В средата на Студената война, между 1958 и 1962 г., двете ядрени суперсили, Съединените щати и Съветският съюз, издигнаха ядреното дрънкане на оръжие на съвсем ново ниво: надхвърляйки повърхностни, подводни и подземни тестове, те експериментираха с ядрени експлозии в горните слоеве на атмосферата и в космоса, предимно тайно.
Съединените щати са детонирали ядрени бойни глави десет пъти над Тихия океан в района на атола Джонстън на много голяма надморска височина - пет от тях в стратосферата и мезосферата, между 26 и 97 километра, и пет в космоса. Последните бяха експериментите Argus I-II-III от 1958 г., всеки с 1,7 килотона заряди, детонирани на височини от 200, 240 и 540 километра, както и Checkmate от 1962 г. (7 килотона, на 147 километра) и най-големият, Starfish Първичен (1,5 мегатона на 400 километра). В допълнение към тях има седем съветски тестови експлозии на голяма надморска височина, изстреляни от ракетната база Kapusztyin Jar, четири от които са извършени в космоса на височини между 150 и 300 километра.
Тези експерименти бяха много различни от ядрените експлозии, извършвани близо до земната повърхност, в ниските, много по-плътни слоеве на атмосферата. Наблюдателите можеха да видят, че след детонацията нямаше следа от обичайните, вече добре познати гъбени облаци, които абсорбират прах от земята, а след ослепителната светкавица огненото кълбо на експлозията се разшири безпрепятствено в ефирен облак, докато земното магнитно поле го разкъса.
Това вече беше доста специална гледка, но ужасяващата игра на светлината едва последва: високоенергийните заредени частици, достигащи все по-плътните слоеве на атмосферата, предизвикаха колоритен феномен, подобен на полярното сияние. Всичко това продължи до тридесет минути, по-дълго от явленията, наблюдавани по време на експлозии в ниски атмосферни слоеве.
Прагът на космическата война
В допълнение към обичайния дизайн, измерване и оръжейна технология, научни тестове, тези експлозии имаха и други задачи. Основната цел на "Операция Аргус" например беше специално да се провери предположението, че ядрени експлозии, извършени на много големи височини, създават нов радиационен пояс, подобен на пояса на Ван Алън в най-горните слоеве на атмосферата на нашата Земя.
Смяташе се, че това може да има тактическа роля и да бъде полезно при евентуален военен конфликт: ядрен заряд, взривен на много голяма надморска височина над вражеска територия или в космоса, може да причини големи щети на наземните радио и радарни системи, може да унищожи запалителни устройства на междуконтиненталните ракети на противника, елиминират сателитите и застрашават екипажите на преминаващите космически кораби. Разбира се, вече беше известно на изследователите, че електромагнитният импулс (EMP), създаден от ядрена експлозия, е способен на гореспоменатото, но според предположенията нищо не може да се знае със сигурност за зоната на изкуствено излъчване, която остава за дълго време .
Концепцията за радиационната зона беше потвърдена по време на експериментите, а служителите на Пентагона също успяха да се убедят в нейното разрушително действие. Ядрената експлозия с кодовото име Starfish Prime на 9 юли 1962 г. е най-голямата ядрена експлозия в космоса.
Зарядът от 1,4 мегатона се е активирал на височина 400 километра, а няколко сателита са преминали през образувалия се след детонацията изкуствен радиационен пояс. Дори четири месеца по-късно радиацията беше толкова силна, че изследователите на НАСА, работещи по първите пилотирани космически полети, т.е. програмата Mercury, бяха сериозно загрижени за здравето на астронавтите пионери.
Вече не е строго секретно
Ядрените експлозии в горните слоеве на атмосферата и в космоса приключиха с подписването на Международния договор за неразпространение на ядрено оръжие от 1963 г., който забрани ядрените експлозии в атмосферата, космическото пространство и под водата. Фактът, че съживихме всичко това, се дължи на факта, че на 17 май в научното списание Space Science Reviews беше публикувано обобщено изследване за ефектите от ядрени експлозии във висока атмосфера. Проучването от почти седемдесет страници, озаглавено „Антропогенно космическо време“ (грубо: „космическо време, причинено от човека“) е подготвено под ръководството на Тамаш Гомбоши, унгарско-американски космически физик, който преподава в Мичиганския университет, използвайки данни от наскоро разсекретени документи.
