空间站暗物质实验面临考验

阿尔法磁谱仪图像来源:美国航天局

去年一台冷却泵出现故障后，国际空间站上价值20亿美元的暗物质实验的操作人员现在正试图找出如何确保其他三台关键冷却泵能够继续工作。这次失败引发了迄今为止最严重的担忧，即阿尔法磁谱仪能否继续工作，直到空间站于2024年退役。AMS的任务是探测代表深埋在空气中的暗物质的宇宙射线。医疗辅助系统最初是为一个为期3年的研究项目设计的。现在已经是第四年了，这台仪器还有9年的工作要完成。

位于华盛顿特区的美国宇航局总部的AMS项目经理马克·西斯蒂利说，“我们分析了很多可能性”，关于冷却泵发生了什么样的故障以及如何修理。然而，相关测试排除了辐射损坏冷却泵电子设备的可能性。

AMS仍在使用剩余的3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，该系统设计用于散发安装在空间站外的AMS的热量。在每90分钟绕地球一周的轨道上，AMS将频繁地随着空间站进出阳光。

在任何给定的时间周期内，AMS运行只需要一个冷却泵。AMS的一个冷却泵在2014年2月出现故障，而其余三个冷却泵中至少有一个显示出可能出现故障的迹象。

自2011年8.5吨的AMS开始运行以来，它已经跟踪了超过690亿条穿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团队的科学家报告称，正电子数据和能量被测量，这一发现暗示——但没有证实——暗物质的存在。

这个实验的科学价值取决于它跟踪了多少粒子，因此它运行的时间越长，最终的结论就越可靠。"到目前为止，我们有一些很棒的科学数据."西斯蒂利说，“如果可以，我们真的想坚持到2024年。”

医疗辅助系统最初被认为只能运行3年。它最初的设计需要一个超导磁体来更快地完成科学任务，但是工程师们在发射前几个月用一个普通的磁体代替了它。测试表明，超导磁体变得比预期的更热，实验小组担心，在三年任务结束之前，它会消耗掉所有的氦冷却剂。

现在，冷却系统再次出现问题。这些冷却泵与最初设计用于超导磁体运行3年的冷却泵相同。AMS的冷却系统由阿姆斯特丹国家航空航天实验室领导的国际团队制造。

剑桥麻省理工学院的诺贝尔物理学奖得主丁肇中说:“我们有四个泵——我们只需要一个。我们希望在空间站的整个生命周期中运行AMS。”

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，并以不同的方式运行剩余的冷却泵，从而延长它们的使用寿命。另一种可能是在冷却泵上或其周围安装一个热包层，以控制温度并减少其负载——AMS的其他部分已经有了这样的热绝缘包层。在最坏的情况下，宇航员也可以在太空行走，更换故障部件。

西斯蒂利说，医疗辅助队可能需要六个月到一年的时间来想出一个解决方案。

与此同时，第二个更小的暗物质实验——热电望远镜——于上月抵达国际空间站。该项目由JAXA领导，将寻找能量高于AMS研究范围的宇宙射线。

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，AMS随奋进号航天飞机发射升空。中国科学家已经为磁谱仪付出了很多努力。参与该项目的国际同事高度赞扬了中国科学家的贡献。(赵茜·Xi)

《中国科学新闻》(2015-09-09第二版国际)

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