| 중국과학원 연구소, 알파자기분광계 핵심장비 개발 | ||
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 5월 16일 반물질 추적장치인 알파자기분광계(AMS-02)가 미국 우주왕복선 인데버호에 실려 발사되었다. AMS-02는 국제우주정거장에서 향후 10년 또는 더 긴 기간 동안 반물질(antimatter)과 암흑물질(dark matter)을 찾으면서 우주의 기원 및 구성을 탐색한다. AMS-02에는 중국이 제조한 고리모양의 대형 영구자석이 장착되어있다. 이 영구자석은 내경 1.2m, 중량 2.6톤, 중심의 자기장 강도 1,370가우스이다. 알파자기분광계 실험은 대형 국제협력실험프로젝트다. 노벨 물리학 수상자인 중국계 미국과학자 딩자우중(丁肇中) 주도로 미국, 중국, 독일을 비롯한 16개국(지역)의 수백 명의 연구자들이 참여했다. 천허성(陈和生)도 이 연구진의 주요멤버다. 반물질과 암흑물질은 두 가지의 신비한 물질이다. 이론상에서 존재해야 하지만 현실에서 그 존재의 증거를 찾아내지 못했다. “물질과 반물질을 구분하려면 입자가 양전기를 띠느냐 음전기를 띠느냐를 측정할 수 있는 방법을 개발해야 한다. 그러자면 거대한 자석을 우주로 보내야 한다. 일반자석을 사용할 경우 도처에 자기장이 생겨 우주선이 우주에서 운행할 수 없다.”고 천허성 연구원이 밝혔다. 1998년 6월 AMS–01이 디스커버리호(Discovery) 우주왕복선에 실려 최초로 우주에 진입했다. 당시 천허성은 플로리다 케네디우주센터에서 10일간 진행된 우주실험을 직접 목격했다. 이 10일 동안 중국의 영구자석이 실험대상이 되었고 정상 작동했다. 13년이 지난 현재에는 AMS–02의 가장 핵심적인 부품으로서 재차 국제우주정거장에서 장기간 실험을 지속하여 신비한 반물질과 암흑물질을 포착한다. 딩자우중 교수는 40년간의 연구사업에서 난이도가 최대인 실험이 자기분광계프로젝트이고, 최대의 도전은 대형 자석을 우주로 보내는 일이라고 솔직히 말했다. 미국 항공우주국(NASA)의 자석 부하 안전요구가 극히 높았다. 첫째, 우주선과 우주정거장의 기타 계측기 작동을 방해하지 않도록 자기누출을 축소해야 한다. 둘째, 자기분광계가 지구 자기장의 작용으로 회전하지 않도록 자기쌍극자모멘트(magnetic dipole moment)를 극소화해야 한다. 관례대로 NASA는 우주선 탑재 대형설비에 대해 3회에 걸친 안전 평가를 진행한다. 그러나 중국이 제조한 희토자성재료(NdFeB)는 2회만 했다. NASA로서는 최초의 사례다. 이 강대한 ‘중국 자석’의 신비성을 보기로 하자. 중국과학원 산하 전기공학연구소와 고에너지물리연구소, 중국운반로켓기술연구원의 과학자들은 공동으로 신형의 높은 자기에너지적(magnetic energy product) 희토자성재료를 선정하고, 독특한 ‘마법의 반지’구조로 자기회로를 설계해 64개의 자화 방향이 지속적으로 변하는 영구자석 스트라이프를 설치했다. 이 구조는 영구자석 자기장을 AMS 자석 내부에 가둠으로써 자기누설과 자기쌍극자모멘트가 NASA의 요구보다 한 자리 수 적게 했다. AMS–02는 발사에 앞서 우주공간 시뮬레이션 테스트가 있었다. 과학자들은 테스트결과에 근거해 AMS–01에 장착했던 중국의 영구자석을 AMS–02에 지속적으로 적용하기로 결정했다. 이 영구자석은 자기분광계 수명을 18-20년으로 연장시킬 수 있다. 이밖에 AMS－02는 AMS－01을 바탕으로 일부 신형의 탐사장치를 추가했다. 그 중에는 중국과학원 고에너지물리연구소와 중국항천과기집단공사의 전문가 및 이탈리아와 프랑스의 동종업계 연구자들이 공동으로 개발한 탐사선의 핵심부품인 전자기 열량계가 포함된다. 전자기 열량계는 광자와 전자 에너지를 정확하게 측정할 수 있고, 우주선(宇宙線, cosmic ray, 지구 밖 천체에서 나온 고에너지 입자 다발) 양성자의 배경복사를 배제할 수 있기 때문에 암흑물질 입자 탐사에서 핵심역할을 할 수 있다. AMS02 국제협력에 동참한 기타 중국 내 기관은 둥난대학, 중산대학, 산둥대학, 상하이교통대학, 베이징항공항천대학이다. 정보출처 : http://www.cas.cn/xw/zyxw/yw/201105/t20110517_3134568.shtml |
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