Американската космическа агенция, която е лидер в изследването на космическото време и мониторинг на слънчевата активност, е сигурна, че разкриването на данни от военни експерименти преди повече от петдесет години може да помогне много при проектирането на сателити и създаването на оборудване за защита на здравето на астронавтите, участващи в дълбоки космически пътувания. Според Фил Ериксън, заместник-директор на обсерваторията Хейстак (Уестфорд, Масачузетс), съавтор на изследването, е важно да се научат, организират и обработват тези данни, защото разбирането на извънредните космически метеорологични събития, причинени от хората преди десетилетия, под повече или по-малко контролирани условия ни доближава до космоса, за да разберем протичащите естествени процеси.
Животът на Земята и технологичната среда, изградена от хората (т.е. биосферата и техносферата) са силно повлияни от космическото време. За щастие, магнитното поле на Земята (магнитосферата) ни предпазва от значителна част от високоенергийните частици, идващи от Слънцето, но някои от тях достигат непосредствена близост до Земята, застрашават работата на сателитите и когато достигнат до повърхност, те могат да повредят различно електрическо оборудване, електрическата мрежа, системата за масова комуникация, устройства, обяснява Мара Джонсън-Грох, изследовател в Центъра за космически полети Годард на НАСА.
Ядрените опити в горните слоеве на атмосферата и в космоса на практика имитираха ефектите от изхвърлянето на плазма и слънчевия вятър от слънчевите изригвания по свой начин. По време на един от тези експерименти непрекъснато разширяващата се плазмена топка на експлодирал атомен заряд в най-горните слоеве на атмосферата или горещата газова маса, съставена от електрически заредени частици, предизвика геомагнитни смущения, които изкривиха линиите на магнитното поле на Земята и възбудиха електрическото поле на земната повърхност, както и мощните слънчеви изригвания. Проучването също така обяснява, че освен това най-големите експлозии са създали изкуствени радиационни зони, подобни на пояса на Ван Алън, които са останали със седмици и дори в един случай са били необходими години на облака от радиационни частици, уловени от магнитното поле на Земята се разсейва, като влияе дълго време върху работата на преминаващите покрай него спътници.
В допълнение, други изследователски области на слънчевата физика също могат да се възползват от данните, направени за изследване. Данните, получени от наблюдението на грандиозните светлинни явления, образувани над Тихия океан, близо до екватора, например, помагат да се разбере поведението на полярното сияние.
Данните от експлозиите на Argus разкриха, че генерираните електрически частици са достигнали почти всички части на света за много по-кратко време от предишните тестове и колкото по-висока е експлозията, толкова по-бърза и по-далечна. От Аризона до Швеция са получени съобщения за внезапни електромагнитни бури с продължителност няколко секунди и учените са изчислили скоростта на разпространение като функция от изминалото време. Бяха открити и две високоскоростни вълни, като първата се движеше с 3000 км/секунда, докато втората се движеше само с една четвърт от тази скорост.
Всички тези данни и изводите, направени от тях, могат да помогнат много при подготовката за потенциално мощна и катастрофална слънчева буря. Малко е странно да се каже това, но изглежда, че ядрената лудост от Студената война може да има някои положителни резултати след половин век.
https://index.hu/tudomany/2017/06/13/fel_evszazad_multan_profitalhatunk_a_legdurvabb_atomrobbantasokbol/
Anthropogenic Space Weather
T. I. Gombosi,
D. N. Baker,
A. Balogh,
P. J. Erickson,
J. D. Huba &
L. J. Lanzerotti
8108 Accesses
32 Citations
876 Altmetric
135 Mentions
Explore all metrics
Abstract
Anthropogenic effects on the space environment started in the late 19th century and reached their peak in the 1960s when high-altitude nuclear explosions were carried out by the USA and the Soviet Union. These explosions created artificial radiation belts near Earth that resulted in major damages to several satellites. Another, unexpected impact of the high-altitude nuclear tests was the electromagnetic pulse (EMP) that can have devastating effects over a large geographic area (as large as the continental United States). Other anthropogenic impacts on the space environment include chemical release experiments, high-frequency wave heating of the ionosphere and the interaction of VLF waves with the radiation belts. This paper reviews the fundamental physical process behind these phenomena and discusses the observations of their impacts.
https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-017-0357-5