04.12.2010 / Autor: Daniel Maurat Raumfahrt > ISS

Alpha Magnetic Spectrometer

Es ist das größte Experiment der ISS: Das Alpha Magnetic Spectrometer ist nicht nur das größte Experiment der ISS, sondern auch eines der größten, das jemals ins All gebracht werden soll. Mit ihm will man Vorhandensein und Beschaffenheit der Dunklen Materie tiefer ergründen.

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Maße

Länge:3,0 Meter
Breite:3,0 Meter
Höhe:3,0 Meter
Masse:6,7 Tonnen
Start: 16. Mai 2011
Das Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) (Alpha-Magnet-Spektrometer) ist das größte Experiment der Internationalen Raumstation ISS. Es ist ein Teilchendetektor, mit dem kosmische Strahlung, Dunkle Materie und Antimaterie erforscht werden sollen.

Entwicklung und Bau

NASA

Bild vergrößernAMS 2 an der ISS während der Mission STS-134.
(Bild: NASA)
Die Geschichte des AMS begann im Jahr 1998, als die Shuttle-Mission STS 91 zum letzten Mal zur russischen Raumstation Mir flog. In der Ladebucht war neben einem Modul mit Nachschub auch der Teilchendetektor AMS 1. Man plante, ein größeres Modell, AMS 2 zur zu dem Zeitpunkt kurz vor dem Baubeginn stehenden Internationalen Raumsation ISS zu bringen. Die Entwicklung dafür wurde in Forschungsinstituten von 16 Nationen in enger Zusammenarbeit mit der NASA durchgeführt. Durch das Columbia-Unglück schien es jedoch so, dass alle Hoffnungen verloren waren, das Experiment jemals starten zu können. Die NASA strich es aus dem Flugmanifest.

Die Lage für das AMS verbesserte sich schlagartig 2009, als die NASA beschloss, eine weitere Shuttle-Mission nach der lange Zeit designierten letzten Shuttle-Mission STS 133 zu starten. Als Nutzlast war neben einer ELC-Palette mit Ersatzteilen auch das AMS geplant.

Gebaut wurde es schließlich im europäischen Teilchenlabor CERN in Genf, Schweiz. Doch es gab in der Entwicklung immer wieder Probleme und Änderungen der Konstruktion, weswegen man den Start nach hinten verschob. Im September 2010 war das AMS fertiggestellt, getestet und wurde zum Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida, gebracht, wo es in der SSPF auf seinen Start weiter vorbereitet wurde.

Aufbau

NASA

Bild vergrößernDer Aufbau des AMS
(Bild: NASA)
Das AMS ist eigentlich ein großer Magnet mit verschiedenen Detektoren. Der Magnet ist dazu da, die zu untersuchenden elektrisch geladenen Teilchen zu den fünf Detektoren zu lenken. Zunächst hatte man einen supraleitenden Elektromagneten eingebaut, der mit flüssigem Helium auf 1,8 K (-271,4 °C) heruntergekühlt werden sollte. Dies hat zur Folge, dass der Magnet so gut wie keinen elektrischen Widerstand hat, die Funktionsdauer wäre aber vom Heliumvorrat abhängig, der nach wenigen Jahren aufgebraucht wäre. Da man aber die ISS bis über das Jahr 2020 hinaus benutzen wollte, nahm man schließlich einen "normalen" Magneten, der die Lebensdauer des AMS auf 18 Jahre verlängern kann. Dieser generiert ein Magnetfeld von 0,86 Tesla. Zum Vergleich: das Erdmagnetfeld ist in Deutschland nur 0,000.048 Tesla stark.

Im Inneren des ringförmigen Magneten befinden sich Silizium-Streifendetektoren, die beidseitig den Durchgang einzelner Teilchen vermessen. Als Instrumente besitzt das AMS ein Massenspektrometer, das die Teilchen ablenkt und mittels der Stärke ihrer Ablenkung berechnen kann, um welches Teilchen es sich handelt. Weitere Instrumente, welche die Teilchen analysieren, sind (von oben nach unten im AMS angeordnet) ein Übergangsstrahlungsdetektor (TRD, Bestimmung des Teilchens), ein Ring-Image-Tscherenkow-Zähler (RICH, zur Messung des Tscherenkow-Lichts) und ein elektromagnetisches Kalorimeter (ECAL, Messung der Energie eines einzelnen Teilchens). Es verfügt darüber hinaus auch über je einen GPS- und Sternsensor, um seine Lage im Raum und damit auch den Ursprung der untersuchten Teilchen zu analysieren. Da das AMS im Betrieb sehr viel Wärme produziert, verfügt es auch über eigene Radiatoren. Es wurde am 19. Mai 2011 am Gitterelement S3 der Integrated Truss Structure am Kopplungspunkt Zenit montiert.

NASA

Bild vergrößernDas AMS bei Tests in Genf.
(Bild: NASA)
Das Ziel des AMS-Projektes ist es, mit diesen Instrumenten nach Antimaterie zu suchen, da nach einigen Modellen beim Urknall neben normaler auch Antimaterie entstand. Je nachdem, was man für Antiteilchen nachweist, kann man sogar Sterne aus Antimaterie beweisen. Eine weitere Aufgabe wird sein, die Energiespektren von schweren Kernen bis zum Eisen zu vermessen. Dies ist notwendig, um die Ausbreitungsmechanismen geladener Teilchen in der Milchstraße zu verstehen und damit auch nach Annihilationsprodukten der Dunklen Materie zu suchen. Ein drittes Forschungsfeld konzentriert sich auf Anomalien in den Energiespektren von Positronen (Antielektronen), Antiprotonen und Photonen, was die Kaluza-Klein-Theorie vorhersagt.

Im Orbit

AMS startete im Rahmen der Shuttle-Mission STS 134 des Space Shuttles Endeavour (dem letzen Start dieses Shuttles) am 16. Mai 2011. Am 19. Mai wurde AMS mithilfe des Stationsmanipulatorarms SSRMS/Canadarm 2 zum ITS transportiert und am Gitterelement S3 montiert. Danach hat man den Messkomplex an Energieversorgung und Datenleitungen angeschlossen, womit AMS Teil der ISS wurde. Bereits nach wenigen Stunden wurden erste Messdaten empfangen.

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