Neues AMS-Kühlsystem auf der ISS angekommen

06.11.2019
ISS Urheberrecht: NASA

Am 4. November 2019 um 10:10 Uhr deutscher Zeit wurde der Cygnus 12 Raumtransporter mit dem Roboterarm der Internationalen Raumstation (ISS) eingefangen. An Bord waren knapp vier Tonnen Ausrüstung für die ISS. Darunter auch das an der RWTH Aachen gebaute Kühlsystem für das Alpha-Magnetspektrometer (AMS-02).

 

Der Teilchendetektor AMS-02 wurde im Mai 2011 mit dem letzten Flug des Space Shuttles Endeavour zur Internationalen Raumstation gebracht. Seither misst das sieben Tonnen schwere Spektrometer mit bis dato unerreichter Präzision die Teilchen der kosmischen Strahlung und hat bereits 140 Milliarden davon aufgezeichnet. Diese Daten liefern neue Einblicke in hochenergetische Prozesse der Milchstraße und erlauben es, Fragen zur Natur der Dunklen Materie und zur Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum zu untersuchen. An der Entwicklung des 1,5 Milliarden Dollar teuren Experimentes haben mehr als 500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 16 Ländern über 15 Jahre lang gearbeitet.

Zentrales Element von AMS-02 ist ein Silizium-Spurdetektor, der die Flugbahnen der Teilchen der kosmischen Strahlung vermisst und durch einen geschlossenen Kühlkreislauf bei konstanten null Grad Celsius betrieben wird. Die dabei produzierte Wärme muss mit einem Kühlsystem in den Weltraum abgeführt werden.

Bei dem ursprünglich auf drei Jahre Betrieb ausgelegten Kühlsystem sind nach mittlerweile acht Jahren drei der vier redundanten Pumpen ausgefallen.

In den vergangenen vier Jahren hat eine internationale Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am I. Physikalischen Institut der RWTH unter Leitung von Professor Stefan Schael ein neues etwa 200 Kilogramm schweres und Kühlschrank großes Kühlsystem für AMS-02 entwickelt und gebaut. Maßgeblich beteiligt waren Ingenieure der NASA und Wissenschaftler vom Massachusetts Institute of Technology. Das neue Kühlsystem soll einen weiteren Betrieb von AMS-02 bis 2030 sicherstellen.

Nach der Ankunft des Kühlsystems auf der ISS folgt in den nächsten sechs Wochen der komplizierteste Teil der Mission. Die Astronauten Luca Parmitano von der ESA und Andrew Morgan von der NASA schließen das neue Kühlsystem an AMS-02 an. Dazu sind vier bis fünf Außeneinsätze im Weltall mit einer Dauer von jeweils rund sieben Stunden geplant. Acht nur wenige Millimeter dicke Verbindungsleitungen müssen in dem AMS-Detektor freigelegt und durchtrennt werden, ohne dabei andere empfindliche Komponenten in unmittelbarer Nachbarschaft zu beschädigen.

Im Mai 2019 besuchten die Astronauten die AixCAVE des IT Centers der Hochschule, um sich auf diese Mission in einer virtuellen Simulation vorzubereiten. Begleitet wurden sie von den Astronauten C. Cassidy und J. Hansen, die sie bei den Arbeiten auf der ISS anleiten werden.

Am 11. Dezember soll AMS-02 seinen Betrieb auf der ISS wieder aufnehmen. Inzwischen wird an der RWTH bereits das Nachfolgeprojekt AMS-100 entwickelt, welches ab 2030 die Präzisionsmessungen von AMS-02 mit 1000-fach höherer Sensitivität fortsetzen soll.