Alpha Magnetic Spectrometer

Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), Magnetyczny Spektrometr Alfa[1] – moduł-eksperyment z dziedziny fizyki cząstek, który został umieszczony na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i którego celem jest dokładny pomiar strumienia naładowanych promieni kosmicznych na niskiej orbicie wokółziemskiej. Eksperyment pozwoli na badanie formowania się Wszechświata, a także na poszukiwanie dowodu istnienia cząstek dziwnych, ciemnej materii oraz swobodnej antymaterii we Wszechświecie. Odkrycie choćby pojedynczych przypadków jąder antyhelu w promieniowaniu kosmicznym dostarczyłoby silnych dowodów na istnienie symetrii między materią i antymaterią.

Początkowo były wątpliwości, czy AMS w ogóle wystartuje, ponieważ nie było pewne, czy uda się wykorzystać pozostałe sprawne użytkowo wahadłowce Space Shuttle[2]. Ostatecznie jednak Izba Reprezentantów Stanów Zjednoczonych zezwoliła na dodatkowy lot wahadłowca m.in. w celu dostarczenia urządzenia na stację kosmiczną[3]. Końcowy montaż dokonał się w CERN-ie. Sprzęt dotarł do Centrum Kosmicznego im. Johna F. Kennedy’ego 26 sierpnia 2010. Start promu kosmicznego Endeavour z AMS-02 w ramach misji STS-134 nastąpił 16 maja 2011. AMS-02 został zainstalowany na ISS 19 maja 2011.

Środkowa część AMS-u (magnes i detektor śladów) w clean roomie w CERN-ie
Wizualizacja AMS-02

Projekt i jego rozwój

Eksperyment został zaproponowany w 1995 roku przez Samuela Tinga, fizyka cząstek elementarnych (wkrótce po porzuceniu projektu Superconducting Super Collider), który został kierownikiem grupy badawczo-rozwojowej złożonej z 500 naukowców pochodzących z 56 instytutów w 16 krajach[4]. Ten kosztujący 1,5 mld dolarów eksperyment został nazwany przez The New York Times „jednym z najbardziej kosztownych eksperymentów naukowych kiedykolwiek zaprojektowanych”[4].

Problemy ze startem

NASA miała zapewnić transport do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) na pokładzie jednego z jej wahadłowców. Prototyp AMS (AMS-01) poleciał w przestrzeń kosmiczną wraz z lotem STS-91 w roku 1998. Niestety po katastrofie promu Columbia w 2003 NASA postanowiła zredukować liczbę planowanych lotów wahadłowców i wycofać ze służby pozostałe jednostki do roku 2010. W tej sytuacji wysłanie AMS (AMS-02) w przestrzeń kosmiczną stało się problematyczne[4]. W 2006 NASA poszukiwała alternatywnych dróg wysłania AMS do stacji kosmicznej ISS, ale były one zbyt kosztowne[2]. Jednak począwszy od marca 2006 zreorganizowano program STS lotów wahadłowców i ostatni planowany lot przesunięto na lipiec 2010[5]. Dodatkowa misja instalacyjna dla AMS mogła być w tych okolicznościach wykonana w końcu roku 2010, jeśli byłaby zaakceptowana przez Senat, prezydenta USA i NASA[6]. Zaplanowano, że po dostarczeniu AMS (AMS-02) do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej zostanie on zainstalowany na strukturze kratownicowej stacji w sekcji USS-02 po zenitowej stronie segmentu S3 za pomocą systemu PAS (Payload Attachment System)[7].

Ostatnia faza rozwojowa

W maju 2008 została zaproponowana ustawa zezwalająca na wystrzelenie Alpha Magnetic Spectrometer do ISS na pokładzie dodatkowego lotu wahadłowca w roku 2010 lub 2011[8]. Ustawa została przyjęta przez całą Izbę Reprezentantów dnia 11 czerwca 2008[9]. Ustawa przekazana została potem do Senackiej Komisji Handlu, Nauki i Transportu, gdzie także została przyjęta[10]. Następnie przeszła przez obrady całego Senatu i ponownie całej Izby Reprezentantów. Ustawa została podpisana przez prezydenta George’a Busha 15 października 2008[11] i zapewniła wystarczające środki pozwalające NASA na dodanie jeszcze jednego lotu do programu lotów wahadłowców przed zakończeniem programu Space Shuttle. W styczniu 2009 NASA zdecydowała się wysłać AMS (AMS-02) w ramach misji STS-134, która ostatecznie doszła do skutku w maju 2011.

