后天中美携手跨进宇宙探索新纪元

公元1998年6月2日，下午6时10分（美国东部夏令时），北京时间6月3日上午6时10分；

美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天发射中心；

美航天飞机“发现号”。

人类历史上第一个强有力的磁谱仪—阿尔法磁谱仪AMS（Alpha Magnetic Spectrometer）将被首次送入太空，运行10天，在空间进行反物质和暗物质的探测研究，并测量宇宙中的元素成份。

几千年来，人类一直是利用光来进行宇宙观测的，包括可见光、无线电波、微波、X射线和Y射线等等。阿尔法磁谱仪AMS将是人类第一次对宇宙空间的带电粒子进行直接观测，将是人类第一次把一个大型磁谱仪带入宇宙空间，开辟了一个全新的科学领域。

历时已两年多的AMS实验计划是著名美籍华裔物理学家、诺贝尔奖金获得者、美国麻省理工学院丁肇中教授领导下的一个大型国际合作科学实验项目，包括了美国、中国、俄罗斯、意大利、瑞士、德国等10多个国家和地区的37个研究机构的物理学家及工程师的参与。中国科学院电工研究所、高能物理研究所、空间中心和中国运载火箭技术研究院等单位参加了此项计划，并在其中发挥了关键作用。同时我国台湾的研究机构也参加了这项合作。

中国科学院空间科学与应用总体部及研究中心主任张厚英向记者介绍说：“宇宙中是否存在反物质，是科学上的一大难题。根据目前公认的大爆炸学说，宇宙是由大约在150亿年前的大爆炸产生的。然而根据粒子物理理论，大爆炸应产生同样数量的物质和反物质，构成我们周围世界物质的原子核是由质子和中子组成的，带正电；而所谓反物质是指它的原子核是由反质子和反中子组成的，是带负电荷的。迄今为止，所有的实验都没有在宇宙中观察到反物质的存在。因为探测反物质必须包括一个强磁场的磁铁探测器，以区分太空中飞行的原子核的电荷符号。对反物质的研究，是对现有公认的基本物理理论的检验。这一计划进入实质性发射阶段标志着人类开创反物质探测新纪元的到来。”

在几十年的研究过程中，物理学家们提出过各种各样的方案企图将磁谱仪送上太空，但是由于无法制造出一个可以在太空运行的磁铁而一直未能如愿。中科院电工研究所利用多年来在研究核磁共振永磁体方面取得的丰富经验，提出了完全利用钕铁硼永磁材料的独特设计方案，它的磁场强、漏磁非常小、磁二极矩几乎为零，完全能够满足AMS实验在空间运行的要求。于是，丁肇中教授采用了电工所的设计方案，在双方的倾力合作下，中国科学家和工程师经过几年的努力终于研制出了人类得以送入太空的第一个磁铁，使物理学家们几十年的梦想变成了现实。这一磁铁直径1．2米、长0．8米、重两吨、磁场强度1400高斯，其磁能积高达5000万高斯奥斯。人类将利用这一磁谱仪寻找宇宙空间中的反碳核和反氦核，它对物质探测的灵敏度将比现在的实验高4－5个数量级以上；预期AMS在10天的飞行中将获得数百个反质子事例，比迄今为止人类20多年在通过气球实验中获得的反质子事例要高一个数量级以上。

中国运载火箭技术研究院为这个磁铁设计制造了机械结构。AMS磁铁初样于1996年7月研制出来后，北京卫星环境工程研究所和中国水利科学研究院对其进行了20多项振动试验和高达17．7g的离心试验，并模拟空间环境。其后，中美双方共同改进和完善磁铁的设计制造工艺及材料性能并对其进行了严格的评审和质量检查。结果表示，AMS的性能完全达到了美国宇航局的严格要求。

张厚英介绍说：当今天体物理和宇宙论的另一大难题是寻找暗物质，天文学上把宇宙中用光学方法看不到的物质称作暗物质；但是通过分析星系的运动规律，可以推断出宇宙空间物质的总量。最近，天文学的观察和研究发现：暗物质在宇宙中大约占90％。因而，用实验寻找这些暗物质就成为当今科学的又一难题。阿尔法磁谱仪则能够精确测量在太空中反质子、正电子和光子的能量分布，进而有可能给这一极富挑战性的重大疑难问题以正确的答案。

同时，AMS还能对宇宙中各种同位素的相对丰（富）度进行精确的测量，测量结果将会解答宇宙论和天体物理学中的许多重大问题。作为人类送入太空的第一个磁谱仪，这个实验很可能会有意外的重大发现。因此，阿尔法磁谱仪引起了世界各国科学家们的极大兴趣，它是目前在“国际空间站”计划上的唯一的大型科学实验。

据了解，AMS在今年6月第一次飞行后，将开始进入二期工程。二期工程在完善一期工程已建成的探测器的基础上，将增加若干新的子探测器，将能进一步提高测量精度，扩大探测范围，减少系统误差，然后定于2002年1月19日通过航天飞机把它送到由美、俄、西欧、日本和加拿大等国联合研究的“国际空间站”上，计划运行3－5年。对此，国家科学技术部、国家自然科学基金委员会和中国科学院已计划在经费上给予中方的合作单位以大力的支持。