一个耗资20亿美元的暗物质实验项目在国际空间站上运行，该项目的操作人员正在努力寻找方法，以保持三个关键冷却泵的正常工作，此前第四个冷却泵于去年发生故障。这次故障引发了迄今为止最严重的担忧，即阿尔法磁谱仪（AMS）——它探测宇宙射线，寻找暗物质在深空中湮灭的迹象——是否能坚持到空间站计划于2024年退役。AMS最初设计任务为期三年，目前已进入第四年，还剩下九年。
美国宇航局总部（位于华盛顿特区）的AMS项目经理马克·西斯蒂利表示：“我们正在分析一系列可能性”，以找出冷却泵的故障原因以及如何修复它。测试已经排除了其中一种可能性，即辐射烧毁了损坏泵的电子设备。
AMS继续使用剩余的三个泵收集科学数据。它们是液态二氧化碳冷却系统的一部分，该系统的目的是在AMS（位于空间站外部）每次90分钟绕地球轨道运行时，在进出阳光照射的过程中散发热量。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
任何时候只需要一个泵工作。一个泵在2014年2月发生故障，至少还有三个泵中的一个显示出可能出现问题的迹象。
自从8.5吨重的AMS于2011年开始运行以来，它已经追踪了超过690亿束穿过其探测器的宇宙射线。其目标是寻找反物质和暗物质。2013年，AMS科学家报告了测量正电子的数量和能量，这些数据暗示了暗物质的存在，但并未证实。
实验的科学效力取决于它追踪到的粒子数量，因此运行时间越长，结论就越可靠。“到目前为止，我们已经取得了一些了不起的科学成果，”西斯蒂利说。“如果可以的话，我们真的希望运行到2024年。”
延长运行时间
最初，AMS计划仅运行三年。其最初的设计要求使用超导磁体，这将更快地完成科学任务，但工程师在发射前几个月将其更换为普通磁体。测试表明，超导磁体的升温幅度超出预期，团队担心它可能会在其三年期限到期之前耗尽所有氦冷却剂。
现在，冷却系统再次成为问题。这些泵位于AMS的一个称为硅径迹器的部分，与设计用于超导磁体的泵相同，设计寿命为三年。
冷却系统由荷兰阿姆斯特丹国家航空航天实验室领导的国际团队建造。该实验室的一位代表将问题转给了位于瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心的AMS科学小组，该小组由剑桥市马萨诸塞理工学院的诺贝尔奖得主丁肇中领导。
丁肇中曾指导AMS经历了多年的开发和挫折，他对有关冷却泵的问题几乎没有耐心。“我们有四个泵——我们只需要一个，”他说。“我们预计将在空间站的整个寿命期内运行。”
如何解决问题取决于最终的故障原因。西斯蒂利说，一个简单的解决方案可能是上传软件，以不同的方式操作剩余的泵，以延长它们的使用寿命。另一种可能性是在泵上或泵附近安装隔热毯，以控制温度并降低它们的负荷；AMS的其他部分已经有这样的隔热毯。最坏的情况是宇航员进行太空行走来更换零件。
西斯蒂利说，AMS团队可能需要六个月到一年的时间才能决定解决方案。
与此同时，第二个规模较小的暗物质实验——量热电子望远镜，已于上个月抵达空间站。它由日本宇宙航空研究开发机构领导，将探测能量高于AMS研究中的宇宙射线。
本文经许可转载，并于2015年9月2日首次发表。