Konstrukcja

Urządzenie zawiera takie instrumenty jak[1]:

  • układ czasu przelotu 1, który mierzy ładunki cząstek i ich prędkość
  • układ czasu przelotu 2
  • magnes trwały odchylający tor cząstek naładowanych
  • krzemowe urządzenie śledzące, które mierzy pęd cząstek i ich ładunek
  • pierścień obrazujący detektor Czerenkowa, który rejestruje promieniowanie Czerenkowa
  • kalorymetr elektromagnetyczny, który mierzy kierunek lotu cząstek i ich rodzaj
  • licznik antykoincydencyjny, który pozwala oddzielić informacje o cząstkach nadlatujących z boku

Całość zużywa 2400 W mocy i waży 7 ton[1].

Ciekawostki

Satelita PAMELA, który został wystrzelony w połowie 2006 w ramach współpracy europejsko-rosyjskiej, przeprowadza pewne eksperymenty podobne do tych planowanych na AMS. Jednakże przypuszcza się, że dzięki AMS będzie można osiągnąć dużo wyższą czułość planowanych pomiarów[12].

Po wysłaniu w przestrzeń prototypu AMS-01 całkowity koszt projektu AMS szacowano na 33 mln dolarów[13]. Obecne szacunki oscylują wokół kwoty 1,5 mld dolarów[4], czyli 45-krotnie wyższej od planowanej.

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ a b c George Musser. Klejnot w koronie. „Świat Nauki”. nr. 6 (238), s. 64–65, czerwiec 2011. Prószyński Media. ISSN 0867-6380. 
  2. ↑ a b Marc Kaufman: The Device NASA Is Leaving Behind. The Washington Post, 2 grudnia 2007. [dostęp 2007-12-02].
  3. ↑ Jim Abrams: House adds extra shuttle flight in NASA budget (ang.). The Associated Press, 19 czerwca 2008. [dostęp 2011-05-21].
  4. ↑ a b c d Dennis Overbye:Long-Awaited Cosmic-Ray Detector May Be Shelved. The New York Times, 3 kwietnia 2007.
  5. ↑ Chris Bergin: NASA managers juggle shuttle launch schedule again (ang.). NASA SpaceFlight.com, 2007-04-29. [dostęp 2011-05-21].
  6. ↑ Chris Bergin: Atlantis gains Hubble servicing swansong (ang.). NASA SpaceFlight.com. [dostęp 2011-05-21].
  7. ↑ Johnson Space Center: Phase II Flight Safety Data Package for the Alpha Magnetic Spectrometer-02 (AMS-02) (ang.). [dostęp 2011-05-21]. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-10-15)].
  8. ↑ House Bill Would Authorize Additional Shuttle Flights. [dostęp 2008-05-19].
  9. ↑ David Kestenbaum, NASA balks at Taking Physics Gear Into Space, Waszyngton: National Public Radio, 10 czerwca 2008 [dostęp 2008-06-10].
  10. ↑ Senate Committee Passes Bill.
  11. ↑ Major Actions: H.R. 6063. THOMAS (Library of Congress) – thomas.loc.gov. [dostęp 2010-09-16]. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-11-20)].
  12. ↑ Mark Peplow: PAMELA, or virtue rewarded (ang.). W: Nature [on-line]. Nature Publishing Group, 2006-06-16. [dostęp 2014-06-29].
  13. ↑ Eric Hand: Particle physics: Sam Ting’s last fling (ang.). nature.com, 15 października 2008. [dostęp 2011-05-21].

Linki zewnętrzne

Moduły i systemy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
Moduły
Podsystemy
Pojazdy zaopatrzeniowe

ISS configuration 2021-07 en.svg

  1. ↑ elementy odłączone od stacji
  2. ↑ a b c d e f g elementy anulowane
  3. ↑ elementy jeszcze nie dostarczone do stacji

Media użyte na tej stronie

ISS configuration 2021-07 en.svg
Configuration of the International Space Station as of 29 July 2021 when Nauka was attached.
AMS02onISS.jpg
A computer generated image showing AMS-02 mounted to the ISS S3 Upper Inboard Payload Attach Site.
AMS-02 clean room feb2009.jpg
A central part of AMS-02 experiment in the clean room at CERN