項(xiang)目(mu)編號(hao)22JC1410100)等(deng)多項(xiang)科研計劃(hua)的(de)及時(shi)支持(chi)，確保了研發(fa)進程的(de)連續性(xing)，特此致謝。
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