После некоторых проволочек шаттл Endeavour на этой неделе отправился, наконец, к МКС. Главная задача последнего в истории полета — доставка на орбиту мощного научного инструмента для изучения «темной стороны Вселенной».

Командир последнего экипажа шаттла Endeavour Марк Келли (Mark Kelly) и профессор Сэм Тин в Космическом центре на мысе Канаверал
Техники ведут осмотр AMS-02 на рабочем стенде
Логотип миссии AMS символически изображает «анти-Вселенную», которую прибор может открыть нашим изумленным глазам
AMS-02 за работой на внешней поверхности МКС: взгляд художника-моделиста

Речь о магнитном альфа-спектрометре (AMS-02), который, по мнению оптимистично настроенных ученых, может подарить науке такой же прорыв в области изучения космических лучей, антиматерии и темной материи, каким некогда стали наблюдения орбитального телескопа Hubble в оптическом диапазоне.

Интересно, что первая версия спектрометра в последних годах прошлого века работала еще на российской станции «Мир». Новый же AMS-02 стал в тысячу раз более чувствительным. Прибор представляет собой 2-тонное магнитное кольцо и набор сверхчувствительных детекторов для обнаружения и характеризации физических частиц. Весь он весит почти 7 тонн и будет установлен на внешней поверхности американского сегмента МКС. По словам нобелевского лауреата Сэма Тина (Sam Ting), участвующего в создании и работе AMS, «астронавтам на орбитальной станции придется поработать, но зато работа будет нескучной». Управление же самой работой спектрометра будет вестись с Земли.

Первой его задачей станет изучение состава космических лучей, свободных частиц, родившихся на просторах Вселенной и разогнанных до колоссальных скоростей. Поведение и происхождение частиц таких высоких энергий чрезвычайно интересны, ведь даже самые мощные из современных ускорителей неспособны разогнать их так сильно. «Какой бы громадный ускоритель вы ни построили, — добавляет профессор Тин, — с самой Вселенной вы потягаться не сможете». К примеру, верхний предел частиц, разогнанных в пресловутом БАКе (о котором мы писали в заметке «Пока не случился БАК»), сравним с энергией летящего комара; а для уловленных частиц космических лучей — с энергией мчащегося бейсбольного мяча.

Еще одной интереснейшей проблемой, которой будет посвящена работа AMS-02, является проблема антиматерии. Теория предполагает, что в момент Большого Взрыва вещество и антивещество образовались примерно в равных количествах — тогда как на сегодня мы легко можем видеть вокруг себя материю, а вот объекты из антиматерии пока известны лишь как результат сложных лабораторных экспериментов. Спектрометр AMS-01, также ведший поиск антигелия в космических лучах Вселенной, его не обнаружил. Многократно увеличенная чувствительность AMS-02 позволит охватить наблюдениями всю доступную Вселенную и тем самым заглянуть в возможно далекое прошлое, выяснив, не найдется ли антигелия там. Подробнее об антивеществе читайте: «Этюд об античастицах».

Впрочем, и этим задачи AMS-02 не ограничиваются. Третьим важным направлением его работы станет поиск темной материи — вещества, количества которого во Вселенной во много раз превышают количества обычной материи, но которое пока не удается наблюдать из-за того, что оно не вступает с веществом ни в какой вид взаимодействий, кроме гравитационного. Иначе говоря, темная материя притягивает обычную, но в остальном остается действительно «темной». Природа ее до сих пор неизвестна, и на этот счет ведутся весьма горячие споры (читайте, например: «Теплая темная материя»). Так вот, различные гипотезы о том, что представляют собой частицы темной материи, приводят к разным выводам, некоторые из которых можно проверить экспериментально. Скажем, если она состоит из гипотетических нейтралино, то столкновение таких частиц должно приводить к выбросу определенного набора других частиц, которые и сможет обнаружить AMS-02. Если же ее составляют еще более экзотические страпельки, то спектрометр должен найти следы и их «жизнедеятельности».

Прибор проектировался на долгий срок работы — до самого конца эксплуатации МКС, который пока что намечен на 2020 г. Его конструкция предусматривает замену элементов, неспособных проработать так долго. «Чем дольше мы будем вести наблюдения, — резюмирует профессор Тин, — тем больше узнаем».

По пресс-релизу NASA