140万吨级核弹爆炸,卫星全灭!为防“太空珍珠港”,美军出3招!

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140万吨级核弹爆炸,卫星全灭!为防“太空珍珠港”,美军出3招!

1962年7月9日,美国军方将一枚140万吨TNT当量的核弹抛向太空约400公里时引爆,进行高空核爆炸的测试。这就是著名的“海星一号”试验。美军以为自己做好了准备,卫星都已经远离爆点。但在随后的几个月里,美国卫星开始一个接一个地熄灭,包括世界上第一颗通信卫星“Telstar”。这是因为太空核爆炸产生的放射性碎片释放并被地球磁场俘获,变为地球周围的高能电子流,烧毁了卫星的电子原件和太阳能电池板。

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“海星一号”试验和类似的苏联外大气层核试验会被认为是冷战的疯狂,似乎永远不会重演。因为核大国根本没有理由用高能粒子污染太空,因为这些粒子可能会摧毁自己的卫星,包括对军用通信、导航和监视至关重要的卫星。但现在美军担心,某些新型核国家(例如半岛上的)虽然有核武器,但太空几乎没什么卫星。他们有可能在战争中悄悄地将一次令人惊讶的轨道核爆炸,发动“太空珍珠港”突袭。

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因此,美国科学家正试图在没有大张旗鼓的情况下设计出一种防御方法。这包括三个空间实验,一个正在轨道上进行,两个准备在2021年发射。试验的目的旨在找到有关如何减少地球周围辐射带中被地球磁场捕获的高能电子。这个过程被称为辐射带补救(RBR)。范艾伦辐射带的电子进入高层大气时,会迅速释放能量,通常会产生极光。

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“高能粒子沉降一直在发生,”奥塔哥大学的空间物理学家克雷格·罗杰说。但它的速度远不足以在短时间内清除辐射带中核爆炸产生的高能粒子,其电子通量可能比地球上的范艾伦带常值高出数百万倍。美国国家航空航天局在2012年发射了一个探测器,在去年夏天任务结束之前,他它一直在地球的辐射带徘徊。它提供了对补救过程的深入研究,展示了无线电波如何与高能电子共振,将它们沿着磁力线散射,并将它们扫出去。

现在,研究人员准备尝试向腰带发射无线电波。范艾伦探测器首席研究员丹·贝克表示,物理学家已经使用美国海军的甚低频天线塔进行了测试,这些天线塔是用于与潜艇通信的强大设施。阿拉斯加的高频活跃极光研究计划的天线和波多黎各的阿雷西博天文台的巨型天线,也可能被使用来产生清洁作用的无线电波。

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离目标更近的在轨平台可能会更有效。2019年6月,美国空军发射了号称有史以来在太空飞行的最大的无人驾驶卫星结构:DSX偶极天线。它的长度和一个美国橄榄球运动场一样长,主要任务是将甚低频电磁波传输到范艾伦带,并用探测器测量沉淀的高能粒子数量。

此外,洛斯阿拉莫斯和美国宇航局戈达德太空飞行中心的一组科学家正在进行第二次甚低频电磁波沉降实验。2021年4月,该团队计划发射一枚探空火箭,携带一种微型离子体加速器,能产生一束电子,进而产生能够扫掠高能粒子的甚低频电磁波。美国认为这种紧凑型电子加速器最终可能会成为比巨型甚低频天线更好的清除效果。

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第三个实验将是诱使大气本身激起会吸引电子的湍流波。2021年夏天,美国海军启动一项名为“火箭释放湍流的空间测量”的任务。他们使用探空火箭飞入电离层。在这个数百公里高充斥着离子和电子大气层,探空火箭将喷射1.5公斤的钡原子。在阳光的电离下,钡将产生一个移动的等离子体环,发出无线电波。这本质上就是一个的磁控管,等于在电离层启动了一个微波炉。

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这些任务应该有助于显示哪种成果管理制是最可行的,尽管运行系统可能还需要数年时间。无论采用哪种技术,都可能带来风险。一次全面的太空清理可能会向高层大气倾泻大量能量。尽管这些方法可能会沉降高能粒子,但同样可能会扰乱飞机的导航和通信。它还会产生成堆的氮氧化物和氢氧化物,这可能会侵蚀平流层的臭氧层。

不过除了防止太空核爆炸,这些技术还可以带来其他航天功能。例如长期以来各个航天大国一直在努力保护宇航员在往返深空的途中免受范艾伦带和其他辐射源的伤害。在航天器进入危险区域之前,甚低频发射器可能被用来清除高能电子,提供一条通过辐射带的安全通道。

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