Ниже привожу интересный текст,
являющийся одним из первоисточников по теме операции Starfish и роли спутника «Космос-5» в исследовании земной ионосферы.
9 июля 1962 года ночное
небо над Тихим океаном осветилось из-за самого большого взрыва в истории
человечества. Наибольшая экзоатмосферная ядерная бомба из всех, когда-либо
сконструированных, была взорвана Соединенными Штатами во внешнем пространстве
над островом Джонстона на высоте 400 км . На расстоянии 1000 миль люди
на Гавайях увидели на западном небосклоне полярное сияние гораздо более яркое и
переменное, чем все те, которые они видели раньше, так как полярные сияния
редко достигают экваториальных широт. Драматические отблески того, что было
названо взрывом Starfish, полыхали по всему небу, вызывая новую волну страхов
перед опасностью ядерной войны.
Британский астроном Бернард
Лоуэлл (Bernhard Lowell) горячо протестовал против засорения естественных радиационных
поясов. Его поддерживали сотрудники NASA и журнала Nature. Их протесты привели
к тому, что Джон Кеннеди и Никита Хрущев подписали соглашение о прекращении
высотных взрывов.
Вот как Юрий Гальперин описал
результаты наблюдения «Космосом-5» взрыва Starfish: «Эффект взрыва 9 июля 1962 года
проявился в 09 час 00 мин 09,8 сек в виде резкой вспышки
скорости счета счетчика Гейгера на три порядка величины. В этот момент
«Космос-5» был на расстоянии 7500 км от острова Джонстона по дуге большого
круга. С места спутника плоскость горизонта проходила над островом Джонстона на
высоте 1200 км ,
и место взрыва с высотой 400 км
даже с точки расположения «Космоса-5» было далеко под горизонтом. Всплеск радиации,
зарегистрированный «Космосом-5», продолжался около двух минут. Появление
гамма-излучения вне прямой видимости «Космоса-5» можно объяснить как результат
многократного рассеяния в атмосфере запоздавшего гамма-излучения от места
взрыва. Мы называем это явление «гамма-зарей»».
Через несколько минут «Космос-5»
прошел через зону взрыва и зарегистрировал жесткую радиацию, в частности, гамма
и нейтронное излучение, а также электроны с энергией от 50 до 300 кэВ
(которые возбудили полярное сияние). Спустя несколько дней «Космос-5» зарегистрировал
на орбите рост радиации от 4 до 5,6 раз по сравнению с фоновой,
установленной в 1960 году. «Космос-5» был единственным из пяти
находившихся на орбитах спутников, который детально пронаблюдал момент взрыва.
Аналогичный советский спутник
«Космос-3», запущенный 26 апреля 1960 года, был снова включен и
зарегистрировал на другой орбите рост радиации в 2,6 раза.
Оба эти спутника обеспечили
наиболее точные измерения эффектов взрыва Starfish. Но остальным спутникам на
орбитах повезло меньше. В частности, у британского спутника «Ариэль» и первого
американского спутника связи «Тельстар» радиацией были повреждены солнечные
панели. «Космос-3» продолжал передачу информации вплоть до 22 июля
1962 года, а «Космос-5» — до 17 октября 1962 года, поскольку они
обладали более высокой радиационной стойкостью.
«Космос-5». Фоновые измерения
Спутники «Космос-3» и «Космос-5»
были созданы по решению правительства от 9 мая 1960 года в ИФА в
отделе верхней атмосферы под руководством Валериана Красовского еще до взрыва
Starfish. Межведомственный научно-технический совет по космическим исследованиям,
возглавляемый Президентом АН СССР Мстиславом Келдышем, предложил программу
исследований радиационных поясов Земли, которые были обнаружены вторым советским
спутником в 1957 году и интерпретированы Д.Ван-Алленом (D.Van Allen)
на основании измерений на спутнике «Эксплорер-1» в 1958 году.
Были одобрены две серии малых спутников (МС) — МС-1 и МС-2 — и две серии высокоапогейных спутников:
«Электрон-1, -2» и «Электрон-3, -4». Серия МС‑1 была передана К.Грингаузу из РТИ*
(один потерпел неудачу, другой стал «Космосом-2»), а серия МС-2 («Космос-3» и
«Космос-5») — передана в отдел Красовского ИФА. Эти две серии различались тем,
что на спутниках Красовского применялись солнечные панели, а Грингауз предпочел
химические батареи из опасений, что панели внесут помехи в его приборы.
Серия МС была большим успехом в
ранних космических исследованиях. Многие годы выходили из печати научные статьи
с интерпретацией измерений на этих спутниках. Это были малые спутники массой
около 300 кг
с установленными на них разнообразными приборами. «Космос-5» имел орбиту с
перигеем 190 км ,
апогеем 1587 км ,
наклонением 49° и периодом 103 мин, которая захватывала средние широты.
Бортовые приборы регистрировали потоки частиц, форму радиационных поясов и др.
Предыстория взрыва Starfish
Спутники «Космос-3» и «Космос-5»
оказались на орбитах во время взрыва Starfish — самого крупного взрыва в
околоземном пространстве, но вовсе не первого. Со времени взрыва первой атомной
бомбы Trinity Соединенными Штатами в июле 1945 года великие державы (Соединенные Штаты,
Советский Союз и Британия) производили ядерные взрывы либо на поверхности
Земли, либо в нижней атмосфере, главным образом, в Неваде, на островах Тихого
океана, в Казахстане, на Новой Земле и на территории аборигенов в Австралии. В
1958 году Соединенные Штаты начали взрывать бомбы над поверхностью
Земли. Два первых взрыва назывались Teak (77 км )
и Orange (43 км ).
