AMS Experiment erhält neues Kühlsystem

Das auf der Internationalen Raumstation installierte Alpha-Magnet-Spektrometer-Experiment (AMS) benötigt ein neues Kühlsystem. Daher arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des I. Physikalischen Instituts der RWTH, unter der Leitung von JARA-FAME Mitglied Prof. Stefan Schael, an der Entwicklung eines neuen Systems, das Anfang 2019 am AMS-Experiment installiert und in Betrieb genommen werden soll.
Baustelle in großer Höhe
Vierhundert Kilometer, das ist etwa die Entfernung zwischen Aachen und Bremen und beansprucht ohne Stau eine Fahrtzeit von rund vier Stunden mit dem Auto. Was ist jedoch, wenn diese 400 Kilometer nicht horizontal, sondern vertikal zurückgelegt werden müssen? In dieser Höhe umkreist die ISS die Erde und mit ihr das AMS-Experiment. Um das Experiment weiter betreiben zu können, müssen demnächst mehrere Astronauten diese Distanz zurücklegen. Eine Raumfähre wird sie zu ihrer Baustelle in schwindelerregender Höhe bringen.
Grund hierfür ist das Kühlsystem des AMS-Experiments. Ursprünglich ausgelegt auf eine Lebensdauer von zwanzig Jahren, sind nun drei von vier Pumpen des Kühlsystems bereits nach sechs Jahren ausgefallen. Eine funktionierende Kühlung ist jedoch essenziell, da das Spektrometer viel Wärme produziert. Schwierigkeiten mit dem Kühlmittel, flüssiges CO2, haben zum Versagen der drei Pumpen geführt. Glücklicherweise funktioniert die verbliebene Pumpe einwandfrei und verschafft den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Zeit, um das neue System zu entwickeln.
Herausfordernde Aufgabe
Die Astronauten bereiten sich bereits intensiv auf ihren Einsatz vor, denn der Tausch des Kühlsystems ist mit einer sehr herausfordernden Aufgabe verbunden. Es handelt sich um einen Außeneinsatz, bei dem die Raumfahrer in voller Montur arbeiten müssen. Zur Ausstattung gehören auch Fausthandschuhe, die für den Aufenthalt im Weltall unerlässlich sind, die Präzisionsarbeiten allerdings erheblich erschweren. Acht Kühlschläuche, die eine Dicke von nur sechs Millimetern haben, müssen durchtrennt und mit dem neuen Kühlsystem wieder verbunden werden. Mit der Reparatur soll die Lebensdauer des Experiments verlängert werden.
Kühlsystem made in Aachen
Der Bau des Alpha-Magnet-Spektrometers wurde zu einem großen Teilen in Aachen durchgeführt. Nun setzt die NASA erneut auf die Aachener Expertise. Das benötigte neue Kühlsystem wird derzeit am I. Physikalischen Instituts der RWTH entwickelt und getestet. Mit etwa der Größe eines Kühlschranks, sind die Ausmaße diesmal eher überschaubar, das eigentliche Spektrometer ist mit fast sieben Tonnen ein echtes Schwergewicht. Auch die Zeitspanne, die den Forscherinnen und Forschern für ihre Arbeit bleibt, ist deutlich geringer, denn klar ist, im Frühjahr 2019 soll das Kühlsystem zur Raumstation gebracht werden. An den Arbeiten sind Forschergruppen aus den USA, Italien, China, Taiwan und Spanien beteiligt.
Magnetischer Donut der Teilchen identifiziert
Das Herzstück des Alpha-Magnet-Spektrometers ist ein Magnet, der die Form eines Donuts hat. Doch statt Glasur und Streuseln ist dieser Donut mit sensiblen Detektoren ausgestattet. Die in der kosmischen Strahlung enthaltenen Teilchen fliegen durch den Magneten hindurch und die Geräte zeichnen die Flugbahn der einzelnen Teilchen auf. Dabei werden sowohl die Energie als auch die Ladung der Teilchen gemessen. Mithilfe der gewonnen Daten können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Antimaterie identifizieren. Die Analyse der Daten wird dazu unteranderem mit Hilfe des Supercomputers des Forschungszentrums Jülich durchgeführt. Seit der Inbetriebnahme des Experiments vor sechs Jahren konnten auf diese Weise schon einige sehr seltene Ereignisse aufgezeichnet und analysiert werden. Ob es sich dabei um Antimaterie handelte, ist jedoch noch nicht abschließend geklärt.
Weitere Informationen zum AMS-Experiment stehen auf der Website der RWTH Aachen University zur Verfügung.