נשק גרעיני נסתר יכול כבר להקיף את כדור הארץ. לפיזיקאי MIT הזה יש תוכנית למצוא אותו
הנה עובדה מפחידה: אם היה נשק גרעיני במסלול, לא היה לנו מושג. אמנת החלל החיצון – שנוסדה ב-1967 ונחתמה על ידי 118 מדינות עד היום – אוסרת על הצבת נשק גרעיני בחלל, אך כרגע אין דרך לצבאות לוודא שלווין אינו נושא כזה.
זו בעיה גדולה. בעוד מדינות מרחיבות במהירות את יכולות השיגור לחלל ומחזקות את נוכחותן במסלול, כמה מומחים מאמינים שזה רק עניין של זמן עד שהעימותים הגיאופוליטיים ישפכו אל מחוץ לכדור הארץ. האיום ההולך וגובר של לוחמה מבוססת חלל דורש סיור נשק משופר כדי להבטיח שכל המדינות החותמות יקיימו את תנאי אמנת החלל החיצון, אך תכנון דרך לגילוי נשק גרעיני בחלל היא חידה הנדסית.
ארג דנגוליאן, פרופסור חבר למדעי הגרעין והנדסה במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, עמד באתגר. ב א מחקר הוכחת מושג שפורסם היום בכתב העת Nature, הוא מציע מערכת חיישנים מבוססת לוויין שיכולה להקיף ליד חללית חשודה ולגלות נויטרונים שנוצרו על ידי פרוטונים עתירי אנרגיה המתנגשים בחומר רדיואקטיבי – חתימה של נשק תרמו-גרעיני.
האתגר של זיהוי נשק מבוסס חלל
בשנת 1962, כאשר ארה"ב פוצצה את הניסוי הגרעיני Starfish Prime כ-250 מייל (400 ק"מ) מעל האוקיינוס השקט, כשליש מהלוויינים במסלול נמוך היו פגום או נהרס.
הקרינה הייתה האשם העיקרי. הפיצוץ הזריק כמות עצומה של אלקטרונים טעונים לחגורת ואן אלן הפנימית, אחת משתי חגורות קרינה בצורת סופגניה המקיפות את כדור הארץ. זה הגדיל את אוכלוסיית האלקטרונים שלו בכמה סדרי גודל, לפי דנאגוליאן. כאשר לוויינים עברו דרך החגורה, האלקטרוניקה והפאנלים הסולאריים שלהם הושפלו באופן משמעותי.
כיום, ישנם עוד אלפי לוויינים בחלל, והחיים המודרניים שלנו תלויים בהם. בעוד שפיצוץ גרעין מבוסס חלל לא יביא לנפגעים ישירים, הוא עלול להשבית או להשמיד לוויינים העומדים בבסיס מערכות תקשורת, ניווט GPS, חיזוי מזג אוויר, מעקב והתרעה על טילים. גם התשתית הצבאית וגם האזרחית של ארה"ב מסתמכות במידה רבה על לוויינים, כלומר פיצוץ בודד עלול לעורר שיבושים נרחבים ולהחליש את יכולות ההגנה.
למרות הסיכון הזה, אמצעי ההגנה היחידים מפני פיצוץ גרעיני בחלל הוא אמנת החלל החיצון. "למרות שה-OST כמעט בן 60, תמיד היו חסרים לו אמצעי אימות חזקים לאיומים גרעיניים מבוססי חלל", כותב דנאגוליאן בדו"ח שלו. זה נובע בחלקו משום שהמצאת שיטת אימות היא מאתגרת מבחינה טכנית: מסלול נמוך של כדור הארץ הוא סביבת קרינה קשה, כך ששיטות גילוי גרעיני מסורתיות יהיו מרותקות להפצצת פרוטונים ואלקטרונים הכלואים בחגורת ואן אלן הפנימית, הוא מסביר.
