Alpha magnetic spectrometer

[Виктop B.]

В этом году наконец-то улетит надо думать. Штука конечно для МКС предназначена, но теме про его самого место скорее здесь.

А может кто-то вменяемо объяснить что происходит? То есть я правильно понимаю - что это просто счетчик высокоэнергетических частиц достаточно точно определяющий энергию заряд и массу для каждой из них.

Типа магнит мощный сверхпроводящий и в нем типа silicon tracker - и по траекториям заряженных частиц определяем про них импульс (а точнее с точностью до заряда) ибо они отклоняются.

А дальше стоит какая штука которая поглощает и определяет энергию с высокой точностью.

Но с другой стороны приборов у него вроде очень много
http://rbecker.web.cern.ch/rbecker/AMSII.html
и плохо понятно что к чему.

Может кто-то из физиков дать понятные ссылки или объяснить что к чему?

Дальше. Правильно ли я понимаю, что он работает с такими большими энергиями, что на магнитосферу и остаточную атмосферу тем более ему наплевать? В отличие от всяких штук для солнечного ветра?

И наконец? Почему на МКС, а не отдельный аппарат (понятно, что политические соображения - типа наука нужна на МКС и т.п.)? А отдельным было ли реально в один пуск (не супертяжей, а обычных ракет) вместиться, ведь 2.5kW и 6.5 тонн без системы ориентации, солнечных батарей, двигателя, топлива, антенны для связи с землей и прочего - чистая ПН. Планируются ли EVA для его обслуживания (ну там доливать чего или что) кроме установки исходной???

[Имxотеп]

Типа магнит мощный сверхпроводящий и в нем типа silicon tracker

Магнит там обычный. Изначально конечно планировался сверхпроводящий, охлаждаемый жидким гелием, но запасы гелия сильно ограничивали срок работы - всего 3 года. А когда Обамма пообещал, что МКС будет летать и после 2015 года, магнит вернули старый, еще с AMS-01. Это несколько снижает чувствительность, но за счет большего времени для набора статистики (надеются на 10 лет) результаты будут лучше.

Правильно ли я понимаю, что он работает с такими большими энергиями, что на магнитосферу и остаточную атмосферу тем более ему наплевать?

Не совсем. Магнитное поле Земли обрезает спектр частиц на энергиях 100 МэВ - 1 ГэВ (в зависимости от широты) и на этот участок могут попасть интересные вещи. Например антипротоны малых энергий от экзотических источников или антипротоны умеренных энергий, которые образуются при взаимодействии космических лучей с межзвездной средой. У них максимум спектра как раз в районе 1 ГэВ, следовательно геомагнитное поле будет мешать наблюдениям.

[Виктop B.]

А морозить гелий никак даже на мкс? Скажем ценой лишнего kW и нескольких тонн (все равно оставаясь в пределах ПН шаттла)? Вообще думаю вопрос риторический и никак.




Про магнитные пояса, ну конечно же понятно что что-то потеряется, но в целом что-то видно и так интересно. Все равно бандуру с таким энергопотреблением и массой невозможно выкинуть за магнитосферу нашими ракетами (и так 7 тонн, а если топливо, да СБ, да связь, да ориентация и т.п.)  и за 20 перевалит, если не много больше.

[pkl]

Да, знатная вещь. Пожалуй, с этой штукой МКС превращается в действительно уникальную научную платформу.
http://www.ams02.org/

Но мне всё же кажется странным, что они не подумали о производстве жидкого гелия на месте или, что, может, более реально - подвозе его на грузовиках.

[Виктop B.]

Но мне всё же кажется странным, что они не подумали о производстве жидкого гелия на месте или, что, может, более реально - подвозе его на грузовиках.

Во-во такая штука в таком месте обязательно должна включать в себя что-то такое, что оправдывало бы присутствие людей рядом. Типа для развития и агитации ПИЛОТИРУЕМОЙ космонавтики.  Например раз в год смену дьюара с охладителем.

А вообще интересно, ведь были же непилотируемые спутники с массой по 20 тонн на низкой орбиты. Сколько в них самое большое было на научную (разведывательскую\прикладную) полезную нагрузку. То есть за вычетом СБ, топлива и т.п. Не могу найти.

