深海中微子探測“海鈴計劃”關鍵裝備海試成功！

圖 1 共享航次全體成員合影

近日，在國家重點研發(fā)計劃項目支持下，“海鈴計劃”深海中微子探測團隊依托廣州海洋地質調查局“海洋地質二號”船共享航次，在海鈴望遠鏡預選臺址“海鈴盆地”附近，圓滿完成了深海中微子探測精密儀器及工程裝備的實海測試任務，為海鈴一期工程建設提供了關鍵支撐。上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院田新亮、郭孝先、魏漢迪老師團隊，面向深海中微子探測前沿需求，聚焦大型深海長柔性密集潛陣的布放、組網與運維難題開展系統(tǒng)研究，在本航次中成功實施了“蜘蛛系統(tǒng)”潛標布放裝置、水聲定位系統(tǒng)、深水濕插拔連接器等多項關鍵技術的系列海試。

“海鈴計劃”是由上海交通大學牽頭發(fā)起的深海中微子探測計劃，旨在我國南海建設國際領先的大型中微子望遠鏡，通過捕捉高能中微子信號來探索宇宙射線起源、極端天體物理現(xiàn)象等前沿科學問題，推動粒子、天文、海洋工程、海洋科學、機械、電子和材料等多學科交叉研究。根據(jù)海鈴一期規(guī)劃，將在海鈴盆地3500m深海布放10根高度約為700m的中微子探測串列，密集排布構成小型陣列。

“蜘蛛系統(tǒng)”是由船建學院團隊原創(chuàng)提出的深海精密儀器特種運載裝備，靈感來源于蜘蛛吐絲的連續(xù)性與可控性，采用“集成布放-柔性釋放-垂直展開”的設計思路，實現(xiàn)了長柔精密潛標在深海環(huán)境中精確就位和受控展開。本次海試中，“蜘蛛系統(tǒng)”在3500米深海環(huán)境下完成了著底試驗，重點驗證了裝置的抗沖擊性能，還開展了“蜘蛛系統(tǒng)”和動力定位船舶聯(lián)動移位試驗，檢驗了深海精密定位施工能力。

視頻 1 “蜘蛛系統(tǒng)”潛標布放

圖 2 “蜘蛛系統(tǒng)”水下活動軌跡記錄

深海中微子望遠鏡在洋流作用下會發(fā)生偏移，多節(jié)點空間定位技術是涉及中微子能量和軌跡重構的關鍵核心技術。我院團隊創(chuàng)新提出了多信息融合的深海多節(jié)點定位技術，預期在深海條件下實現(xiàn)多節(jié)點 10cm 級的定位精度，解決洋流中柔性中微子探測陣列中微子信號重構的難題。為檢驗定位系統(tǒng)在實海條件下的定位精度，本次海試成功開展了依托 ROV的縱向掃描試驗，全面檢驗了系統(tǒng)在不同水深條件下的定位精度和校準方法。

圖 3 搭載于“海馬號”ROV 的水聲定位系統(tǒng)移動接收站

圖 4 水聲定位系統(tǒng)水下發(fā)聲站

圖 5 聲學定位系統(tǒng)海試成員在分析數(shù)據(jù)

深海濕插拔連接器是海鈴一期潛標與海底接駁盒實現(xiàn)組網連接的關鍵設備。為全面驗證濕插拔連接器在真實深海環(huán)境下的性能，我院團隊自主研制適插拔測試平臺，依托“海馬號” ROV，針對 5 套國內不同廠家的深水濕插拔產品完成了 3500米水下多次水下動態(tài)插拔操作，系統(tǒng)測試了電氣導通、海水絕緣及光通信功能。此次海試為海鈴一期深海組網工程國產高端濕插拔連接器的優(yōu)化定型提供寶貴數(shù)據(jù)。

視頻 2 濕插拔連接器在 3500m 海底在線插拔測試

此次海試不僅驗證了多項深海儀器裝備的關鍵性能，也為我國深海中微子探測、海底觀測網絡建設及深海裝備標準化提供了重要技術積累。項目團隊表示，后續(xù)將根據(jù)本次海試結果開展針對性優(yōu)化，持續(xù)提升深海關鍵儀器設備和工程技術能力的可靠性與智能化水平，為未來中微子探測潛標陣列的規(guī)模化布設與長期穩(wěn)定運行奠定堅實技術基礎。

• 信息來源:上海交大船舶海洋與建筑工程學院。

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