Alfa magnētiskais spektrometrs

Alfa magnētiskais spektrometrs () ir daļiņu fizikas eksperimentu modulis, kurš uzstādīts Starptautiskajā kosmosa stacijā (SKS). Ar to tiek mērīti kosmiskie stari un elementārdaļiņas, lai pētītu Visuma rašanos un meklētu dažādu tipu neparastas matērijas, tostarp tumšo matēriju un antimatēriju. Projekta galvenais pētnieks ir Nobela prēmijas ieguvējs Samuels Tings. Projekta izmaksas tiek lēstas 2 miljardu USD apmērā.

Pēc Supravadītspējas superkolaidera (Superconducting Super Collider) projekta atcelšanas 1995. gadā MIT daļiņu fiziķis Samuels Tings piedāvāja kosmosā bāzētu Alfa magnētisko spektrometru, kas arī tika akceptēts.

Instrumenta prototips AMS-01 kosmosā lidoja 1998. gada jūnijā Space Shuttle misijā STS-91.
Īsto zinātnisko instrumentu AMS-02 orbītā palaida 2011. gada maijā Space Shuttle misijā STS-134 un pievienoja SKS.

Uzdevumi 
Viens no AMS mērķiem ir noskaidrot, kas ir noticis ar antimatēriju pēc Lielā sprādziena. Tajā vajadzēja rasties vienādam matērijas un antimatērijas daudzumam, bet novērojumi rāda, ka Visumā dominē parastā matērija. Lai gan AMS nevarēs tieši uztvert antimatēriju, tas varēs fiksēt daļiņas, kas radušās antimatērijas sadursmēs.

Viens no tumšās matērijas kandidātiem ir neitralīno. Ja tādas daļiņas eksistē, tad tām vajadzētu sadurties savā starpā un radīt daļiņas, kuras varētu uztvert AMS-02.

Ar AMS paredzēts atrast arī tā saucamās "dīvainās piles" () — subatomu daļiņas vai to konglomerātus, kas veidoti no kvarkiem citādās kombinācijās nekā daļiņas uz Zemes (satur dīvainos kvarkus).

AMS-02 tiks izmantots arī kosmiskā starojuma izpētei. Šādi pētījumi jau ir veikti ar baloniem, bet to novērojumi ilga tikai pāris dienu. AMS savāktie dati par radiāciju plašā enerģiju diapazonā ļaus saprast kosmiskā starojuma izmaiņas ilgā laika posmā nepārtrauktos noverojumos. To zināt ir īpaši svarīgi cilvēka starpplanētu lidojumos.

AMS-01 

Vispirms tika izgatavots prototips AMS-01 — detektora vienkāršota versija. AMS-01 kosmosā lidoja 1998. gada jūnijā Space Shuttle misijā STS-91.

AMS-02

Izgatavošana 
AMS-02 izgatavoja Eiropas elementārdaļiņu pētījumu organizācija CERN un projektu pārraudzīja ASV Enerģijas departaments. Projektā tika iesaistīti 60 institūti no 16 valstīm.

Sākotnēji AMS-02 tika izgatavota kriogēna ar hēliju dzesējama supravadītāju magnētu sistēma. Magnēts tika pabeigts 2007. gadā. Vēlāk magnētu sistēmai tika atklāta neizprasta anomāla uzsilšana. Lai to novērstu, būtu nepieciešama papildu dzesēšana, kas savukārt saīsinātu darbības ilgumu. Pēc tam, kad ASV prezidents Baraks Obama pagarināja SKS izmantošanu pēc 2015. gada, tika nolemts supravadītāju magnētu sistēmu nomainīt pret pastāvīgo magnētu sistēmu, līdz ar to pagarinot instrumenta darbības ilgumu līdz 10 — 18 gadiem sākotnējo 3 gadu vietā. Šis papildu darbības laiks būtu svarīgāks kā instumenta paaugstināta jūtība. Pastāvīgais magnēts tika ņemts no prototipa AMS-1.

Lai pārbaudītu vairākus instrumentus un iekārtas, kas būtu nepieciešamas AMS-02, tos izmēģināja reālos kosmiskajos lidojumus. STS-91 laikā izmantoja ciparu datu ierakstītāja sistēmu, kas saņem datus no AMS. 2001. gada decembrī misijā STS-108 lidoja sinhrotrona radiācijas detektora prototips (Prototype Synchrotron Radiation Detector), kas apstiprināja izvēlēto risinājumu pareizību. Palielinot AMS sarežģītību, NASA bija nepieciešams izstrādāt jaunu ciparu datu ierakstītāja sistēmu, kuru palaida STS-133 2011. gada februārī.

AMS-02 masa ir 6,7 tonas. Detektoru modulis sastāv no astoņiem detektoriem, kas izvietoti viens virs otra un nosaka dažādus radiācijas vai daļiņu raksturlielumus.

Lidojuma gaita 

 startēja Space Shuttle Endeavour misijā STS-134 ar AMS-02 kravas telpā.  kosmoplāns pieslēdzās Starptautiskajai kosmosa stacijai.

 pulkstens 7 sākās Alfa magnētiskā magnetometra izcelšana no Endeavour, ko veica Roberto Vitori un Endrū Feistels ar kosmoplāna manipulatoru. 07:50 UTC AMS-2 pārņēma stacijas manipulators, kuru vadīja Gregorijs Džonsons un Gregorijs Šamitofs. 09:05 magnetometrs tika nogādāts paredzētajā vietā S3 segmenta augšpusē. 09:45 AMS-2 bija uzstādīts. Pēc dažām minūtēm ar attālinātu vadību tika pievienots elektroenerģijas un datu pieslēgmezgls.

Lai gan AMS bija plānots izmantot trīs gadus, tas darbojās ilgāk. Aptuveni 2015. gadā tika sākta sagatavošanās iespējamiem remonta darbiem, kad salūstu silīcija sensora dzesēšanas sistēmas sūkņi.

2019. gadā AMS sabojājās 3 no 4 dzesēšanas sūkņiem, un atlikušais darbojās nestabili. Novembrī ar Cygnus NG-12 stacija tika nogādāta jauna sūkņu sistēma un remonta komplekts. 61. ekspedīcijas dalībnieki Luka Parmitāno un Endrū Morgans trīs iziešanās kosmosā 15. novembrī, 22. novembrī un 2. decembrī veica sūkņu sistēmas nomaiņu.

Atsauces

Ārējās saites 

 AMS Collaboration Homepage 
 AMS Homepage at CERN 
 AMS Homepage  at the Johnson Space Center 
 NASA AMS-02 Project Fact Sheet 
 NASA AMS-02 Project Home Page 
 An animated movie of the STS-134 mission showing the installation of AMS-02 (72MB) 

Daļiņu fizika
Starptautiskā kosmosa stacija