H ακτινοβολία της Γης μπορεί να αποκαλύψει κρυμμένα πυρηνικά όπλα στο Διάστημα

Σύνοψη

• Φυσικός από το MIT δημοσίευσε στο περιοδικό Nature μέθοδο εντοπισμού θερμοπυρηνικών όπλων σε χαμηλή γήινη τροχιά.
• Η τεχνική αξιοποιεί την εσωτερική ζώνη ακτινοβολίας Van Allen της Γης, η οποία βομβαρδίζει διαρκώς τους δορυφόρους με πρωτόνια.
• Όταν τα πρωτόνια συγκρούονται με το ουράνιο ενός κρυμμένου όπλου, παράγονται εκατομμύρια νετρόνια.
• Ένας μικρός δορυφόρος «επιθεωρητής» μπορεί να ακολουθεί το ύποπτο σκάφος, ανιχνεύοντας το ραδιενεργό ίχνος.
• Η μέθοδος λύνει το πρόβλημα της έλλειψης μηχανισμών επαλήθευσης της Συνθήκης για το Διάστημα του 1967.

Η προοπτική μεταφοράς γεωπολιτικών συγκρούσεων εκτός του πλανήτη μετατρέπεται ταχύτατα σε μια απτή, τεχνολογική πρόκληση. Χιλιάδες δορυφόροι, που διαχειρίζονται από ιδιωτικές εταιρείες και εθνικά κράτη, βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε τροχιά γύρω από τη Γη. Μέχρι σήμερα, ισχύει η θεμελιώδης Συνθήκη για το Διάστημα (Outer Space Treaty), η οποία υπογράφηκε το 1967 από 118 χώρες και απαγορεύει ρητά την τοποθέτηση πυρηνικών όπλων σε τροχιά. Ωστόσο, υπάρχει ένα σημαντικό λειτουργικό κενό. Δεν υφίσταται καμία πρακτική μέθοδος ελέγχου για να διαπιστωθεί εάν ένας στρατιωτικός δορυφόρος μεταφέρει θερμοπυρηνικό φορτίο.

Σύμφωνα με τον Areg Danagoulian, αναπληρωτή καθηγητή πυρηνικής επιστήμης και μηχανικής στο MIT, το κενό αυτό μπορεί να καλυφθεί μέσω της ίδιας της κοσμικής ακτινοβολίας της Γης. Με νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Nature, η επιστημονική ομάδα του MIT παρουσιάζει ένα λειτουργικό θεωρητικό μοντέλο για τον ακριβή εντοπισμό τέτοιων όπλων.

Η κληρονομιά των πυρηνικών δοκιμών στο Διάστημα

Για να κατανοήσουμε τον κίνδυνο, είναι απαραίτητη η αναδρομή στο 1962 και στη δοκιμή «Starfish Prime». Όταν οι ΗΠΑ πυροδότησαν ένα πυρηνικό όπλο περίπου 400 χιλιόμετρα πάνω από τον Ειρηνικό Ωκεανό, οι επιπτώσεις ξεπέρασαν κάθε επιστημονική πρόβλεψη. Η έκρηξη διοχέτευσε έναν τεράστιο όγκο φορτισμένων ηλεκτρονίων στην εσωτερική ζώνη Van Allen, ένα από τα δύο δακτυλιοειδή μαγνητικά πεδία που περιβάλλουν τον πλανήτη. Η συνέπεια ήταν η άμεση καταστροφή ή βλάβη στο ένα τρίτο των δορυφόρων που βρίσκονταν τότε σε χαμηλή γήινη τροχιά (LEO).

Σήμερα, η κατάσταση είναι ασύγκριτα πιο περίπλοκη. Οι σύγχρονες υποδομές, από τα συστήματα πλοήγησης GPS και τις παγκόσμιες επικοινωνίες έως την πρόβλεψη του καιρού και τα αμυντικά ραντάρ, βασίζονται ολοκληρωτικά στους δορυφόρους LEO (χαμηλής τροχιάς). Η ενδεχόμενη πυροδότηση ενός θερμοπυρηνικού όπλου στο Διάστημα δεν θα προκαλούσε άμεσες ανθρώπινες απώλειες, αλλά ο ηλεκτρομαγνητικός παλμός (EMP) και η έντονη ραδιενέργεια θα νέκρωναν το σύνολο των ζωτικών τεχνολογικών δικτύων του πλανήτη.

Πώς λειτουργεί η ανίχνευση πυρηνικών στο Διάστημα μέσω της ζώνης Van Allen;

Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένας δορυφόρος επιθεώρησης μεγέθους CubeSat μπορεί να εντοπίσει θερμοπυρηνικά όπλα σε τροχιά μετρώντας εκπομπές νετρονίων. Όταν τα πρωτόνια της εσωτερικής ζώνης Van Allen προσκρούουν στο ουράνιο του όπλου, προκαλούν εκπομπή έως και 40 εκατομμυρίων νετρονίων ανά δευτερόλεπτο, αποκαλύπτοντας την τοποθεσία του εντός μίας εβδομάδας από απόσταση 4 χιλιομέτρων.

