美国东部时间16日8时56分(北京时间20时56分)，美国“奋进”号航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，前往国际空间站，展开其太空绝唱之旅，而大洋彼岸的山东大学上下也在全程关注着 。“奋进”号此次主要任务是为国际空间站运送名为“阿尔法磁谱仪2(AMS2)”的太空粒子探测器，该仪器将被安放在国际空间站上，在太空寻找反物质和暗物质，探索宇宙起源的奥秘。山东大学程林教授作为热系统首席科学家和他的研究团队，在AMS项目中成功解决了人类历史上首次带电磁铁在太空中运行的温度控制这一关键难题，能够为探测器提供温度保障，成为整个山大乃至山东科技史上里程碑式的一大成就。

太空中最大科学实验

　　记者从山东大学获悉，由诺贝尔奖获得者丁肇中教授领衔的AMS项目是上世纪末和本世纪初世界上最重要的科学工程之一，其物理学使命是在太空中探索暗物质和反物质的存在，是人类在太空中进行的最大规模的科学实验。AMS项目汇集了美国、中国、俄罗斯、意大利、瑞士、德国等16个国家和地区的60多所著名大学和研究机构的600余位科学家共同工作，历时近20年，耗资达20亿美元。

　　山东大学于2004年加入AMS项目组，并专门成立热科学与工程研究中心，全面负责其热系统的研究与设计。山大校长徐显明对此概况为“山东大学举全校之力，第一次全面参与并领导了国际大型科学计划的一个系统的设计和研究工作”，意义之重大可见一斑。

　　“当时丁肇中教授在国内外反复考察，希望能够找到一家合格机构来研发热系统，最后选中了山东大学，这个项目热系统研究跨越了热能工程、机械制造、材料科学和电子信息等多个研究领域，研究任务很艰巨。”山大热科学团队成员宋继伟向记者介绍说，没有任何成功经验和先例可供借鉴，山大也是下了巨大决心来承担研究任务，长江学者、国家 973项目首席科学家 、山大教授程林担任热系统的首席科学家。

　　为了此次发射，程林专门赶赴美国发射现场，“‘奋进’号跃入云层，巨大的轰鸣声滚滚而来，那一刻，我们泪流满面。”这是程林在“奋进”号发射升空以后的激动感言。

　　为探测器加上“保温服”

　　山大研究的热系统究竟在AMS项目中起什么作用呢？宋继伟表示，热系统是AMS2其他各系统工作的基本保障，AMS2本身工作会产生2500瓦的热量，而且在太空中90分钟内，温度会在60摄氏度和零下40摄氏度之间循环变化，热系统相当于给AMS2加上了一身“保温服”，防止过热或过冷伤害仪器。

　　“之所以有温度变化是因为时而要面向太阳时而要背向太阳，可AMS2各探测器及电子设备的热控制要求极其苛刻，工作温度变化必须控制在1℃范围内，既要确保外界温度高时有足够的散热能力，又要避免外界温度低时系统过冷，否则忽冷忽热会损害仪器部件。”宋继伟说，要实现AMS2在国际空间站上的科学目标，热系统研制的水平及质量直接决定着AMS2的工作状态、运行寿命及实验的可靠性。

　　据悉，山大前后花了整整6年时间完成热控制系统的制作，共有30余位学者和博士研究生长期在欧洲核子中心工作，与来自美国麻省理工学院、瑞士苏黎世高工 、美国宇航局等不同单位的三十多位科学家一起，对探测器在各个季节的温度、运行方式，以及空间站的方位，做了全部的热模型和热模拟，保证了系统的高效散热以及温度场的均匀性和稳定性，设计了探测器在国际空间站环境下运行的热控制系统。

　　山大整体设计通过了美国宇航局(NASA)的严格评估与实验，山大的努力得到丁肇中教授和美国宇航局的高度评价。

　　掌握环路热管话语权

　　据了解，热管是目前人们已知的传热效率最高的传热元件，被广泛应用于新能源开发、电子芯片冷却、化工 、动力、冶金、建材等领域的热量转换及回收。国内从上世纪80年代开始开发使用热管，目前产值在200～300亿人民币之间，但应用于大规模集成电路、深冷、航空航天等领域的环路热管，却基本被美国等极少数国家垄断，国内既缺乏真正有效的自主知识产权，又受到严格的技术封锁与限制，因此没有进行批量生产。

　　程林教授团队以AMS2热控制系统为目的研制的新型环路热管，完全实现了35W ～600W 热量之间的大范围负荷的高效运转并能在零下20摄氏度的环境中正常工作，代表了当今世界环路热管的最高水平 。山大凭借杰出贡献已经拥有了该技术应用领域的“话语权”，同时也拥有了该技术的使用权，技术产能转化潜力巨大。

　　程林教授团队已经拥有了世界领先的10余项完全自主科学技术，这是我国之前不具备甚至是在今后一个时期也很难自主研发的，其中高精度热控制技术、环路热管技术和大功率热机械泵，不仅具有世界领先水平，也具有批量生产的能力和广阔的应用前景。目前，在山东省科学技术厅、济南市科学技术局等支持下，环路热管技术已经开始中试研究。

