+ AMS-02Insignia del AMS-02 200px Espectrómetro Magnético Alpha 250px Organización Consorcio internacional AMS Tipo de misión Rayos cósmicos Satélite Estación Espacial Internacional Lanzamiento 29 de julio de 2010 Vehículo de lanzamiento Transbordador espacial Endeavour Sitio de lanzamiento Centro Espacial KennedyComplejo de lanzamiento 39-A Duración de la misión 3 años Masa 6.731 kg (14.809 libras) Longitud máxima Consumo de energía 2000-2500 watts Página web Sitio oficial del AMS-02 Elementos orbitales (ISS) Inclinación 51,6 grados Órbita LEO Altitud mínima 341 km (184 millas náuticas) Altitud máxima 353 km (191 millas náuticas) Período ~91 minutos
El Espectrómetro Magnético Alpha, (en inglés: Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02)), es un módulo experimental de física de partículas instalado en la Estación Espacial Internacional. Fue diseñado para detectar varias clases de materia exótica mediante la medición de rayos cósmicos. Sus instrumentos ayudarán a los científicos a estudiar la formación del Universo y a detectar materia oscura y antimateria. Su investigador principal es el físico de partículas y ganador del premio Nobel de física, Samuel Ting, ganador del Premio Nobel de física en 1976. Las últimas etapas de su construcción y testeo fueron completadas en las instalaciones del CERN en Ginebra. Después de la prueba final en ESA en el centro Europeo de Investigaciones Espaciales y el Centro de Tecnología (ESTEC) de los Países Bajos, la entrega al Centro Espacial Kennedy en Florida tuvo lugar el 26 de agosto de 2010.ESA : Alpha Magnetic Spectrometer arrives at launch site El lanzamiento se efectuó el 16 de mayo a las 12:56:26 UTC de 2011 en el vuelo STS-134, el último vuelo en el programa del transbordador espacial y el espectrómetro se instaló el 19 de mayo de 2011.
Para el 15 de abril de 2015, el AMS-02 había registrado más de 60 mil millones de eventos de rayos cósmicos y 90 mil millones después de cinco años de operación desde su instalación en mayo de 2011.
En marzo de 2013, el profesor Ting informó los resultados iniciales, diciendo que AMS había observado más de 400.000 positrones, con un aumento de la fracción de positrones a electrones de 10 a 250 GeV. (Los resultados posteriores han mostrado una disminución en la fracción de positrones a energías superiores a unos 275 GeV). No hubo "variación significativa a lo largo del tiempo, o ninguna dirección entrante preferida. Estos resultados son consistentes con los positrones que se originan en la aniquilación de partículas de materia oscura en el espacio, pero aún no son lo suficientemente concluyentes como para descartar otras explicaciones". Los resultados se han publicado en Physical Review Letters. Aún se están recopilando datos adicionales.
Historia El Espectrómetro Magnético Alpha fue propuesto en 1995, poco después de la cancelación del Super Colisionador Superconductivo, por el físico de partículas del MIT y Premio Nobel Samuel Ting. La propuesta fue aceptada y el Dr. Ting se convirtió en el investigador principal del proyecto.Dennis Overbye: Long-Awaited Cosmic-Ray Detector May Be Shelved. The New York Times, 3 de abril de 2007
AMS-01 left|thumb|El AMS-01 voló al espacio en junio de 1998 a bordo del transbordador espacial Discovery en la misión STS-91. Puede vérselo en la parte trasera de la bodega de carga del orbitador. Un prototipo del AMS con una versión simplificada del detector, designado AMS-01, fue construido por el consorcio internacional AMS bajo la dirección de Ting, y fue enviado al espacio en el transbordador espacial Discovery durante el vuelo STS-91 en junio de 1998. Si bien el AMS-01 no logró detectar antihelio su operación probó que el concepto de ese tipo de detector funcionaba en el espacio. Esta misión del Discovery fue la última de un transbordador espacial a la estación espacial Mir. La fotografía fue obtenida desde la estación rusa.
AMS-02 Luego del vuelo del prototipo AMS-01, el equipo del Dr. Ting comenzó el desarrollo de un sistema completo de investigación denominado AMS-02. Este esfuerzo involucró el trabajo de 500 científicos de 56 instituciones en 16 países, organizados bajo el auspicio del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). Se determinó que los requerimientos de consumo eléctrico del AMS-02 eran demasiado grandes para desarrollarlo en la práctica como un satélite independiente, por lo que se lo diseñó para ser instalado como un módulo externo en la Estación Espacial International y usar parte de la electricidad generada por la estación. El plan luego del accidente del Columbia era llevar el AMS-02 hasta la ISS en 2005 durante la misión UF4.1, pero ciertas dificultades técnicas y retrasos en el cronograma de lanzamientos del transbordador espacial hicieron que esto no resultara posible.
Actualmente el AMS-02 está atravesando las etapas finales de integración y testeo en las instalaciones del CERN en Ginebra, Suiza. Las pruebas definitivas incluyen la exposición del módulo a poderosos haces de nucleones generados por los aceleradores de partículas del CERN. Su envío al Centro Espacial Kennedy en Florida, Estados Unidos, estaba previsto para el segundo trimestre de 2010, siendo finalmente lanzado por el transbordador espacial Endeavour el 16 de mayo de 2011 y comenzando sus operaciones tres días después.
Originalmente, el AMS-02 iba a ser transportado de regreso a la Tierra por un transbordador espacial luego de que finalizara su misión primaria. Sin embargo, esto no podrá ocurrir debido al retiro de los transbordadores, y de acuerdo al plan actual se dejará al módulo en su lugar en el exterior de la estación espacial, donde continuará su operación como un detector de rayos cósmicos en una misión extendida.
Administración del proyecto Las actividades relacionadas con la integración de la carga útil, el lanzamiento y la instalación del AMS-02 son manejadas por la Oficina del Proyecto Espectrómetro Magnético Alpha, en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, Texas.
Lanzamiento e instalación en la Estación Espacial Internacional Está previsto que el AMS-02 sea transportado a la Estación Espacial Internacional como parte de la misión ULF6 de ensamblaje de la estación en el vuelo STS-134 del transbordador espacial. El módulo será removido de la bodega de carga del transbordador espacial por su brazo robótico, y será transferida al brazo robótico de la estación espacial para su instalación. El AMS-02 será montado encima de la estructura de armazón integrada, en el lado cenital del elemento S3 del armazón. Se requerirá de al menos una EVA para completar la instalación. También será necesario reabastecer el suministro de helio en estado de superfluidez del AMS-02 en la bodega de carga del transbordador minutos antes del lanzamiento.
Especificaciones
Masa: 6.731 kg Consumo eléctrico: 2000 - 2500 vatios Transmisión interna de datos: 10 Gbit/s Transmisión de datos a tierra: 2 Mbit/s Duración de la misión primaria: 3 años
Costo En 1999, luego del vuelo exitoso del prototipo AMS-01, el costo total del programa AMS fue estimado en 33 millones de dólares, con el AMS-02 siendo enviado hacia la ISS en 2003. Sin embargo, debido al accidente del transbordador espacial Columbia en 2003, y luego de un cierto número de problemas técnicos con la construcción del AMS-02, la estimación del costo del programa escaló hasta los 1.500 millones de dólares.
El elevado costo del proyecto fue duramente criticado durante el período en el cual el vuelo para llevarlo al espacio había sido cancelado.
Diseño del módulo El módulo consiste en una serie de detectores capaces de determinar las características de la radiación y las partículas que lo atraviesan de arriba hacia abajo, ya que las partículas y la radiación que ingresan al detector desde cualquier otro ángulo son rechazadas. De arriba hacia abajo, los subsistemas del AMS-02 están identificados como:
Detector de radiación de transición, que mide las velocidades de las partículas de mayor energía; Contador superior de tiempo de vuelo, que junto con el contador inferior de tiempo de vuelo mide las velocidades de las partículas de menos energía; Seguimiento de estrellas, que determina la orientación del módulo en el espacio; Seguimiento de silicio, que mide las coordenadas de las partículas cargadas en el campo magnético del detector; Imán superconductivo, que altera la trayectoria de las partículas con carga para así poder identificarlas; Contador anti-coincidencias, que rechaza las partículas vagabundas que ingresan por los costados del detector; Contador inferior de tiempo de vuelo, que junto con el contador superior de tiempo de vuelo mide las velocidades de las partículas de menos energía; Detector de Cerenkov de imágenes en anillo, que mide la velocidad de las partículas rápidas con extrema precisión; Calorímetro electromagnético, que identifica las partículas a partir del calor producido en las colisiones con el detector.
Objetivos científicos El AMS-02 usará el ambiente único del espacio para ampliar nuestros conocimientos sobre el Universo y ayudar a la comprensión de su origen. Para ello buscará antimateria y materia oscura, y medirá rayos cósmicos.
Antimateria La evidencia experimental indica que nuestra galaxia está compuesta de materia; sin embargo, hay más de cien mil millones de galaxias en el Universo, y la teoría del Big Bang indica que durante la formación del Universo deberían haberse formado cantidades iguales de materia y antimateria. Hasta el momento, las teorías que logran explicar esta aparente asimetría violan otras mediciones observacionales. Por esto, la existencia o no de cantidades significativas de antimateria es una de las cuestiones fundamentales sobre el origen y naturaleza de nuestro Universo.
Cualquier observación de núcleos de antihelio proveería evidencia de la existencia de antimateria cantidades detectables. En 1999, el AMS-01 estableció un nuevo límite superior de 10-6 para la proporción de flujo de antihelium/helio en el Universo. El AMS-02 hará observaciones con una sensitividad de 10-9, es decir, con una mejora de tres órdenes de magnitud por sobre el AMS-01, suficiente para alcanzar los confines del Universo en expansión y resolver esta cuestión de manera definitiva.
Materia oscura La materia visible del Universo, como estrellas y nebulosas, suma menos del 5 por ciento de su masa total, que se deduce a partir de diferentes tipos de observaciones. El otro 95 por ciento no es visible, y está compuesto de materia oscura, cuya masa se estima en un 20 por ciento del total del Universo, o energía oscura, que completa el porcentaje restante. La naturaleza exacta de ambas todavía es desconocida. Uno de los principales candidatos para la materia oscura es el neutralino. Si los neutralinos existen, deberían estar chocando entre sí y generando un exceso de partículas cargadas que podrían ser detectadas por el AMS-02. Cualquier pico en el flujo de fondo de positrones, antiprotones o rayos gamma podría señalar la presencia de neutralinos u otros candidatos de materia oscura.
Strangelets Se han encontrado seis tipos de quarks experimentalmente (up, down, strange, charmed, bottom y top); sin embargo, toda la materia en la Tierra está compuesta solamente de dos tipos de quarks (up y down). Una de las preguntas fundamentales es si existe materia compuesta de tres tipos de quarks (up, down y strange). Este tipo de materia completamente nueva sería detectable en pequeños fragmentos conocidos como strangelets, que tendrían una masa extremadamente grande y una relación carga-masa muy pequeña. El AMS-02 puede proveer una respuesta definitiva sobre la existencia de esta materia extraña.
Ambiente de radiación espacial