来自国际空间站的实验

　　AMS【1】(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，也是国际空间站上唯一的大型物理实验仪器。该实验的目的是研制一个能精密测量高能量带电原子核和粒子以及高能量光子的磁谱仪（阿尔法磁谱仪），放置在国际空间站上做为期3－5年的实验，以探测来自于宇宙深处的反物质，而寻找反物质、探索暗物质和测量宇宙线的来源是国际高能物理和天体物理界极为关注的课题。因为这个实验的重要性，美国宇航局特别于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，得到了新的结果，并发表在Phys.Lett.B等国际著名刊物上。AMS-02计划也得到了美国宇航局的优先支持，并继续允许用航天飞机将AMS02送到国际空间站进行实验。

　　由于AMS具有重大的科学意义，中国（包括台湾地区）、美国、瑞士、法国、德国、意大利、芬兰等15个国家和地区的诸多航天企业、科研院所、大学参与了AMS的研制工作，其中包括美国NASA、欧洲各国的宇航局及美国麻省理工学院、耶鲁大学、德国亚琛大学、俄罗斯莫斯科大学、瑞士日内瓦大学、苏黎世高工、意大利罗马大学等多所大学。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地区地面数据中心（Regional Center, RC）。

　　在太空中由AMS-02采集到的大量观测数据将通过NASA的卫星网和地面的互联网传输到各个数据处理中心进行整理并提供给物理学家做后续的分析处理。AMS试验要求持续时间长的、稳定的网络传输支持，不能简单地使用常规的传输协议来支持，需要专门的构造，这是CNGI上的一个典型应用，因此我们将原来基于IPv4技术的AMS地面数据传输系统移植到了IPv6平台，并基于CERNET2在东南大学（南京）和日内瓦（CERN）之间进行了一系列Native IPv6的传输可行性测试实验，结果表明了方案的可行性。同时意大利国家核物理研究所（米兰）也基于欧洲教育网（GEANT）进行了一系列通过IPv6隧道和双栈网络的传输实验，获得了与我们的实验相似的结论。

　　AMS数据传输的需要

　　图1给出了AMS实验数据传输系统的基本结构【2】【3】。安装在国际空间站ISS上的AMS-02磁谱仪不断地将检测到的宇宙带电粒子数据发送给位于NASA的Marshall宇航飞行中心（MSFC）的载体操作中心（POIC）；地面支持计算机（GSC）接受从POIC传来的传输控制和科学数据，并将数据转发到位于瑞士日内瓦欧洲粒子物理研究中心（CERN）的负载控制中心（POCC）和数据操作中心（SOC）。POCC和NASA的飞行操作中心合作，在CERN接受实时的监测状态数据，发出控制命令；SOC接受全部的观测和分析数据，并分发给其他的地区地面数据中心。目前已经有包括美国麻省理工学院、耶鲁大学、英国剑桥大学、法国国家核物理研究院、德国卡尔斯路厄大学、意大利国家核物理研究所、中国东南大学等单位承担了地区地面数据中心的工作，其中位于东南大学的RC是亚洲唯一的地区地面数据中心。

　　从覆盖的网络范围看，AMS-02的观测数据将通过美国NASA的Ku波段卫星专用信道从国际空间站传送到POIC的存储系统，然后通过ESnet和美国的Abilene传送到位于CERN的SOC，然后再通过美国的Abilene、欧洲的GEANT和中国的CERNET2传送到世界各地的RC。AMS-02控制数据则通过ESnet由位于MSFC的GSC传送到CERN的POCC。

　　AMS-02需要传输的数据有多种类型，在设备升空之前是各个地区中心产生的蒙特卡洛仿真数据，设备升空之后采集到的原始数据，以及为访问和使用这些观测数据所派生的事件摘要数据和事件标签数据。所有这些数据的总量每年预计有105TB，最终将达到500TB。在AMS-02升空之后，这些观测实验数据需要不间断地转发至各个RC，因此需要专门的数据传输系统的支持。