[Дмитрий Виницкий]

Вероятно, вы имеете в виду спутники радиолокационной разведки Космос-1870 и Алмаз-1, созданные на базе того же Алмаза. Тут, как видите, всё само собой объясяется.

[Виктop B.]

Как раз наоборот я имел ввиду спутники с массой сильно за 10т, но не переделанные из пилотируемых ОС. У них может быть большое отношение ПН/общая масса и соответсвенно большая масса собственно ПН. Например сходу (торможу) не нашел какая у хабля масса солнечных батарей, системы ориентации и топлива.

[Дмитрий Виницкий]

В таком случае, Протон-4 - абсолютный чемпион по ПН.  Там было 12 тонн свинцово-железного экрана вокруг датчиков высокоэнергетических частиц. При общей массе 17 т. Отвечает всем вашим критериям

[Брабонт]

И что интересно, факт бесконтрольного падения такой кучи металла в те времена, кажется, никого особо не напрягал.

[Дмитрий Виницкий]

Если отказаться от критерия в 10 тонн, то абсолютными чемпионами по отношению платформа/ПН, конечно, являются Lageos и разнесчастный Lares

[pkl]

В таком случае, Протон-4 - абсолютный чемпион по ПН.  Там было 12 тонн свинцово-железного экрана вокруг датчиков высокоэнергетических частиц. При общей массе 17 т. Отвечает всем вашим критериям

А я всё ждал, кто же вспомнит эти давно забытые спутники, давшие название знаменитому носителю.

А подобные инструменты /AMS, Хаббл/ - отличные агитаторы за пилотируемую космонавтику. Да, можно обвесить тот же AMS служебными системами и попытаться подобрать носитель. Но нужно ли?

[Дмитрий Виницкий]

Hubble не совсем подходит, ибо в некоторой степени, имеет задел в виде Large Orbiting Telescope, предполагавшего обитаемый отсек для сервисных миссий.

[Виктop B.]

В таком случае, Протон-4 - абсолютный чемпион по ПН.  Там было 12 тонн свинцово-железного экрана вокруг датчиков высокоэнергетических частиц. При общей массе 17 т. Отвечает всем вашим критериям

Спасибо, вы меня чуть-чуть опередили, зашел сюда написать про Протоны и вы уже написали.  Хотя там не интересная ПН

Цели очень отдаленно очень условно (с поправкой на то как шагнуло время) у них сходные.

[Виктop B.]

Если отказаться от критерия в 10 тонн, то абсолютными чемпионами по отношению платформа/ПН, конечно, являются Lageos и разнесчастный Lares

Не, ну пассивные совершенно нечестно. Еще были же надувные спутники связи echo-1 echo-2.  Хотя у них и хуже соотношение.

[Дмитрий Виницкий]

Ну, почему же, неинтересные. Некоторые результаты, полученые на этих АМС/массо-габаритных макетах, до сих пор не подтверждены и не опровергнуты

[pkl]

Hubble не совсем подходит, ибо в некоторой степени, имеет задел в виде Large Orbiting Telescope, предполагавшего обитаемый отсек для сервисных миссий.

Ого! Не знал.

Наоборот - подходит полностью.

[pkl]

А между тем... устройство положили в грузовой отсек. Два дня до запуска.

[Salo]

http://www.rian.ru/science/20110429/369277833.html

Детектор AMS отправляется на 10-летнюю охоту за темной материей[/size]


© AMS-02

00:36 29/04/2011

МОСКВА, 29 апр - РИА Новости. Детектор AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), созданный учеными из 16 стран, в пятницу вечером отправится в грузовом отсеке шаттла "Индевор" в космос, где в течение десяти лет на борту МКС будет отыскивать следы темной материи и антиматерии в потоках космических лучей.

"Самая увлекательная задача AMS - это исследование неизвестного, поиск существующих в природе явлений, которые мы ранее не представляли себе и не имели инструментов для того, чтобы их открыть", - сказал руководитель коллаборации AMS Сэмюэл Тин (Samuel Ting), лауреат Нобелевской премии по физике 1976 года, которую он получил за открытие J/?-мезона.

