Antimateriaa etsivä AMS saapui ESTECiin

24 Helmikuu 2010

Suurin Kansainväliselle lähetettävä tieteellinen tutkimuslaite, Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) saapui viikko sitten Euroopan avaruustekniikan tutkimuskeskukseen ESTECiin testattavaksi keskuksen suuressa avaruussimulaattorissa.

Avaruuden antimateriaa ja pimeää ainetta etsivä AMS on tarkoitus laukaista avaruusasemalle ensi heinäkuussa avaruussukkulalla. Sitä ennen laite kuitenkin testataan täydellisesti ESTECissä, Hollannissa, jotta voidaan olla varmoja siitä että laite kestää laukaisun rasitukset ja avaruuden olosuhteet.

ESTECin suuressa avaruussimulaattorissa on useita erilaisia laitteistoja testaamiseen: jättikokoinen tyhjökammio pumpataan tyhjäksi ilmasta, jäähdytetään nestemäisellä heliumilla ja sen voimakas lamppu matkii Auringon paistetta, jotta olosuhteet olisivat mahdollisimman tarkalleen kuten avaruudessa; täristimillä ja akustisilla kammioilla jäljitellään matkaa avaruuteen rätisevän raketin kyydissä; ja elektromagneettisilla testiasemilla laitteisto altistetaan häiritsevälle sähkömagneettiselle säteilylle.

Front view of the cryostat
ESTECin avaruussimulaattorin tyhjökammio

Vaikka ESTECin avaruussimulaattori on nähnyt paljon erilaisia avaruuslaitteita satelliittien osista planeettaluotaimiin ja avaruusaluksiin, on AMS silti jotain uutta: se ei ole ainoastaan suurin Kansainväliselle avaruusasemalle vietävä tieteellinen tutkimuslaite, mutta myös kallein koskaan rakennettu yksittäinen mittalaite avaruudessa ja sen sisällä on ensimmäinen pysyvästi avaruudessa käytettävä kryogeenisesti jäähdytetty suprajohtava magneetti.

AMS:n testaaminen tulee olemaan haastava tehtävä, ja sitä tullaan käyttämään ennätykselliset 36 vuorokautta tyhjökammion sisällä avaruuden olosuhteissa – noin kaksi kertaa pitempään kuin normaalisti.

Ongelma: maailmankaikkeuden synty

Position de l’AMS sur la station spatiale
AMS asennetaan avaruusaseman keskusmastoon

AMS:n tärkein tarkoitus on tehdä havaintoja, joiden avulla voidaan toivottavasti ymmärtää paremmin mistä ja miten koko maailmankaikkeus aikanaan syntyi. Havainnot ovat hyvin haastavia, sillä AMS koittaa saada näkymätöntä näkyväksi: tarkoituksena on löytää antiainetta ja ns. pimeää ainetta, joita ei voida havaita kuin epäsuorasti. Sivutuotteena laite tuottaa paljon havaintomateriaalia tavallisemmista tähtitaivaan kohteista, kuten tähdistä ja galakseista, jotka sijaitsevat miljoonien valovuosien päässä meistä. Tähtitieteilijöiden lisäksi myös muun muassa hiukkasfyysikot odottavat vesi kielellä AMS:n havaintoja.

Projektia johtaa Nobel-palkittu fyysikko Samuel Ting Massachusettsin teknillisestä instituutista (MIT) ja mukana on suuri joukko tutkijoita ja insinöörejä 56 tutkimuslaitoksesta 16 maassa. Suomesta projektiin osallistuvat Aalto-yliopiston (Teknillisen korkeakoulun) Metsähovin radiotutkimusaseman sekä Turun yliopiston tutkijaryhmät. ESA on mukana hankkeessa järjestön miehitettyjen avaruuslentojen ja mikropainovoimatutkimuksen direktoraatin kautta.

AMS-tutkimuslaitteen ensimmäinen versio, AMS-01, lensi kesäkuussa 1998 avaruussukkula Discoveryn rahtiruumassa lyhytaikaisella lennolla avaruudessa, ja siitä saatujen rohkaisevien tulosten perusteella laitteistosta päätettiin rakentaa suurempi ja parempi versio, joka sijoitettaisiin pysyvästi Kansainvälisen avaruusaseman keskusmastoon. Alustavasti tarkoituksena on käyttää laitetta ainakin kolmen vuoden ajan.

Tehty ympäri Eurooppaa, kokoonpantu CERNissä

AMS kokoonpanohallissaan CERNissä

AMS-intrsumentin osia on rakennettu pääasiassa eurooppalaisissa tutkimuslaitoksissa Italiassa, Ranskassa, Saksassa, Portugalissa, Espanjassa ja Sveitsissä, minkä lisäksi Kiina, Venäjä, Taiwan ja Yhdysvallat ovat kiinteästi mukana rakentamisessa. Laite koottiin Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa CERNissä, missä AMS-kollaboraatiolla oli omat tilat ja laitteistot.

Helmikuun alussa AMS testattiin CERNin SPS-hiukkaskiihdyttimen tuottaman protonisuihkun avulla, jotta sen momenttiresoluutio ja kyky mitata siihen osuvien alkeishiukkasten liikemäärää ja magneettikentän aiheuttamaa lentoradan kaareutumista pystyttiin määrittämään.

Laitteiston kyky erottaa elektronit protoneista myös testattiin. Tämä on hyvin tärkeää, koska AMS havaitsee kosmisia säteitä, joita 90% on protoneita ja ne muodostavat valtaosan luontaisesta taustasäteilystä, jonka seasta tutkijat pyrkivät löytämään kiinnostavia signaaleita. Positronien ja elektronien “puute” on yksi mahdollinen merkki pimeästä aineesta.

Toimiessaan AMS analysoi siihen osuvia hiukkasia yli 300 000 kanavan avulla, joten se tuottaa suuren määrän tietoa, jota pitää käsitellä ja lähettää Maahan. AMS käyttää hyväkseen avaruusaseman virtaa, tietoliikennekanavia ja tietokonejärjestelmiä.

AMS tuotiin erikoiskuljetuksena CERNistä, Genevestä, ESTECiin, Hollantiin, ja sen on tarkoitus lähetä edelleen Kennedyn avaruuskeskukseen Yhdysvaltojen ilmavoimien erikoiskuljetuksena toukokuun lopussa. Se viedään avaruusasemalle avaruussukkula Endevourin kyydissä lennolla STS-134, jonka suunniteltu laukaisuajankohta on tällä hetkellä heinäkuun lopussa. Lennolla on mukana myös ESAn astronautti Roberto Vittori.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.