暗物質指的是那些不發射任何光及電磁輻射的物質，即宇宙中看不見的物質。人類目前隻能通過引力產生的效應得知宇宙中有大量暗物質的存在。2006年，美國天文學家利用“錢德拉”X射線空間望遠鏡對星係團進行觀測，無意間觀測到星係團碰撞的過程，星係團碰撞威力之猛，使得黑暗物質與正常物質分開，因此發現了暗物質存在的直接證據。
要尋找反物質和暗物質，最直接的辦法就是尋找“流竄”在太空的反物質和暗物質粒子。對於宇宙射線之類的帶電粒子，由於它們帶有電荷，因此它們肯定有質量。由於有質量，大氣層會吸收反物質和暗物質粒子，所以在地麵上不可能探測到它們，必須到太空中觀測它們。
但是，至今在自然界中還沒有找到反物質，很多科學家認為其主要原因是：目前僅采用光學方法來觀測宇宙，但由於物質和反物質的光譜是一樣的，所以靠光學方法分辨不出物質與反物質有什麼不一樣。其實，科學家們早已找到了解決這一問題的“高招”，那就是用磁譜儀來區分形形色色的粒子。磁場可以折射宇宙射線，從而探測器能夠分析出宇宙射線的各種屬性，如電荷、速率等。
此外，可通過磁譜儀測量宇宙中粒子的速度、在磁場中的運行軌跡及能量損失等信息來計算粒子的電荷與質量，從而驗明其屬於何種粒子或原子核，分辨出物質與反物質。實驗室裏的反物質就是這樣找到的，但是所用的磁譜儀的電磁鐵重達數百噸，且耗電驚人，所以不可能將這種電磁鐵運到太空去尋找自然界裏的反物質，因為僅它所需的大功率電源就辦不到。有人不禁要問，用天然永磁鐵可不需要電。其實這一想法科學家早就有了，隻可惜一般的天然永磁鐵很難達到上千高斯的磁場強度，用它製造的磁譜儀很難區分在太空中飛行的粒子電荷符號。
幾十年來，科學家們提出過許多製造空間磁譜儀的方案，但都因無法製造出一個可以在太空運行的強有力磁鐵而落空。正當人們感到“山窮水盡疑無路”之時，丁肇中教授得知中國科學家研製出一種采用釹鐵硼稀土材料做成的永磁鐵，它具有磁場強、漏磁孝磁二極矩幾乎為零等優點，完全可以滿足空間磁譜儀的要求。經測試確認後，丁教授欣然選擇了中國科學家的獨特方案。
“阿爾法磁譜儀”是丁肇中於1994年提出的設計構想。1998年6月2日，“阿爾法磁譜儀”-1隨美國“發現”號航天飛機升空，進行試驗性飛行，全麵檢驗其各項功能，看它能否經受得住太空條件的考驗接收相關數據，為後來的“阿爾法磁譜儀”-2安裝到國際空間站，正式開展尋找反物質和暗物質做準備。其主要結構以及關鍵部分——永磁鐵是由中國科學家研製的。“阿爾法磁譜儀”-1拿到了大量的數據，但因時間太短等原因，它沒有發現暗物質和反物質。
約6.8噸、價值20億美元的“阿爾法磁譜儀”-2被稱為“世界最大的太空實驗設備”，原計劃於2004年由美國航天飛機送入太空，但其行程因2003年“哥倫比亞”號失事被一拖再拖，並一度被取消。後來，在科學家們的大力遊說下，“阿爾法磁譜儀”-2項目才被恢複。在此期間，以丁肇中為首的科學家對“阿爾法磁譜儀”-2不斷改進，並曾嚐試用超導磁鐵代替永磁鐵，但經過模擬太空環境測試後最終還是決定使用永磁鐵。丁肇中解釋說，通過熱真空測試，發現超導磁鐵隻能維持3年的工作時間，否則就必須重新充液態氦。而航天飛機根本沒法完成這一任務。因此，取消了超導磁鐵方案，仍使用永久性磁鐵。
2010年，科學家們又替換了“阿爾法磁譜儀”-2上的磁鐵，裝上了更大體積的磁鐵，使用壽命更長，可以一直服役至2020年，這也是國際空間站的預期壽命。重約1.9噸的磁鐵可產生一個強大的均勻磁場，該磁場比地球磁場要強3000多倍，它可以折射宇宙射線，從而使探測器能夠分析出宇宙射線的各種屬性，如電荷、速率等。不過永久性磁鐵比超導磁鐵要弱，因此敏感度也要降低30％。
“阿爾法磁譜儀”項目首席科學家丁肇中說，這一項目開展了17年。我們已反複檢測過多次以確保它能夠正常工作。它裝到國際空間站上後1小時內，就能開始數據收集，能更出色地測量高能宇宙射線，有望徹底更改人類對於宇宙的看法。通過“阿爾法磁譜儀”-2來分析宇宙射線，能夠解決大量現有最困惑的科學難題，如反物質星係是否存在，暗物質究竟是由什麼組成的等。
美國航空航天局為國際空間站總共研製了5個新型“快速後勤搬運器”，它們是可以承載大型設備的外部平台，裝有空間站備件、飛行支持設備、散熱器、機械係統支持組件等，可為國際空間站提供一個在空間真空環境下試驗的平台和設施，還能用於國際空間站備用硬件的存放，以便在航天飛機退役後仍能滿足國際空間站建設的硬件需求。每個“快速後勤搬運器”最多可運載12個完全集成的有效載荷和軌道替換單元，然後由航天飛機一起運往國際空間站。其中兩個“快速後勤搬運器”安裝在空間站右舷桁架的位置上，另外兩個“快速後勤搬運器”安置在空間站左舷桁架的位置上。“快速後勤搬運器”-5則作為備用裝置。
輝煌成就
在美國航天飛機工程的最初研製計劃中包括研製5架航天飛機軌道器，並對它們分別進行了編號：“企業”號為101號軌道器、“哥倫比亞”號為102號軌道器，“挑戰者”號為099號軌道器，“發現”號為103號軌道器，“阿特蘭蒂斯”號為104號軌道器。其中“企業”號軌道器用於進行包括滑翔返回等各種試驗，沒有上過太空。航天的任務由另外4架航天飛機完成。
1986年1月28日，美國“挑戰者”號航天飛機升空時發生爆炸，為了填補“挑戰者”號爆炸造成的空缺，保持航天飛機群的整體規模，美國於1987年開始耗資近30億美元製造了1架新的航天飛機軌道器——“奮進”號，編號為105號軌道器。“奮進”號於1991年5月由洛克韋爾公司建造完畢，1992年5月7日進行首次發射。