Een pompje vervangen. In de ruimte…

De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa lanceert volgend weekend een onbemande raket met onderdelen voor een nieuw koelsysteem voor een deeltjesdetector op een van de armen van het internationale ruimtestation ISS. De pomp vervangt defecte onderdelen van het CO2-koelsysteem van de AMS-detector, dat in de jaren ‘90 werd ontwikkeld door technici van Nikhef en gebouwd door ruimtelab NLR.

De Alpha Magnetic Spectrometer 2 (AMS-02) werd in 2011 op de ISS geplaatst, na jarenlange vertragingen vanwege de ramp met Spaceshuttle Columbia in 2003. Sindsdien meet hij kosmische deeltjes. De koeling van het apparaat gebeurt met vloeibaar CO₂ in hetzelfde systeem als in detectoren op Cern wordt toegepast. AMS had ongeveer 3 jaar zullen meten, maar is nog steeds actief. Wel zijn 3 van de 4 CO₂-pompen in de loop van de tijd defect geraakt.
Het nieuwe pompsysteem zal tijdens een aantal ruimtewandelingen van 2 astronauten worden ingebouwd en aangezet. Wanneer dat precies gebeurt is nog niet bekend, Nasa zendt doorgaans wel live beelden uit van de ruimtewandeling vanuit ISS.

Speciaal gereedschap

Voor de werkzaamheden is speciaal gereedschap ontwikkeld, omdat reparaties nooit waren voorzien. De astronauten, de Italiaan Luca Parmitano en de Amerikaan Andrew Morgan, hebben het werk op aarde al in detail geoefend.
De Nederlandse koeltechnicus Bart Verlaat van Cern was destijds in dienst van Nikhef nauw betrokken bij de bouw van het koelsysteem voor AMS-02. Hij is ook nu betrokken geweest bij de voorbereidingen van de huidige reparatiemissie. Aanvankelijk leek de elektronica van een pompeenheden stuk, maar hij liet zien dat de pompen zelf de boosdoeners waren. Hij adviseerde Nasa en de Amerikaanse producent ook over de vervangende CO₂-pomp.

Lancering

De lancering van (onder meer) de nieuwe pompeenheid staat gepland vanaf een basis aan de oostkust in Virginia op zaterdag 2 november om 15.58 Nederlandse tijd. Bij slecht weer is er een dag later ook nog een lanceervenster waarin de onbemande Antares-sonde ISS kan bereiken en daar automatisch vastkoppelen.

Op zoek naar antipositronen

AMS-2 weegt bijna 7 ton en vangt geladen deeltjes uit de kosmos. Daarbij is er speciale aandacht voor antimaterie in de vorm van positronen en antiprotonen; die zijn zeldzaam, het heelal lijkt vooral gevuld met materie. In het 4 meter hoge instrument buigt een sterk magneetveld de geladen deeltjes af in hun baan, waarna ze in de detectoren worden gezien. Antimaterie buigt precies tegengesteld af aan materie.
Daarnaast speurt AMS-02 naar onbekende deeltjes uit de ruimte die mogelijk donkere materie kunnen zijn. Naar schatting 85% van de materie in het universum is niet zichtbaar, maar oefent volgens astronomen wel zwaartekracht uit.
In 2014 maakte de AMS-02 groep, geleid door de Amerikaanse Nobelprijswinnaar Sam Ting, bekend dat het instrument relatief veel anti-elektronen (positronen) meet bij hogere energie. Dat is onverwacht en kan volgens Ting te maken hebben met vervallende donkere materie in het heelal. De positronen komen niet uit een specifieke richting, laten de metingen ook zien.