אבל חגורת ואן אלן הפנימית יכולה גם לעזור לחשוף כלי נשק תרמו-גרעיניים מוסתרים, לפי דנאגוליאן. אם לוויין הנושא לוויין זה עובר באזור העשיר בפרוטונים ובאלקטרונים, הוא יפלוט טון של נויטרונים כתוצאה מהתזוזה המושרה על ידי פרוטונים. זה כאשר פרוטונים בעלי אנרגיה גבוהה מתנגשים ביסודות כבדים כמו אורניום – החומר הרדיואקטיבי המשמש ברוב כלי הנשק התרמו-גרעיניים – ומפילים נויטרונים וחלקיקים אחרים.
בהתבסס על הנחות סבירות לגבי כמות וגודל האורניום, הוא מעריך שנשק תרמו-גרעיני יכול לפלוט עד 40 מיליון נויטרונים בשנייה כאשר הוא נתקל בפרוטונים עתירי האנרגיה בחגורת ואן אלן, ומייצר אות הניתן לזיהוי.
"אבל רק בגלל שיש אות לא אומר שאתה תהיה מסוגל לראות אותו," אמר דנאגוליאן לגיזמודו. כדי לזהות ראש נפץ בפועל, הוא היה צריך להמציא מכשיר שיכול למיין את כל רעשי החלקיקים במסלול נמוך של כדור הארץ. "צריך להיות מסוגל להבדיל בין פרוטונים שמגיעים מבחוץ לבין נויטרונים שמגיעים מהלוויין", אמר.
צעד ראשון חשוב
לוויין ה"מפקח" של דנאגוליאן נועד להקיף מתחת ללוויין החשוד, לעבור דרך חגורת ואן אלן לצידו. מכיוון שגם המפקח וגם החשוד נתקלים בחלקיקים הטעונים של החגורה, החיישן יצטרך להבחין בין נויטרונים הנפלטים מהלוויין החשוד מהמטח הקבוע של פרוטונים שפוגע בגלאי עצמו.
לשם כך, דנאגוליאן הגה חיישן המסנן פרוטונים נכנסים, ומשאיר מאחוריו את אות הנייטרונים המעיד שיכול להצביע על נוכחות של אורניום. אבל יש בעיה אחרת.
"יש שטף עצום של נויטרונים, המכונה גם נייטרונים אלבדו, שמגיעים מכדור הארץ", הסביר. נויטרונים אלה מיוצרים על ידי קרניים קוסמיות הפוגעות באטמוספירה, ויוצרות אות רקע נוסף שעלול להפריע לזיהוי ראש נפץ. מערכת החיישנים של דנאגוליאן תתגבר על זה על ידי שימוש בזיהוי כיווני כדי לקבוע אם נויטרון הגיע מהלוויין שמעל או מכדור הארץ מתחת. זו הסיבה שהפקח צריך להסתובב מתחת לחשוד.
כדי לאמת את התכנון שלו, דנאגוליאן עיצב תרחיש שבו לוויין הנושא נשק תרמו-גרעיני עובר בחגורת ואן אלן הפנימית במקביל ללוויין המפקח שלו, הממוקם במרחק של כ-2.5 מייל (4 ק"מ) זה מזה. התוצאות הראו שהפקח יכול לסנן את הרעש ולזהות נויטרונים הנפלטים על ידי ראש הנפץ, ולמעשה לרחרח אותו.
בעוד שהמחקר שלו מראה שהרעיון שלו בר ביצוע תיאורטית, דנגוליאן מקווה שחוקרים אחרים ישפרו אותו. "אני מקווה שאנשים יקבלו את הרעיון הזה ויתחילו לפתח אב טיפוס, ואני מקווה שהם יגלו תצורה פשוטה יותר", אמר. "אולי המערכת שאני מציע עדיין מורכבת."
ובכל זאת, עבודה זו מסמנת צעד ראשון וחשוב לקראת פיתוח מערכת אימות ראש נפץ שתסייע לקיים את תנאי אמנת החלל החיצון. ככל שהאיום של לוחמה מבוססת חלל גדל, יש צורך דחוף למלא את הפער הזה.