Η ανάλυση αυτού του φυσικού φαινομένου αποτελεί τον πυρήνα της πρότασης του Danagoulian. Οι ζώνες Van Allen θεωρούνται συνήθως ένας φυσικός κίνδυνος, καθώς τα υψηλής ενέργειας σωματίδια υποβαθμίζουν σταδιακά τα ηλεκτρονικά συστήματα και τα ηλιακά πάνελ των διαστημικών σκαφών. Όμως, αυτά ακριβώς τα πρωτόνια μπορούν να μετατραπούν σε ένα γιγαντιαίο, φυσικό μηχάνημα ακτινογραφίας.

Η διαδικασία λειτουργεί ως εξής: Εάν ένας δορυφόρος φέρει βαρύ ραδιενεργό υλικό, όπως το ουράνιο που χρησιμοποιείται στον πυρήνα των θερμοπυρηνικών όπλων, η διέλευσή του από την εσωτερική ζώνη Van Allen θα προκαλέσει σφοδρές συγκρούσεις μεταξύ των πρωτονίων και των πυρήνων του ουρανίου. Αυτή η αλληλεπίδραση απελευθερώνει έναν τεράστιο αριθμό νετρονίων.

Η αρχιτεκτονική του δορυφόρου-επιθεωρητή

Η παρουσία εκατομμυρίων νετρονίων δημιουργεί ένα ισχυρό σήμα, ωστόσο η ανίχνευσή του εντός του χαοτικού περιβάλλοντος του Διαστήματος αποτελεί μια σύνθετη μηχανική πρόκληση. Ο Danagoulian αναγνωρίζει ότι το μεγαλύτερο εμπόδιο είναι ο «θόρυβος» των σωματιδίων και η χαμηλή γήινη τροχιά είναι γεμάτη πρωτόνια και νετρόνια.

Επιπλέον, υπάρχει ένας τεράστιος όγκος νετρονίων, γνωστά ως “albedo neutrons”, τα οποία παράγονται συνεχώς όταν οι κοσμικές ακτίνες προσκρούουν στην ατμόσφαιρα της Γης και ανακλώνται προς το Διάστημα. Για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, το MIT προτείνει τη χρήση ενός μικρού, ευέλικτου δορυφόρου-επιθεωρητή. Το σκάφος αυτό θα πρέπει να τοποθετηθεί στρατηγικά σε απόσταση περίπου 4 χιλιομέτρων από τον ύποπτο δορυφόρο, πετώντας ελαφρώς χαμηλότερα από αυτόν.

Ο εξοπλισμός του επιθεωρητή θα περιλαμβάνει αισθητήρες κατευθυντικής ανίχνευσης. Η τεχνολογία αυτή επιτρέπει στο σύστημα να αναγνωρίζει με ακρίβεια εάν τα νετρόνια προέρχονται από την ατμόσφαιρα της Γης κάτω από το σκάφος ή από την πηγή ουρανίου του προπορευόμενου δορυφόρου. Το σύστημα φιλτράρει επιτυχώς τα πρωτόνια και τον κοσμικό θόρυβο, απομονώνοντας την υπογραφή του πυρηνικού όπλου.

Το επόμενο βήμα προς την πλήρη υλοποίηση

Η μελέτη του MIT αποτελεί για την ώρα proof-of-concept που ουσιαστικά επιβεβαιώνει ότι οι νόμοι της φυσικής επιτρέπουν την ανάπτυξη ενός τέτοιου αμυντικού συστήματος και ότι η απαραίτητη τεχνολογία ανιχνευτών υφίσταται ήδη, κυρίως σε επίγειους επιταχυντές σωματιδίων. Παρόλα αυτά, η μεταφορά αυτού του εξοπλισμού σε μικροσκοπικούς δορυφόρους CubeSat και η λειτουργία τους στο σκληρό περιβάλλον του Διαστήματος απαιτεί περαιτέρω μηχανική εξέλιξη.

Η έρευνα αναδεικνύει επίσης ένα παράλληλο ζήτημα, τη μυστικότητα. Σύμφωνα με τον Danagoulian, τα κυβερνητικά και στρατιωτικά κλιμάκια διατηρούν απολύτως κλειστά τα χαρτιά τους γύρω από τις τεχνολογίες πυρηνικής ανίχνευσης, δυσκολεύοντας την ανοιχτή ακαδημαϊκή έρευνα. Παρ’ όλα αυτά, η ανάγκη για διεθνή διαφάνεια στο Διάστημα καθιστά αυτού του είδους την ανοιχτή επιστήμη απολύτως απαραίτητη.