Schlussbericht zum Vorhaben "AMS-Betrieb auf der ISS, 2018-2025"

Abstract

Das AMS-02-Experiment misst seit seiner Installation auf der Internationalen Raumstation ISS im Mai 2011 die Zusammensetzung der geladenen kosmischen Strahlung mit vorher unerrreichter Präzision. Insgesamt wurden im kontinuierlichen Betrieb über 230 Milliarden Teilchenereignisse aufgezeichnet und analysiert. Der Bericht beschreibt die Arbeiten der an der RWTH Aachen University angesiedelten AMS-Gruppe während des Zeitraums Oktober 2018 bis März 2025: die Kontrolle, die Aufrechterhaltung des Betriebs und die Aufbereitung der Daten für die wissenschaftliche Analyse der von der Aachener Gruppe gebauten Subdetektoren bzw. -komponenten: Übergangsstrahlungsdetektor (TRD), Anit-Koinzidenz-Zählersystem (ACC) und Alignierungssystem für den zentralen Spurdetektor (TAS). Es wurde eine einwandfreie Funktionstüchtigkeit aller Komponenten erreicht. Die präzisen Daten führten zu in der Fachwelt viel beachteten Veröffentlichungen zu den Eigenschaften der Spektren von Elektronen und Positronen, Protonen, Antiprotonen, Deuteronen und Atomkernen bis zur Ordnungszahl 16 (Schwefel). Desweiteren beteiligte sich die RWTH Aachen University an Verbesserungen des AMS-02-Experimentes: ein neues Kühlsystem für den zentralen Spurdetekor, welches im Jahr 2020 auf der ISS von Astronauten installiert wurde, und ein Teststand für eine zusätzliche Lage des Spurdetektors, welche im Jahr 2026 auf der ISS installiert werden soll. Zudem wurde ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm für den Bau einer Spule aus Hochtemperatur-supraleitenden (HTS) Kabeln gestartet, welche bei einer Temperatur von flüssig Stickstoff (etwa -200°C) betrieben wird. Diese kann ein höheres Magnetfeld als ein Permanentmagnet erzeugen und führt somit zu einer präziseren Energiemessung der detektierten Teilchen. Es wurden Techniken für die Produktion von HTS-Kabeln entwickelt, die auf einer Länge von bis zu 1m Ströme von über 1000 A verlustfrei transportieren konnten.