Otkrivanje nuklearnog oružja u svemiru

Godine 2024., dužnosnik američke vlade upozorio je da bi Rusija mogla razvijati novi satelit dizajniran za nošenje nuklearnog oružja u svemir. Izjava je uslijedila nakon lansiranja sumnjivog ruskog satelita u nisku Zemljinu orbitu 2022. godine, samo nekoliko tjedana prije invazije na Ukrajinu.

Nuklearna detonacija u niskoj Zemljinoj orbiti, području oko 160 do 2000 kilometara iznad Zemljine površine, oslobodila bi milijarde visokoenergetskih elektrona koji bi uništili mnoge satelite u svemiru, poremetili telekomunikacijske mreže, GPS, svemirski internet i još mnogo toga.

Ugovor o svemiru iz 1967. zabranjuje postavljanje nuklearnog oružja u svemir, ali trenutno ne postoji način da se provjeri da sateliti ne sadrže nuklearno oružje. Zapravo, u neklasificiranoj, recenziranoj literaturi nisu čak ni predložene metode provjere.

Profesor s američkog tehnološkog instituta MIT, Areg Danagoulian, sada predlaže način utvrđivanja sadrži li satelit koji kruži oko Zemlje nuklearno oružje. U novom radu objavljenom u časopisu Nature, Danagoulian opisuje svoju ideju za satelitski senzorski sustav koji bi mogao kružiti blizu sumnjivog satelita i detektirati neutrone generirane protonima visoke energije koji se sudaraju s radioaktivnim materijalom.

U radu, Danagoulian izračunava da bi senzorski sustav veličine velike enciklopedije mogao otkriti nuklearno oružje s točnošću od 99 posto ako bi kružio unutar 4000 metara od sumnjivog satelita oko tjedan dana. Također procjenjuje da bi se vrijeme otkrivanja moglo skratiti na nekoliko sati ako bi se koristilo više satelitskih senzora ili bi se senzorski satelit uspio približiti na 1000 metara od sumnjivog satelita.

„Ako na kraju budemo imali neke mehanizme provjere za Ugovor o svemiru, to će izvršiti pritisak na zemlje da poštuju ugovor ili otkriju što rade, jer znaju da ćemo to saznati ako ga pokušaju prekršiti“, kaže Danagoulian. „Stvarno se nadam da će se ovo pretvoriti u pravi sustav ili sustav dokazivanja koncepta, ali cilj je trenutno natjerati nacionalne laboratorije da koriste ovaj rad za vlastita istraživanja i natjerati kreatore politika da ozbiljno razmotre ovu tehnologiju kao potencijalni dio nacionalnih tehničkih sredstava.“

Godine 1962., u misiji Starfish Prime, SAD su detonirale termonuklearnu bojevu glavu od 1,4 megatona u svemiru, koja je nenamjerno uništila mnoge rane satelite tog doba. Eksplozija je oslobodila ogromne količine visokoenergetskih elektrona, a mnogi su ostali zarobljeni u Zemljinom magnetskom polju, gdje su oštetili svu elektroniku na svom putu.

Šteta koju su prouzročili Starfish Prime i drugi eksperimenti na velikim visinama pokazala je razorno neselektivnu prirodu svemirskog nuklearnog oružja. Posljedice su na kraju navele supersile da prepoznaju zajedničke rizike za globalnu infrastrukturu, što je rezultiralo Ugovorom o ograničenoj zabrani nuklearnih pokusa 1963. i sveobuhvatnim Ugovorom o vanjskom svemiru 1967., kojim je pravno zabranjeno svo nuklearno oružje u svemiru.

