4 場太空漫步,修好太空站價值 20 億美元的粒子探測器

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 04 日 19:05 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly


被設計用來探索宇宙反物質與暗物質的阿爾法磁譜儀,已在國際太空站上工作逾 8 年,最近太空人有如進行精密移植手術般,數度修理翻新這台價值 20 億美元的昂貴儀器,希望能延長它的壽命。

阿爾法磁譜儀(Alpha Magnetic Spectrometer,AMS)計畫由華裔美國人、麻省理工學院教授丁肇中發起,目的在於探測宇宙中奇異物質:暗物質及反物質的存在。這台放置於國際太空站的粒子物理試驗設備擁有數個超高精確度探測器,其中主電腦及觸發系統(650 微處理器、300,000 電子信號通道)由台灣中研院、國家中山科學研究院、中央大學團隊與美國麻省理工學院合作研製,處理速度比目前商用的太空電子系統還要快 10 倍。

不過從 2011 年 5 月 16 日發射至今,阿爾法磁譜儀已運作逾 8 年,預計使用壽命為 10 年,這段期間設備需要不斷冷卻以維持正常運作,因此它帶有 4 個冷卻幫浦(外太空溫度本身就低,因此一次只需要一台幫浦運轉即可,另外 3 台作為備用)。

然而,阿爾法磁譜儀開始運作後 3 年,第一台幫浦就報廢,幾個月後第二台幫浦也故障了,再繼續壞下去不是辦法,棘手的是阿爾法磁譜儀附在國際太空站外部,代表必須出動太空人冒著危險出站修理,然而太空人要穿著笨重的太空服與手套,去旋轉相對易碎的冷卻液管線,挑戰難度可說媲美哈伯太空望遠鏡某些精密系統的維修工作。

為了維修阿爾法磁譜儀,太空人進行了長達 4 年的培訓,終於在今年底開始執行阿爾法磁譜儀的「移植手術」任務。11 月 2 日,一艘天鵝座宇宙飛船(Cygnus)將新的汰換設備帶到了國際太空站,主要包括由台灣成功大學、漢翔與中研院研發製造的外接散熱系統 (UTTPS),接著太空人準備展開為期 4 次的太空漫步。

繼11 月 15 日、22 日的 2 次維修任務後,ESA 太空人 Luca Parmitano 與 NASA 太空人 Andrew Morgan 於12 月 2 日展開第 3 次維修,他們必須將 350 磅重的幫浦模塊連接到 7.5 噸重的阿爾法磁譜儀上、插入電源線和數據線,然後將 8 條現有的冷卻液管線重新拼接在一起。

4 年訓練有成,2 名太空人於美東時間 12 月 2 日 12 時 33 分順利返回國際太空站,完成長達 6 小時 2 分鐘的維修任務。

最後一次維修任務時間尚未確定,需要太空人確認阿爾法磁譜儀的冷卻液系統無洩漏,並在重新啟動儀器前重新安裝絕緣材料。

(首圖來源:NASA 影片節圖)

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