　　未来10年将搜集海量数据

　　山大AMS中心的建设得到了山东省政府、省科技厅、省财政厅等政府职能部门的重要支持，由于在热系统研制中的卓越成就，丁肇中教授认为，按照国际惯例，山大应该分享AMS2的探测结果共同研究。作为AMS2热控制系统研发单位，山大今后将继续承担AMS2的后续工作，全面负责该系统在太空复杂、苛刻工况下的在轨运行状况的实时监控，进行相关的数据分析、数据存储、数据服务等工作。

　　山大将在世界范围内扮演AMS全球三大数据中心之一的“角色”：在未来10年的时间，山大AMS中心将通过对国际空间站传回的海量数据进行存储和相关分析，实时监控AMS在轨运行状态、太阳照度、星体反射常数和地球温度变化等环境影响下的工作状况，从而保证AMS2各探测器及设备的正常运行。 记者 单俊楠

　　贡献 磁谱仪体内有颗“中国心”

　　阿尔法磁谱仪项目是国际空间站建成以来最大的科学实验以及人类首个在太空中研究宇宙射线的仪器，参与该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。“磁谱仪体内有一颗强大的‘中国心’——一块‘MADEINCHINA’、内径约1.2米、重约2.6吨、中心磁场强度1370高斯的环形巨大永磁铁。”中科院高能物理研究所所长、中科院院士陈和生说。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。

　　中山大学研制了阿尔法磁谱仪的核心探测器——硅微条轨迹探测器的热控系统。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……

　　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”。

　　现场 受伤女议员为丈夫壮行

　　16日当天，“奋进”号被运上发射台，之后在5万群众的注视下，载着6名宇航员顺利升空，并在几秒内消失在云层之中。到现场观看的群众中包括今年1月份在枪击案当中险些丧生的亚利桑那州女参议员吉福兹。身体尚未完全恢复的吉福兹是特意从医院赶来发射现场的，“奋进”号此次太空之旅的总指挥凯利是她的丈夫。“奋进”号预计将于18日抵达国际空间站。“奋进”号的“谢幕之旅”预计将持续12天。

　　“奋进”号两次延迟后最终顺利升空。4月29日当天，美国总统奥巴马一家包括他两个女儿曾亲临发射现场，想要一睹发射盛况，不过失望而归。据悉，这也是当前美国航天飞机机队的倒数第二次宇航使命。在6月28日发射“阿特兰蒂斯”号航天飞机之后，美国所有航天飞机将全部退役。

　　■阿尔法磁谱仪

　　派往太空的“神探”

　　“阿尔法磁谱仪(AMS)”实验是以在空间寻找反物质和暗物质，探索宇宙起源为使命的大型国际合作科学实验项目。

　　什么是反物质？众所周知，世界由物质组成。人类已知的物质是正物质，由原子组成。原子由带正电的质子和带负电的电子以及中性的中子组成。与此相反，反物质由带负电的质子和带正电的电子组成。迄今为止，人们还没有在现实中找到反物质的存在有力证据。它会不会“藏身”于遥远的太空呢？这是目前粒子物理学家和天体物理学家关注的焦点之一。根据大爆炸假说，我们所在的宇宙是在约140亿年前由一个非常小的点爆炸而形成，宇宙产生物质的同时，也产生了反物质。

　　暗物质是科学家们苦苦寻找的另一个目标。现在人类所看到的天体，要么发光，如太阳；要么反光，如月亮。有迹象表明，宇宙中还有大量人们看不见的物质存在。它没有发出可见光和其他电磁波，用天文望远镜看不到。但它能够产生万有引力，对可见的物质产生作用。科学家推算，暗物质可能占宇宙所有物质总量的90%以上。
 

　　“阿尔法磁谱仪”实验将在地球大气层以外探测是否有反物质存在。如果能探测到带负电荷的原子核，说明有反物质存在。由于磁谱仪可测反质子和正电子的能谱，它也能测算天体中是否有暗物质。如果AMS2此行有所斩获，人类对宇宙的认识将掀开崭新一页。

　　丁肇中和他的“多国部队”自1994年起开始了艰难的寻找之旅。AMS就是他们派往太空的“神探”。“阿尔法磁谱仪 1(AMS-01)”是人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪。1998年6月由美国“发现号”航天飞机搭载，在距离地球表面约400公里的高空成功进行了为期10天的首次太空试验飞行。AMS-01没有发现反物质和暗物质。整整13年后，“阿尔法磁谱仪2(AMS– 02)”于2011年5月16日由美国“奋进号”航天飞机搭载到国际空间站上长期运行。中国是AMS实验参加国之一，并成功研制出其核心部分——永磁体系统。

　　“奋进”号航天飞机

　　“奋进”号建成于1991年4月25日，造价20亿美元。“奋进”号共执行了25次飞行任务。“奋进”号得名于18世纪英国探险家詹姆斯·库克第一次太平洋探险中乘坐的探险船。在这次远征中，库克绘制了澳大利亚东海岸的地图，并且发现了新西兰。 本版图文据新华社（署名除外）