AMS 实验简介

　　AMS(Alpha Magnetic Spectrometer，阿尔法磁谱仪) 是由著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授领导的一个大型空间物理实验，也是国际空间站上惟一的大型物理实验仪器。AMS 实验是人类第一次在太空中精密地测量高能量带电原子和粒子的实验，其目的是为了寻找由反物质所组成的宇宙和暗物质的来源以及测量宇宙线的来源。暗物质一直是摆在科学家面前的一个重要研究课题。通过精确测量负质子和正负电子以及r 光子的特征谱，可获得有关暗物质的重要信息。

　　美国宇航局于1998 年6 月用“发现号”航天飞机将AMS(AMS-01) 带入太空运行10 天，获得了He 核、质子和正反电子的空间和高能量分布规律。观测分析得到的新结果发表在Physics Letters B 等国际著名刊物上。

　　继AMS-01 计划成功完成后，丁肇中教授又领导了AMS-02 计划。这是由美、俄、德、法、中等16 个国家和地区共600 多名科学家参与的大型国际合作项目，集中了一批世界著名的高校和专家学者，包括美国麻省理工学院，瑞士日内瓦大学和意大利佩鲁贾大学等知名大学，得到了各参加国和地区的积极支持。AMS-02 是安装在国际空间站上的一个粒子物理探测器，于2011 年5 月16 日从肯尼迪航天中心由奋进号航天飞机送至太空，计划将在国际空间站上运行10~18 年。

　　东南大学(SEU) 是中国大陆第一个被丁肇中教授邀请参加AMS 研制的大学，其中的一项合作任务就是在东南大学建立一个一级数据处理中心SOC。AMS-02 在太空中采集到的大量观测数据通过NASA的卫星网和地面的互联网传输到位于瑞士日内瓦的欧洲粒子研究中心CERN，然后分派到分别位于北美洲、欧洲和亚洲的多个数据处理中心进行整理，再汇聚回CERN 供物理学家做后续的分析处理。AMS 实验要求跨越数万公里信道的长时间周期的持续稳定网络传输支持，是一个典型的基于学术网的大数据处理应用。

　　AMS-02 数据流及SOC 介绍

　　AMS-02 探测器自升空三年多以来已经收集到近540 亿个宇宙线数据，多于过去100 年全球科学家收集到宇宙线总数。按照这种速度计算，AMS-02 每年将接收到150 亿个数据，在未来20 年内将搜集到近3000 亿个数据。对于物理学家而言，基于这些数据可获得前所未有的分析精度，以寻找新的物质。

　　图1是AMS-02 实验的数据流示意图。AMS-02 在国际空间站上搜集到的数据首先由数据中继卫星（TDRS） 传输至AMS-02 的GSC(Ground Support Computers)，它位于美国马歇尔空间飞行中心（MSFC）的亨茨维尔操作支持中心（HOSC）。GSC 负责通过 NASA 的载荷操作与集成中心（POIC）接收并存储 AMS-02 监控数据和科学数据，以及 NASA 提供的辅助数据，同时负责将这些数据通过网络传送到AMS-02位于CERN 的负荷操作与控制中心POCC（Payload Operation Control Center），后者负责实现地面系统对远程AMS-02 探测器的操作、控制和监测等，并负责将海量的AMS 科学数据近实时地发送至分布在全球的AMS-02 SOC（Science Operations Center）。SOC 是整个 AMS-02 海量数据处理环境中与实验数据的处理和分析关系最为密切的部分，它直接处理AMS-02 实验中的科学数据，负责进行科学数据的重建和蒙特卡洛仿真工作，此外SOC 还会对 AMS-02 实验中的各种数据进行存档，并提供对AMS-02 海量数据的访问、分发和物理分析等。AMS-02 SOC 是一个跨越欧洲、北美洲、亚洲等多个大洲的大型分布式海量数据处理系统，整体上主要由3个一级处理中心组成，它们分别位于瑞士的CERN、美国的MIT 和中国的东南大学。