阿尔法磁谱仪穿着“中国保暖外衣”(图)

　　5月16日，高精度粒子探测器“阿尔法磁谱仪2”搭乘美国“奋进号”航天飞机驶入寰宇。未来10年或更长时间里，“阿尔法磁谱仪2”将在国际空间站运行，寻找反物质和暗物质。

　　据介绍，“阿尔法磁谱仪2”体内有一颗强大的“中国心”一块“MADE IN CHINA”、内径约1.2米、重约2.6吨、中心磁场强度1370高斯的环形巨大永磁铁。它选择新型高磁能积钕铁硼材料，采用独特的“魔环”结构磁路设计，64个磁化方向连续变化的永磁条安装其中。这种结构使永磁体磁场约束在AMS磁体内部，使它符合太空运行要求，帮助“阿尔法磁谱仪2”寻找反物质和暗物质。 新华社发

　　新华网济南5月17日电 （记者 郑茜 赵仁伟）16日，高精度粒子探测器“阿尔法磁谱仪2（AMS–02）”搭乘美国“奋进号”航天飞机升空。AMS－02的“保暖外衣”热系统由山东大学科学家领衔研制，将是人类史上首次解决带电磁铁在太空中运行的温度控制问题。

　　AMS－02是由诺贝尔物理学奖获得者、美籍华人科学家丁肇中教授领导的大型太空科学实验项目，它将被永久安放在国际空间站上，在太空中探索暗物质和反物质的存在。

　　这个项目汇集了16个国家和地区的60所著名大学和研究机构的600余位科学家，历时近20年、花费20亿美元才得以完成。中国的山东大学等高校和科研机构参与了这项工作。

　　山东大学校长徐显明介绍说，山东大学于2004年加入AMS项目组，全面负责其热系统的研究与设计，山东大学程林教授担任AMS热系统的首席科学家。近年来，山东大学先后有30余位学者和博士研究生长期在位于日内瓦的欧洲核子中心工作，并圆满完成任务。

　　“AMS－02将面对的空间热环境非常复杂，而我们的工作就相当于给它穿一件衣服，让它保持稳定的温度。”程林说。

　　据介绍，AMS－02进入太空后将被安放在国际空间站上，承受来自太阳的照射。由于国际空间站在太空中每90分钟绕地球飞行一圈，AMS－02的温度将会在零下40摄氏度和零上60摄氏度之间循环变化。在周期性面向深空时，AMS－02的局部控件还会受到空间站的某些部位的遮挡或某些部分的反射照射。另外，AMS－02的各个探测器及电子设备会将消耗的电功率转换为热量，整个装置将产生2500瓦热量。

　　山东大学负责研制的热控制系统既要避免AMS－02出现大幅度温度变化，保证各探测器及电子设备在复杂的太空环境中工作温度变化维持在1摄氏度以内，又需要将设备工作产生的热量谨慎地传递到外层空间，不使任何热量辐射到国际空间站的太阳能板或其他元件。

　　为了完成这个目标，山东大学团队作为第一责任人与来自美国麻省理工学院、瑞士苏黎世高工、美国宇航局等不同机构的30多位科学家一起，对阿尔法磁谱仪在各个季节的温度、运行方式、以及空间站方位，做了全部的热模型和热模拟，提出了不同结构形式的散热元件，保证了系统的高效散热以及温度场的均匀性和稳定性。系统整体设计经过美国宇航局的严格评估与实验，得到了高度评价。

　　2006年10月，山东大学研究、设计并制造完成的热系统运抵位于日内瓦的AMS－02装配中心，2007年8月通过了在德国慕尼黑进行的测试，性能全部合格。

　　“AMS－02既是一项伟大的科学研究，又是一个不断产生新发明、新技术的工程平台。”程林介绍，在研究过程中，山东大学热系统项目组开发出10余项具有自主知识产权的技术，其中，高精度热控制技术、环路热管技术和大功率热机械泵，不仅具有世界领先水平，也孕育着巨大的产业化潜力。

　　比如，环路热管应用于大规模集成电路、深冷、航空航天等领域，山东大学研制的新型环路热管具有独特的旁路阀及主副毛细芯结构，实现了35瓦至600瓦热量之间的大范围负荷的高效运转，并能在零下20摄氏度环境中正常工作，是当今世界环路热管的最高技术水平。

　　按照计划，AMS－02在国际空间站安装完成之后，将通过数据中继卫星，将数据发回地球上的数据中心。山东大学作为全球三个数据中心之一，将实时监控AMS－02在轨运行状况，并同步接收AMS－02发回的海量数据，进行数据分析、数据重组和数据服务工作。

　　作者：郑茜 赵仁伟