Наблюдения с помощью AMS помогут физикам ответить на два фундаментальных вопроса: из чего состоит невидимая масса во Вселенной и что случилось с первоначально существовавшей антиматерией.

Самый тяжелый груз для МКС

AMS-02 - самый современный детектор элементарных частиц, стоимость которого составила 1,5 миллиарда долларов. Из-за высокой чувствительности этот прибор называют "Хабблом" космических лучей". Он представляет собой так называемый магнитный спектрометр, в состав которого входит мощный постоянный магнит, который отклоняет летящие в него заряженные частицы (это позволяет определить их заряд, скорость и массу), а также ряд других детекторов, фиксирующих ионы, нейтральные частицы, гамма-лучи и другие параметры.

Его начали разрабатывать еще в 1994 году, а летом 1998 года совершил десятидневный полет на шаттле "Дискавери" его прототип - прибор AMS-01. Это был первый большой магнитный спектрометр, побывавший в космосе.

В 1999 году начала формироваться коллаборация AMS, которая продолжила создание прибора. В этот научный коллектив вошли 600 физиков, представляющих 56 институтов из 16 стран - от Дании и Нидерландов до Китая, Мексики и Южной Кореи. Руководитель коллектива Сэмюел Тин представляет одновременно и Массачусетский технологический институт, и Европейскую организацию ядерных исследований (ЦЕРН).

В декабре 2007 года прибор доставили в ЦЕРН, где к декабрю 2009 года он был полностью собран и протестирован. В планы полета вмешался случай: катастрофа шаттла "Колумбия" заставила НАСА вообще отказаться от доставки спектрометра на МКС, затем было решено, что AMS все же доставят на МКС, но не будут возвращать на Землю через три года, как первоначально планировалось, и он разделит судьбу станции. Это заставило изменить конструкцию детектора - в исходном варианте его основой был сверхпроводящий магнит, охлаждаемый жидким гелием.

Чтобы прибор смог проработать десять лет на МКС, его заменили на постоянный магнит, изготовленный из сплава неодима и железа, весом 1,2 тонны. Сила этого магнита (1,25 тысячи гауссов) в 4 тысячи раз превышает силу магнитного поля Земли.

После доработки в ЦЕРНе прибор в августе 2010 года был доставлен в космический центр имени Кеннеди, где он ожидал старта "Индевора".

Детектор станет самым тяжелым научным прибором на МКС, его вес составляет 8,5 тонны, а объем 54 кубометра. Он будет установлен снаружи - на небольшой площадке на скрещении фермы, на которой находятся главные солнечные солнечные батареи станции, и линии основных модулей станции.

Изнанка Вселенной

Наш мир, как обнаружили астрономы в 1960-1970-е годы, лишь примерно на 5% состоит из обычного вещества. Еще около 72% приходится на темную энергию, а 23% - на темную материю. Темная материя практически не взаимодействуют с обычной материей и проявляют себя только через гравитацию. Только допустив существование невидимой тяготеющей массы, ученые смогли объяснить странные отклонения в скорости вращения галактик и ряд других эффектов.

До сих пор обнаружить явные и неоспоримые следы существования темной материи не удалось, хотя есть некоторые указания, которые могут стать путеводной нитью для AMS. Российско-итальянский детектор PAMELA, установленный на спутнике "Ресурс-ДК1", в 2008 году обнаружил неожиданный избыток позитронов в космических лучах, одним из возможных объяснений которого является аннигиляция частиц темной материи.

Однако тогда профессор МИФИ Аркадий Гальпер, координатор работ в рамках эксперимента с российской стороны, в беседе с РИА Новости отметил, что "можно найти не одну модель, описывающую наши результаты".

Одна из гипотез гласит, что темная материя может состоять из нейтралино - массивных нейтральных частиц. Сталкиваясь между собой, эти частицы могут порождать другие частицы, избыток которых может зафиксировать AMS, обнаружив таким образом темную материю.

Другая задача телескопа - поиск антиматерии, зеркальной по отношению к материи субстанции, которая состоит из античастиц: роль электронов в ее атомах играют положительно заряженные позитроны, роль протонов - отрицательные антипротоны, а нейтронов - антинейтроны (не имеющие заряда, как и нейтрон, но с обратным магнитным моментом).

