“海铃计划”深海中微子探测团队圆满完成规模化系列海试

近日，在国家重点研发计划项目支持下，“海铃计划”深海中微子探测团队搭载广州海洋地质调查局“海洋地质二号”共享航次，在海铃望远镜预选台址“海铃盆地”附近完成了深海中微子探测精密仪器和工程技术装备的实海测试任务，为海铃一期工程建设提供了坚实支撑。

图 1  共享航次全体成员合影

“海铃计划”是由上海交通大学牵头发起的深海中微子探测计划，旨在我国南海建设国际领先的大型中微子望远镜，通过捕捉高能中微子信号来探索宇宙射线起源、极端天体物理现象等前沿科学问题，推动粒子、天文、海洋工程、海洋科学、机械、电子和材料等多学科交叉研究。根据海铃一期规划，将在海铃盆地3500m深海布放10根高度约为700m的中微子探测串列，密集排布构成小型阵列。本次海试聚焦海铃一期施工的关键技术攻关，包括“蜘蛛系统”潜标布放装置、水声定位系统、深水湿插拔等多个关键技术的系列海试。

“蜘蛛系统”是由项目团队原创提出的深海精密仪器特种运载装备，灵感来源于蜘蛛吐丝的连续性与可控性，采用“集成布放-柔性释放-垂直展开”的设计思路，实现了长柔精密潜标在深海环境中精确就位和受控展开。本次海试中，“蜘蛛系统”在3500米深海环境下完成了着底试验，重点验证了装置的抗冲击性能，还开展了“蜘蛛系统”和动力定位船舶联动移位试验，检验了深海精密定位施工能力。 

图 2  “蜘蛛系统”在船舶后甲板准备下放

图 3  “蜘蛛系统”水下活动轨迹记录

深海中微子望远镜在洋流作用下会发生偏移，多节点空间定位技术是涉及中微子能量和轨迹重构的关键核心技术。项目团队创新提出了多信息融合的深海多节点定位技术，预期在深海条件下实现多节点 10cm 级的定位精度。为检验定位系统在实海条件下的定位精度，本次海试成功开展了依托 ROV的纵向扫描试验，全面检验了系统在不同水深条件下的定位精度和校准方法。

图 4 搭载于“海马号”ROV 的水声定位系统移动接收站

图 5水声定位系统水下发声站

图 6 声学定位系统海试成员在分析数据

海铃中微子探测球舱（hDOM）作为望远镜的核心探测单元，在本次海试中展现出卓越性能。该样机原型集成了多只高灵敏度光电倍增管（PMT），成功实现了极微弱信号下的单光子级探测精度。其具备的波形读出功能，是海铃探测器的核心创新之一，能够捕获中微子的细微脉冲特征，对于精准甄别中微子“味道”具有决定性意义。此次也是hDOM样机第二次挑战深海，在历经1500米与3500米深度的实地运行后成功回收。经测试，各通道读出性能稳定，对深海本底噪声的实测数据与物理预期高度契合，标志着团队已具备精准表征深海环境的能力，为后续千米级阵列的信号分析与大规模建设提供了坚实的科学依据。 

图 7 海铃中微子探测球舱样机（hDOM）

深海湿插拔连接器是海铃一期潜标与海底接驳盒实现组网连接的关键设备。为全面验证湿插拔连接器在真实深海环境下的性能，项目组自主研制适插拔测试平台，依托“海马号” ROV，针对 5 套国内不同厂家的深水湿插拔产品完成了 3500米水下多次水下动态插拔操作，系统测试了电气导通、海水绝缘及光通信功能。此次海试为海铃一期深海组网工程国产高端湿插拔连接器的优化定型提供宝贵数据。 

图 8 湿插拔连接器在 3500m 海底在线插拔测试

本次航次还成功回收了 2025年4月布放的中微子环境潜标与中微子潜标，获取了完整气象周期的海洋水文环境参数与设备运行数据。多数传感器运行良好，设备表面无明显生物附着，为深海中微子观测选址提供了宝贵的长期连续监测数据。此外，还开展了原位采样和大体积过滤实验，获得海铃盆地生物多样性信息，对深海中微子探测信号分析提供重要参考。 

图 9  回收环境探测潜标

图10  海试队员从光学探测球舱模型上提取沉积物样本

本航次不仅验证了多项深海仪器装备的关键性能，也为我国深海中微子探测、海底观测网络建设及深海装备标准化提供了重要技术积累。项目团队表示，后续将根据本次海试结果开展针对性优化，持续提升深海关键仪器设备和工程技术能力的可靠性与智能化水平，为未来中微子探测潜标阵列的规模化布设与长期稳定运行奠定坚实技术基础。

本次海试受国家重点研发计划“海洋中微子探测技术”等多项科研计划的支持。此次海试团队成员来自上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院、李政道研究所、海洋学院、广州海洋地质调查局、自然资源部第二海洋研究所、中海辉固、中天海洋系统、海南欧特等单位。 

图 11 “海铃计划”深海中微子探测团队成员合影

作者： 李政道研究所、船舶海洋与建筑工程学院 供稿单位： 李政道研究所、船舶海洋与建筑工程学院