140萬噸級核彈爆炸,衛星全滅!為防“太空珍珠港”,美軍出3招!

140萬噸級核彈爆炸,衛星全滅!為防“太空珍珠港”,美軍出3招!

1962年7月9日,美國軍方將一枚140萬噸TNT當量的核彈拋向太空約400公里時引爆,進行高空核爆炸的測試。這就是著名的“海星一號”試驗。美軍以為自己做好了準備,衛星都已經遠離爆點。但在隨後的幾個月裡,美國衛星開始一個接一個地熄滅,包括世界上第一顆通訊衛星“Telstar”。這是因為太空核爆炸產生的放射性碎片釋放並被地球磁場俘獲,變為地球周圍的高能電子流,燒燬了衛星的電子原件和太陽能電池板。

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“海星一號”試驗和類似的蘇聯外大氣層核試驗會被認為是冷戰的瘋狂,似乎永遠不會重演。因為核大國根本沒有理由用高能粒子汙染太空,因為這些粒子可能會摧毀自己的衛星,包括對軍用通訊、導航和監視至關重要的衛星。但現在美軍擔心,某些新型核國家(例如半島上的)雖然有核武器,但太空幾乎沒什麼衛星。他們有可能在戰爭中悄悄地將一次令人驚訝的軌道核爆炸,發動“太空珍珠港”突襲。

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因此,美國科學家正試圖在沒有大張旗鼓的情況下設計出一種防禦方法。這包括三個空間實驗,一個正在軌道上進行,兩個準備在2021年發射。試驗的目的旨在找到有關如何減少地球周圍輻射帶中被地球磁場捕獲的高能電子。這個過程被稱為輻射帶補救(RBR)。範艾倫輻射帶的電子進入高層大氣時,會迅速釋放能量,通常會產生極光。

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“高能粒子沉降一直在發生,”奧塔哥大學的空間物理學家克雷格·羅傑說。但它的速度遠不足以在短時間內清除輻射帶中核爆炸產生的高能粒子,其電子通量可能比地球上的範艾倫帶常值高出數百萬倍。美國國家航空航天局在2012年發射了一個探測器,在去年夏天任務結束之前,他它一直在地球的輻射帶徘徊。它提供了對補救過程的深入研究,展示了無線電波如何與高能電子共振,將它們沿著磁力線散射,並將它們掃出去。

現在,研究人員準備嘗試向腰帶發射無線電波。範艾倫探測器首席研究員丹·貝克表示,物理學家已經使用美國海軍的甚低頻天線塔進行了測試,這些天線塔是用於與潛艇通訊的強大設施。阿拉斯加的高頻活躍極光研究計劃的天線和波多黎各的阿雷西博天文臺的巨型天線,也可能被使用來產生清潔作用的無線電波。

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離目標更近的在軌平臺可能會更有效。2019年6月,美國空軍發射了號稱有史以來在太空飛行的最大的無人駕駛衛星結構:DSX偶極天線。它的長度和一個美國橄欖球運動場一樣長,主要任務是將甚低頻電磁波傳輸到範艾倫帶,並用探測器測量沉澱的高能粒子數量。

此外,洛斯阿拉莫斯和美國宇航局戈達德太空飛行中心的一組科學家正在進行第二次甚低頻電磁波沉降實驗。2021年4月,該團隊計劃發射一枚探空火箭,攜帶一種微型離子體加速器,能產生一束電子,進而產生能夠掃掠高能粒子的甚低頻電磁波。美國認為這種緊湊型電子加速器最終可能會成為比巨型甚低頻天線更好的清除效果。

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第三個實驗將是誘使大氣本身激起會吸引電子的湍流波。2021年夏天,美國海軍啟動一項名為“火箭釋放湍流的空間測量”的任務。他們使用探空火箭飛入電離層。在這個數百公里高充斥著離子和電子大氣層,探空火箭將噴射1。5公斤的鋇原子。在陽光的電離下,鋇將產生一個移動的等離子體環,發出無線電波。這本質上就是一個的磁控管,等於在電離層啟動了一個微波爐。

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這些任務應該有助於顯示哪種成果管理制是最可行的,儘管執行系統可能還需要數年時間。無論採用哪種技術,都可能帶來風險。一次全面的太空清理可能會向高層大氣傾瀉大量能量。儘管這些方法可能會沉降高能粒子,但同樣可能會擾亂飛機的導航和通訊。它還會產生成堆的氮氧化物和氫氧化物,這可能會侵蝕平流層的臭氧層。

不過除了防止太空核爆炸,這些技術還可以帶來其他航天功能。例如長期以來各個航天大國一直在努力保護宇航員在往返深空的途中免受範艾倫帶和其他輻射源的傷害。在航天器進入危險區域之前,甚低頻發射器可能被用來清除高能電子,提供一條透過輻射帶的安全通道。