После Большого взрыва во Вселенной должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, но последняя по неизвестным причинам исчезла, и в природе наблюдаются только отдельные античастицы, в основном позитроны. Ученые в лабораторных условиях получают атомы антиматерии - антиводород и антигелий, однако не исключено, что где-то во Вселенной все-таки есть значимое количество антивещества. "Поимка" даже одного атома антигелия может навести на его след. Результаты полученные на AMS-01 показали, что соотношение антигелия к гелию во Вселенной составляет примерно одну миллионную. AMS-02 чувствительнее примерно в тысячу раз, что поможет выяснить, существует ли в природе антиматерия.

Другая экзотика, поисками которой займется телескоп - "странная" материя, в состав частиц которой входят "странные" кварки. Всего известно шесть типов кварков, однако вся материя на Земле (состоящая из протонов, нейтронов и электронов) включает в себя только два - "верхние" и "нижние" кварки. Теория предсказывает, что может существовать материя, включающая "странные" кварки - и ее может засечь AMS.

[Имxотеп]

Доклад о первом годе работы AMS-02: презентация + забавное видео о создании детектора.

[instml]

Сверхпроводники защитят людей от радиации на пути к Марсу

МОСКВА, 14 сен - РИА Новости. Набор из нескольких спиралевидных сверхпроводящих магнитов на корпусе космического корабля, путешествующего от Земли к Марсу и обратно, сможет защитить обитателей судна от действия космических лучей и при этом не потребует значительных расходов энергии, заявляют астрофизики в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Считается, что высокий уровень космической радиации является одной из основных проблем, которые возникнут при полете человека на Марс. Пока невозможно предсказать, как космические лучи и другие формы излучения могут повлиять на здоровье космонавтов или астронавтов, однако адекватная защита от всех возможных эффектов потребует больших расходов энергии или топлива.

Группа астрофизиков под руководством Роберто Баттистона (Roberto Battiston) из университета Перуджи (Италия) изучала научные результаты, полученные при конструкции одного из научных приборов на борту МКС - альфа-магнитного спектрометра (AMS-02).

Детектор AMS-02 представляет собой, так называемый магнитный спектрометр, в состав которого входит мощный постоянный магнит, который отклоняет летящие в него заряженные частицы и определяет их заряд, скорость и массу. Первоначально этот прибор должен был быть основан на базе сверхпроводникового магнита, однако трехтонное "сердце" устройства так и не было доставлено на МКС из-за проблем с функционированием в космических условиях.

Баттистон и его коллеги воспользовались программным обеспечением и опытом, которые были получены при разработке "супермагнита", для анализа того, возможно ли защитить астронавтов от космических частиц при помощи магнитного поля и насколько "дорого" это обойдется источнику питания на борту корабля.

Как объясняют ученые, космические лучи могут быть источником сразу двух типов радиации - прямой и наведенной. Первый тип возникает при непосредственном попадании заряженных частиц внутрь корабля, а второй - при появлении радиоактивных изотопов в обшивке судна при продолжительной "бомбардировке" космическими лучами.

Авторы статьи использовали компьютерные модели, применявшиеся при разработке магнита AMS-02, для расчета силы магнитного поля и его трехмерной конфигурации при использовании разных типов магнитов. Всего ученые проверили 15 различных конструктивных исполнений, в том числе классических "кольцевых" магнитов и их более экзотических собратьев.

По их словам, наиболее эффективным методом защиты космического корабля являются магниты, изготовленные по методике так называемой "двойной спирали". Такие магниты собираются следующим образом: сначала заплетается первый слой сверхпроводника в виде скошенных спиралей, а затем, поверх него, наносится второй слой, закрученный в противоположную сторону.

Баттистон и его коллеги утверждают, что современные технологии позволяют производить магниты с мощностью, достаточной для защиты путешественников к Марсу, и соответствующие источники питания для охлаждения и накачки сверхпроводников. Тем не менее, пока остается непонятным, как поведут себя подобные магниты в космосе, так как сверхпроводящий магнит в составе AMS не мог нормально функционировать в таких условиях.

http://ria.ru/science/20120914/750250965.html