Операторы эксперимента стоимостью в 2 миллиарда долларов на борту Международной космической станции пытаются выяснить, как сохранить три важнейших насоса охлаждения в рабочем состоянии после отказа четвертого в прошлом году. Неожиданная поломка поднимает серьезные опасения на тему того, сможет ли Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), который собирает космические лучи в поиске следов аннигиляции темной материи в глубоком космосе, проработать до запланированного закрытия космической станции в 2024 году. Изначально рассчитанный на трехлетнюю миссию, AMS работает уже четвертый год и мог бы проработать еще девять.
«Мы анализируем целый ряд возможностей того, что пошло не так с насосом охлаждения и как это исправить», говорит Марк Систилли, руководитель программы AMS в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. Тесты уже исключили одну возможность — что радиация изжарила электронику сломанного насоса.
AMS продолжает собирать научные данные, используя три оставшихся насоса. Они являются частью системы охлаждения жидким диоксидом углерода, который отводит тепло от AMS, ведь спектрометр находится на внешней стороне космической станции, встречаясь с солнечным светом регулярно в течение каждой 90-минутной орбиты вокруг Земли.
Одновременно нужен только один насос. Один отказал в феврале 2014 года, и по крайней мере один из трех оставшихся выказывает возможные признаки неприятностей.
С момента начала работы 8,5-тонного AMS в 2011 году, инструмент отследил более 69 миллиардов космических лучей, пролетевших через его детекторы. Цель — поиск антиматерии и темной материи. В 2013 году ученые AMS сообщили об измерении числа и энергий позитронов, которые могут намекать, но не точно, на существование темной материи.
Научная сила эксперимента зависит от количества отслеживаемых частиц, поэтому чем дольше он работает, тем больше уверенных выводов. «Пока у нас с наукой все плохо, — говорит Систилли. — Мы хотели бы поработать до 2024 года, если получится».
Дальше, выше, быстрее
Изначально планировалось, что AMS проработает только три года. Его изначальный дизайн предполагал включение сверхпроводящих магнитов, которые быстрее справились бы с научной стороной, но инженеры заменили их обычными магнитами за месяцы до запуска. Испытания показали, что сверхпроводящие магниты нагреваются быстрее, чем ожидалось, поэтому команда решила, что те могут высосать весь гелиевый охладитель быстрее чем за три года.
Теперь у систем охлаждения снова появилась проблема. Насосы, которые были частью кремниевого трекера AMS, остались такими же, какими их спроектировали — из расчета на три года — для сверхпроводящих магнитов.
Система охлаждения была построена международной группой под руководством Национальной аэрокосмической лаборатории в Амстердаме, Нидерланды. Местные представители переадресовали вопросы по AMS научной группе CERN близ Женевы в Швейцарии, возглавляемой лауреатом Нобелевской премии Сэмюэлом Тингом из Массачусетского технологического института в Кембридже.
Тинг, который руководил AMS сквозь годы развития и неудач, довольно спокойно отреагировал на вопросы об охлаждающих насосах. «У нас есть четыре насоса — нам нужно только один, — сказал он. — Мы ожидаем, что проработаем в течение всего срока службы космической станции».
Метод решения проблемы будет зависит от самой проблемы. Простым решением может быть загрузка программного обеспечения, которое позволит оставшимся насосам работать по-другому, в сберегающем режиме, говорит Систилли. Другая возможность может быть в виде установки теплового одеяла на или рядом с насосами для контроля температуры и снижения нагрузки; другие части AMS уже имеют такие изоляционные одеяла. Наихудший сценарий предполагает выход астронавтов в космос для замены частей.
Потребуется от шести месяцев до года, прежде чем группа AMS найдет нужно решение, говорит Систилли.
Между тем, второй небольшой эксперимент с темной материей, Calorimetric Electron Telescope, прибыл на космическую станцию в прошлом месяце. Под руководством Японского агентства аэрокосмических исследований он будет искать космические лучи с энергией выше, чем те, с которыми работает AMS.
Впечатляющее видео мощнейшего ядерного взрыва под землей:
