阿尔法磁谱仪具有什么特点？
1998年6月3日，由中美等国家共同研制的“阿尔法磁谱仪”于美国肯尼迪航天中心由“发现号”航天飞机送入太空。磁谱仪是一个设计不太复杂，但灵敏度非常高的仪器，尺度和一个桌子大小差不多，它的主体在一个圆筒状的结构中，放置以钕铁硼为材料的磁场强度很高的永久磁铁，它由磁铁后方的探测器来记录带不同电荷物质在通过磁场后的偏转轨迹。AMS(ALPHA磁的分光计)是为了在外层空间进行寻找反物质、暗物质以及研究宇宙射线实验而研制的首台太空磁谱仪。AMS实验是由著名物理学家丁肇中主持，美国、俄罗斯、中国、瑞士、意大利等多国参加的国际合作项目。它对物理学以及对整个自然科学和人类社会的影响是不言而喻的。过去数十年来，物理学家一直期望能将磁谱仪送入宇宙空间，提出多种方案，但由于无法造出满足上述条件的磁铁而无法实现。中国科学院电工研究所、高能物理研究所和中国运载火箭技术研究院设计并研制了AMS永磁体系统，并进行了各项空间环境模拟试验，成功地研制出了人类送入宇宙空间的第一个大型磁体系统。阿尔法磁谱仪实验包括反映当今物理和天体物理学最重要的基本理论之谜的三大物理目标：寻找宇宙中的反碳核、反氦核和其他更重要的反核来确定宇宙中是否存在反物质；寻找宇宙中可能存在的暗物质；精确测量宇宙中各种同位素的丰度和高能γ，并探索未知的物理现象。阿尔法磁谱仪能对宇宙线进行非常精确的测量并由此产生许多新的有意义的物理信息。阿尔法磁谱仪还能对宇宙中其他各种同位素的相对丰度进行精确的测量。这些测量结果将会回答宇宙论和天体物理学中的许多重大问题。
磁谱仪有哪些作用？
探索宇宙起源的有力武器——1998年阿尔法磁谱仪的发明1998年6月3日北京时间清晨6时06分(美国东部时间6月2日18时06分)，探索宇宙本源的人类第一个高能物理实验“阿尔法磁谱仪”(AMS)搭载美国“发现”号航天飞机，从美国佛罗里达肯尼迪航天中心顺利升空。“阿尔法磁谱仪”实验是一项跨世纪的重大国际科学实验项目。几千年来，人类第一次直接观测宇宙空间的带电粒子，开辟了一个全新的科学领域。“发现”号航天飞机发射当天，发射中心气温高达35℃，接近发射的极限温度37.2℃，当地时间18时06分，助推火箭顺利点火。在略微转过一个角度之后，“发现”号航天飞机越升越高，像一把利剑，划破了略有薄雾的深蓝色天空。此次搭载“发现”号航天飞机发射的阿尔法磁谱仪，主要任务是在太空中寻找“反物质”和“暗物质”，以回答有关宇宙起源的两个重要问题。阿尔法磁谱仪研究计划是由著名的美籍华人、曾分享1976年诺贝尔物理学奖的丁肇中先生领导的国际合作项目。美国、中国、俄罗斯等10个国家的37个科研机构参与了这一计划，其中，中国科学家和工程师承担了研制阿尔法磁谱仪中最关键的永磁铁的任务，这个永磁铁，是人类送入太空的第一块磁铁，将为人类探索宇宙中物质的奥秘收集重要的数据资料。此次阿尔法磁谱仪随“发现号”发射升空后，于6月12日返回地面，期间一共在太空中进行了100个小时的测试，这也是该仪器在太空中进行的首次测试。据悉，经调试后的太空磁谱仪将于2002年被送上由美、俄、日本和西欧各国合作研制的阿尔法空间站上，在太空服役3至5年。这将是人类在空间站上进行的第一次大规模、长期的科学实验。在阿尔法磁谱仪制成之前，科学家们一直用光学方法探测宇宙中的各种射线。但是，反物质发出的光线与物质发出的光线没有区别，暗物质又不发光，因此，无法证实反物质和暗物质的存在。阿尔法磁谱仪则专门用来探测太空中的反物质和暗物质。据参与寻找反物质计划的科学家说，磁谱仪在阿尔法国际联合空间站上服役的3年里，将有上百亿个质子穿过探测器。只要太空磁谱仪能发现一个反氦核，将可推断宇宙中存在反星系；发现一个反碳核，就可推断有反星球存在。100.从海水中提取热量——2000年氢聚变的应用1加仑海水里的氢足以使10000台用电的空间对流加热器工作1小时。全世界的科学家都想通过类似太阳表面发生的那种反应来利用这种能量。这种反应叫作连续热核聚变，它使氢原子互相碰撞，释放出巨大的能量。这个过程产生的能量远远超过核聚变。第一颗原子弹就是核聚变的具体运用。目前，聚变方面的研究已经达到制造氢弹的程度。但氢弹的热核聚变，就像太阳一样无法控制。科学家们探索的是一条为和平目的而安全利用热核聚变的道路。要使氢核熔合是不容易的。只有环境温度达到21200万度，并使这个温度维持1秒钟，氢核才会互相碰撞，导致热核反应产生。一旦氢原子熔合，反应就应加以控制，以防止能量的浪费和损失。迄今为止，核科学家们只能使温度保持1秒钟的若干分之一。但他们坚信，困难终将能解决；到2000年，第一座热核发电站将会开始运行。(译注：1991年11月9日，英格兰牛津郡欧洲联合环形聚变反应堆进行受控聚变，第一次产生了约1.7兆瓦的电力，持续2秒钟。)海洋里的氢是取之不尽，用之不竭的。总有一天，人类能不费气力地从海水中提取廉价的氢。一座现代化的火电厂每天需要10列火车的煤炭，而提供同样电力的热核电站，只需要1辆卡车的海水中所含的氢就能运转。
阿尔法磁谱仪的中国贡献
参与磁谱仪项目的中国大陆科研团队主要有8个，分别为中科院电工所、中国运载火箭技术研究院、山东大学、东南大学、中山大学、上海交通大学杨煜普小组、中科院高能所以及航空科学与技术国家实验室；来自中国台湾的团队主要有“中央研究院”、中山科学院等。他们的贡献各不相同，但都必不可少。中科院电工所研制成功了磁谱仪的核心部件——磁体系统。该磁体具有对高能粒子吸收作用小的特点，实现磁体与地磁无相互作用的力矩，极大降低了对空间飞行器的影响，解决了几十年来不能将较强磁场磁体送入外层空间运行的世界技术难题。中国运载火箭技术研究院承担了磁谱仪量能器结构的研制工作，并在磁谱仪探测器的建造过程中发挥了重要作用。该院设计的磁体主结构在1998年曾搭乘航天飞机进行了为期10天的空间工作，在地面存放10多年后仍保持良好的性能，并继续用作阿尔法磁谱仪2的磁体主结构。磁谱仪对热环境的要求极其苛刻，各探测器的性能也与温度有关，热系统的研制水平及质量直接决定着磁谱仪的工作状态、运行寿命及实验可靠性。在热系统的研究和设计过程中，国家973计划首席科学家程林教授领导的山东大学团队提出了不同结构形式的散热元件，保证了系统的高效散热及温度场的均匀和稳定，解决了磁谱仪在国际空间站运行的关键问题。东南大学在项目中主要承担了3项任务——建立磁谱仪实验系统、反物质探测系统和地面数据处理系统。中国台湾的中山科学院也完成了“不可能的任务”——为项目设计出了运行速度比美国航天局现行系统快10倍的电子控制系统…… 中国科学家为磁谱仪项目所作贡献得到了项目首席科学家丁肇中、项目组以及其他国家科学家的广泛赞誉。丁肇中曾对记者表示：“中国科学家为磁谱仪实验作出了决定性贡献。”美国航天局专家肯·鲍尔曾在验收产品后对其上司说：“如果你们要找一家能够设计和制造一流航天产品的机构的话，那我告诉你，中国有个运载火箭技术研究院，他们有能力完成这个任务。”山东大学在磁谱仪项目所有参与机构中第一个完成任务，得到了美国航天局的高度评价。项目组在致山东省科技厅的项目鉴定意见中写道：“您将会高兴地获知整个项目组对山东大学工作最高程度的认可。事实上，正是山东大学的工作让这个实验真正成为可能。”硅微条轨迹探测器热控系统在欧洲航天局进行的热真空测试中表现出超乎寻常的温度稳定性。项目组对热控系统的评价是：“没有硅微条轨迹探测器热控系统就没有阿尔法磁谱仪实验”。磁谱仪项目首席工程师、意大利人戈达多·加吉奥洛告诉记者，中国科学家为项目作出了“巨大贡献”，“我与中国科学家的合作非常愉快”。美国麻省理工学院核科学实验室主任理查德·米尔纳也认为，中国科学家对项目的贡献是“决定性的”。
