欧洲航天局宇航员卢卡·帕尔米塔诺在2020年1月的太空行走中维修AMS。(照片:美国国家航空航天局)
在星星之间这部由六集组成的纪录片将于10月6日在Disney+上首播，讲述了一个经典的英雄之旅。影片拍摄于2019冠状病毒病之前的两年多时间里，故事的主线围绕目前在国际空间站上的宇航员——包括正在完成最后一次任务的美国宇航局宇航员克里斯·卡西迪上尉——以及在地球上支持任务的宇航员展开。
但当我们在播出日期前抢先看了几集的时候，有一个人脱颖而出:诺贝尔奖获得者(在新窗口打开)来自麻省理工学院的物理学家Samuel Ting博士，部分原因是他正在寻找宇宙的起源。
通过他的大型实验阿尔法磁谱仪(AMS)(在新窗口打开)自2011年以来，丁博士一直在“筛选太空”，寻找暗物质存在的证据。AMS有来自美国、欧洲和亚洲的44个机构参与，由美国能源部和美国宇航局赞助。为了了解更多，我们最近采访了丁教授。
研究暗物质
为了不只是一个星球上的物种(因为，剧透一下，这个物种有一个终结的日期)，我们需要知道外面有什么。目前，95%的信息都被列为“未知”。我们测量了5%，但其余的——嗯，这是AMS试图找出的。除非我们知道，否则我们无法穿过太空前往其他星系那我们无法从地球上检查暗能量、暗物质和其他潜伏在我们星系之外的东西。
“我们在地球上拥有的所有元素在太空中也存在;这些粒子携带着宇宙如何形成、粒子如何运动的信号，但你无法在地面上测量它们，”丁博士解释说。“因为我们生活在100公里的大气层之下，进入大气层的粒子就会分解。”
这就是为什么AMS在太空中，在那里它不仅可以在粒子撞击地球大气层之前收集和建模，还可以检查这些粒子的性质，以及最关键的，它们是如何带电的，它们来自哪里，等等。这是一件非凡的科学设备，迄今为止，它已经将1800亿宇宙射线建模为30万个数据通道，由600台机载计算机进行分析。
激活反物质
然而，为了模拟能量和动量，你需要一块磁铁来观察粒子的自旋(一个方向正，另一个方向负)。空间站上的磁铁?那不是很危险吗?是的。但丁博士找到了一种方法，可以让磁铁在太空中不旋转，这是构成AMS的众多突破性创新之一。
“我的第一个实验是1965年(在新窗口打开)丁博士谈到该项目的起源时说。“这是迄今为止发现的第一个重反物质，反氘核。”(氘核是一个质子加上一个中子;反氘核是反质子加上反中子。)
镜头切换到1994年4月，丁博士走在他法国家的后院，思考下一步该做什么。“到那时为止，我一生都在做加速器实验，[并想]也许我应该做一些新的东西。一件我一无所知的事，一件没人认为不可能的事。那时我想到了在太空中放置一个磁谱仪来寻找暗物质，来了解宇宙的起源。最初这是相当困难的，因为没有人认为这样的东西可以进入太空。但最终我们找到了一个方法。”
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在欧洲核子研究组织(CERN)、美国国家航空航天局(NASA)和其他国际空间机构的支持下，廷教授与来自16个国家的科学家团队一起研究了数十年。到2011年，AMS已经准备好升空并安装在国际空间站上;它是由奋进号航天飞机的最后一次任务运送的。
丁博士回忆起自己曾前往肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center)见证航天飞机起飞。“肯尼迪航天中心的人给我拍了张照片。我记得我整个的感觉，我全身冰冷。我当时很紧张。发射的前一天晚上，我和妻子去了发射台。我们不能进去;他们给航天飞机注入液体。所以回来的时候，我一定非常紧张，因为我开车的速度相当快。肯尼迪航天中心的警察拦住了我，说:‘你开得太快了。’那时我才意识到我甚至连驾照都没带。”
休斯顿，我们有麻烦了
10多年后，剧情继续上演在星星之间这本书详细描述了一个令人不安的问题:这个价值20亿美元的太空仪器出现了冷却问题，需要紧急维修。当一个人在距离地球260英里的极端环境中运行时，这并不是一件简单的事情，在阳光直射下，温度在250华氏度之间波动，到傍晚时温度在零下200华氏度之间波动。
在纪录片制作者的摄像机包围下，NASA的团队一边喝着苏打水和薯片，一边低头盯着笔记本电脑，听丁博士反复盘问他们。这是一个令人着迷的幕后故事，让我们得以一窥一个人如何控制一项大规模的科学实验，这样的实验在我们的一生中可能永远不会重演。
AMS计划在其服务期限内留在国际空间站上，这是暂定的2024年结束．NASA想要延长寿命(在新窗口打开)但美国与俄罗斯等国际合作伙伴的政治争端，更不用说老化的设备，意味着这一问题仍悬而未决。
与此同时，正如文档系列所揭示的，冷却问题需要一个完全自定义的工具集。毕竟，这不是你可以在五金店随便买到的东西。在一个有趣的片段中，航空航天工程师希瑟·伯格曼让我们进入了她在美国宇航局约翰逊航天中心的实验室，在那里她向我们介绍了SWAGE工具(一种不会泄漏的金属对金属密封)，断线钳和其他适合太空的材料。
在特别激动人心的镜头中，我们看到宇航员在太空行走进行维修，而在NASA约翰逊的下方，丁博士和团队参与了现场直播。这是一件扣人心弦的事情，这里没有剧透，很明显很多事情都处于危险之中(比如我们物种的未来)。
“人类的独特之处在于好奇心，”丁教授说。“如果你不做研究，你永远不会知道发生了什么。几百年前，我们认为地球是平的，我们在宇宙的中心。经过100年的研究，我们意识到地球只是宇宙中很小的一部分。所以，如果你不做研究，你永远不会知道这个。这就是我们对AMS所做的。”
