空间站暗物质实验面临考验—新闻—科学网
时间:2017-12-08

  空间站暗物质实验正面临考验 - 新闻 - 科学网

  在去年一台冷却泵出现故障之后,国际空间站20亿美元暗物质测试的操作人员正在努力研究如何确保其他三台关键的冷却泵能够继续工作,这个失败最为严重迄今为止关于AMS在2024年退役之前一直坚持下去的能力。AMS的任务是检测宇宙射线,这些宇宙射线代表埋在深空中的暗物质。 AMS最初是为三年的研究项目而设计的,现在已经是第四年了,有九年的时间在这台仪器上完成。

  美国宇航局华盛顿总部AMS项目经理马克·西斯蒂利(Mark Sistilli)说,我们分析了冷却剂泵出了什么问题以及如何解决问题的可能性。相关的测试排除了辐射破坏冷却泵电子元件的可能性。

  AMS仍在使用其余三台冷却泵继续收集科学数据。这些泵是液态二氧化碳冷却系统的一部分,用于散发安装在空间站外的AMS的热量。在每90分钟绕地球轨道上,AMS频繁进出太空站。

  AMS在任何时间只运行1个冷却液泵。 2014年2月,一台AMS冷却泵出现故障,其余三台冷却泵中至少有一台已经出现潜在故障迹象。

  自2011年8.5吨AMS投入使用以来,已经追踪了超过690亿个通过探测器的宇宙射线。它的目标是找到反物质和暗物质。 2013年,AMS团队的科学家报告测量了正电子数据和能量,这个发现暗示但并不能证实暗物质的存在。

  这个实验的科学价值取决于它追踪的粒子数量,所以运行的时间越长,最终的结论就越坚实。到目前为止我们有一些很好的科学数据。西斯蒂利说,如果可以的话,我们真的想坚持到2024年。

  AMS最初被认为运行了三年。它的原始设计需要一个超导磁体来更快地完成其科学任务,但工程师在发射之前几个月才用普通磁体代替。实验表明,超导磁体升温超过预期,实验团队担心在三年任务结束之前将消耗所有的氦冷却剂。

  现在,冷却系统再次出现问题。这些冷却泵与最初设计用超导磁体运行3年的冷却泵相同。 AMS冷却系统由荷兰阿姆斯特丹国家宇航实验室领导的国际团队制造。

  剑桥麻省理工学院诺贝尔物理学奖得主丁肇冲说:我们有四台泵,我们只需要一台。我们希望让AMS能够在空间站的生命中运行。

  如何解决冷却泵的问题取决于它是什么。 Sistilli指出,一个简单的解决方案是上传软件,以不同的方式运行剩余的冷却泵,使其持续更长的时间。另一种可能性是在冷却液泵上或周围安装热封套以控制温度并降低其负载。 AMS的其他部分已经安装了这种热封套。在最坏的情况下,它也允许宇航员通过在太空中行走来替换故障部件。

  Sistilli说AMS团队可能需要六个月到一年的时间才能提出解决方案。

  与此同时,第二个更小的暗物质测试高温计已于上个月抵达国际空间站。该项目由日本宇宙航空研究开发机构牵头,将搜索高于AMS研究的宇宙射线。

  AMS是安装在国际空间站上的粒子物理测试设备。它的目的是探测宇宙中的奇怪物质,包括暗物质和反物质。 2011年5月16日,当AMS奋进号航天飞机发射时,中国科学家投入了大量的精力。参加该项目的国际同事高度评价了中国科学家的贡献。 (赵西喜)

  “中国科学”(2015-09-09第二版国际)

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  自然报告(英文)