„Kada dođe do nuklearne detonacije u svemiru, u osnovi cijelo tijelo bombe postaje ionizirano i gotovo svaki elektron u masi oružja postaje slobodan“, objašnjava Danagoulian. „Ubrizgava se u ono što se naziva unutarnji Van Allenov radijacijski pojas. Jednom kada se tamo nađu, elektroni počinju udarati u sve što leti kroz te pojaseve, uzrokujući ionizaciju, oštećenja od zračenja i još mnogo toga. Kako idete dalje u svemir, stvarate ove debele pojaseve oko Zemlje naseljene visokoenergetskim protonima i elektronima.“

Praćenje poštivanja sporazuma dobilo je na hitnosti otkako je Rusija 2022. lansirala sumnjiv satelit Cosmos 2553, za koji Rusi tvrde da se koristi za nadzor i detekciju. Međutim, američke vlasti vjeruju da bi mogao nositi komponente nuklearne naprave koja se testira, s mogućim budućim ciljem postavljanja pravog nuklearnog protusatelitskog oružja. Detonacija nuklearnog oružja u toj orbiti mogla bi uništiti mnoge američke izviđačke satelite, međunarodne komunikacijske satelitske platforme, kao i satelite Starlink.

„Zašto biste stavili satelit u tu orbitu? Pa, ta lokacija je vjerojatno najbolja točka za hvatanje elektrona ako biste detonirali termonuklearno oružje“, objašnjava Danagoulian koji dodaje da je većina istraživanja o nuklearnoj detekciji strogo klasificirana, što otežava saznanje o napretku postignutom u nacionalnim laboratorijima. No, želio je pokazati da je znanstveno dokazivanje prisutnosti nuklearnog oružja u svemiru moguće.

Pristup koji je razvio Danagoulian temelji se na reakciji poznatoj kao spalacijska reakcija, uzrokovanoj visokoenergetskim protonima u radioaktivnim okruženjima.

„Kada energetski proton udari u elemente s visokim atomskim brojem, poput urana i plutonija, svaki proton može izbaciti nešto poput 40 neutrona“, objašnjava. „To je velik broj. Govorimo o milijunima protona u sekundi po kvadratnom centimetru, pri čemu mnogi od njih generiraju 40 neutrona. Pitanje je možete li detektirati neke od tih neutrona?“

Normalni sateliti ne bi emitirali ni približno toliko neutrona, ali u atmosferi još uvijek postoje prirodni protoni, neutroni i elektroni, posebno u niskoj Zemljinoj orbiti. Danagoulianov koncept koristi dva panela sastavljena od piksela neutronskih senzora poznatih kao scintilatori koji međudjeluju sa zračenjem i emitiraju svjetlost. Paneli su smješteni između sintetičkih kristalnih dijamantnih detektora koji omogućuju sustavu da razlikuje neutrone koji dolaze iz radioaktivnih materijala od prirodnih protona i elektrona.

Dvostruka konstrukcija zatim se može koristiti za procjenu smjera neutrona, što mu omogućuje razlikovanje prirodnih atmosferskih neutrona od onih koji dolaze sa sumnjivog satelita.

„Većina neutronskih detektora vrlo je osjetljiva na protone, pa morate smisliti neke pametne načine za odbacivanje protona, a zadržavanje neutrona“, kaže Danagoulian. „Također morate razlikovati prirodne neutrone od neutronskog raspadanja sa satelita.“

Vjeruje da bi sustav, smješten unutar inspektorskog satelita, bio dovoljno snažan da preživi surove uvjete niske Zemljine orbite, a istovremeno dovoljno brz da obradi protone, elektrone i neutrone koji ga bombardiraju.

Danagoulianovi izračuni o tome koliko dugo bi detektorski satelit morao biti u blizini sumnjivog satelita daju mu povjerenje u izvedivost sustava. Ako bi se detektorski satelit mogao približiti sumnjivom satelitu na manje od 1000 metara, mogao bi točno detektirati nuklearno oružje za otprilike jedan sat. To bi se svodilo na jedan prelet.

„U radu kažem da ovo nije potpuno dokazan sustav“, kaže. „Svrha rada je pokazati znanstvenoj zajednici da je to znanstveno moguće. Ali postoji mnogo više praktičnih razmatranja koja treba uzeti u obzir kako bi se ovi detektori zapravo izgradili.“

Danagoulian se nada da će studija potaknuti daljnja istraživanja i razvoj. Također surađuje s istraživačima u MIT-ovom Centru za nuklearnu sigurnost i politiku (CNSP) kako bi razumio politički krajolik oko ovog pitanja.