南极冰下湖长期被冰雪覆盖，具有独特的高压、低温、低营养和黑暗环境条件，孕育着独特的微生物种群构成。开展南极冰下湖科学钻进取样和探测对探索南极冰下湖的形成和演化过程，了解地球早期的生命形式和进化具有重要意义。然而由于受到极地复杂地理及极端气候条件限制、巨厚冰层的阻挡和冰下湖钻取难度大等多种因素影响，直接获取冰下湖水面临着很大的挑战。目前，国际上仅有俄罗斯、美国、英国三个国家尝试采用不同钻进方法在南极钻取冰下湖水且仅俄罗斯和美国成功获取了冰下湖水样品。但由于他们采用的钻探方式或存在钻进速度慢，或存在钻进过程污染冰下湖的缺点，如何实现快速、洁净的获取冰下湖水样品仍是一个国际性难题。

十三五期间，我国围绕南极冰下湖前沿科学问题，创新性的提出采用“前面热融钻进、后面冻结闭合”的热融钻探方式进行冰下湖无污染探测取样，并研发了可回收式冰下湖热融探测器（RECoverable Autonomous thermal Sonde, RECAS）。该探测器最大的特征在于可以通过安装于探测器内部的电缆收放装置实现探测器向下钻进和向上返回，原理如同蜘蛛利用吐丝和收丝实现下降和爬升一样。在向下钻进过程中，内部绞车放缆，下热融钻头发热以融冰钻进，探测器后方的孔内融水则将重新冻结并封闭钻孔，从而隔绝了冰下湖与外界环境，切断冰下湖污染来源。当探测器钻入冰下湖后，携带的多参数传感器可对湖水理化参数进行测量，并进行湖水采样。随后启动内部绞车收缆模式和上热融钻头，探测器携带样品沿被冻结在孔内的电缆向上融冰钻进，直至返回地表。

2022年，可回收式冰下湖热融探测器工程样机在南极达尔克冰川完成了向下钻进和向上返回试验，最深钻孔200.3m，累计钻进517m，并获取了约1800mL的冰川融水样品，充分验证了研发探测器的性能，解决了南极冰下湖无污染钻进采样和观测难题，实现了我国南极冰下湖探测技术手段从零到1的突破。

RECAS探测器系统工作原理

RECAS探测器结构示意图

RECAS探测器南极现场试验