Обоснование для взрыва Starfish
было предложено Николасом Христофилосом (Nicholas Christofilos) (1916–1972).
Христофилос был яркой, активной,
популярной личностью, очень деятельным человеком, переполненным часто
противоречивыми идеями. В прессе его часто называли «безумным греком». Он
родился в 1916 году в Бостоне, затем его семья вернулась в Афины, где он
работал в лифтовой компании. Во время немецкой оккупации (1940–1945) компания
была вынуждена чинить военные грузовики, но он использовал ее контакты с
немцами, чтобы получить учебники по ядерной физике, по которым занимался
самостоятельно. В 1946 году он запатентовал синхротронный ускоритель, а в
1953 году вернулся в США и поступил к Эдварду Теллеру, где занялся проектом
своей жизни, термоядерным реактором «Астрон».
Этот громоздкий проект, в конце
концов, не пошел, но привел к созданию линейного ускорителя. Его следующим
проектом была низкочастотная система для военно-морских сил США,
предназначенная для того, чтобы устанавливать связь между подводными лодками
при наличии спутников связи.
В 1957 году Христофилос пришел
к идее создания искусственного радиационного пояса вокруг Земли (операция
Argus). Заметим, что это было до открытия естественных радиационных поясов. Христофилос
убедил Комиссию по атомной энергии, что облака космической радиации могут
разрушить системы приближающихся советских боеголовок и привести их к выходу из
строя задолго до того, как они достигнут земной поверхности («эффект
Христофилоса»). Три маленькие экзоатмосферные бомбы были взорваны в августе
1958 года над Южной Атлантикой на высотах 200, 256 и 539 км
соответственно, но о них не было специальных сообщений. Советский Союз
тоже начал ядерные испытания, осуществив несколько взрывов, но на гораздо
меньших высотах и с меньшей мощностью, чем последующий Starfish. Идеи
Христофилоса были не единственными экзотическими идеями этого периода.
Новая американская идея — «Проект
Вестфорд» — состояла в том, чтобы поместить на околоземных орбитах миллионы
медных иголок и сформировать новый отражающий квазиионосферный слой с надеждой,
что после атомной войны военные смогут поддерживать связь, используя сигналы,
отраженные от этих иголок.
Иголки были действительно
запущены в 1961 и 1963 годах, но создали опасность столкновений и к тому
же, не оправдали надежд на создание с их помощью системы связи. Взрыв Starfish
был в значительной степени в струе этих опасных военных экспериментов и в качестве
второй задачи имел целью проверить эффект его электромагнитного импульса в
разрушении вражеской радиосвязи во время ядерной войны.
Британский писатель Артур Кларк
высмеял эти проекты в сатирическом рассказе «Проект Плутон» о том, как американское
военное начальство сделало заказ изучить возможность быстро погасить Солнце
нейтронной бомбой, чтобы проверить американскую систему защиты от неожиданной ночной
советской ядерной атаки. Если по какой-нибудь причине Солнце не загорится
снова, они заказали другое исследование под названием «Выгода для электрической
индустрии от 24-часовой ночи».
Перед взрывом Starfish
За проектом Argus последовал
гораздо более амбициозный проект — Starfish, о котором было объявлено в начале
лета 1962 года. Реальная дата была названа на несколько недель ранее, главным
образом для того, чтобы дать возможность самолетам и кораблям своевременно произвести
эвакуацию. Более ранний запуск, назначенный на 20 июня, потерпел неудачу,
и было объявлено, что вскоре будет сделана вторая попытка. Советские научные
корабли уже встали на якорь у острова Джонстона и островов Самоа для того,
чтобы наблюдать процесс взрыва. Взрыв Starfish был интересен для Советского Союза
по трем причинам:
• было уже известно, что
эксперимент ARGUS привел к образованию маленького искусственного радиационного
пояса и к подпитке уже существующих естественных поясов; это было интересно для
ученых, которые могли измерить мощность и состав нового пояса и сравнить его с
уже существующим естественным поясом;
• советские военные, со своей
стороны, хотели по силе взрыва определить ядерную мощь Соединенных Штатов;
ученые в Советском Союзе могли знать, что американцы запустили «Эксплорер-4»
непосредственно перед взрывом Argus (27 августа 1958 года), чтобы спутник
пролетел через область радиации над Южной Атлантикой для проверки «Эффекта
Христофилоса»; хотя взрывы Argus были маленькими (2 кт), их радиация за
минуты распространилась к северным широтам и создала новый пояс между внешним и
внутренним радиационными поясами; спутник «Эксплорер-4» сделал 180 пересечений
радиационных поясов, созданных взрывами Argus, и определил, что энергия частиц превышает
3 МэВ;
• в августе 1962 года должен был
произойти полет двух советских космонавтов; Юрий Гальперин и еще несколько
специалистов должны были оценить обстановку и гарантировать, что радиационный
фон на низкой околоземной орбите будет безопасен для их полета.
Многие считают, что Советский
Союз специально запустил спутник «Космос-5» для регистрации взрыва Starfish, но
это не так, поскольку запуск «Космоса-5» был запланирован еще в 1960 году.
Спутник уже находился на орбите, когда был объявлен момент взрыва, и нужно было
добиться, чтобы он провел наблюдение его воздействия с максимальной
эффективностью. Спутник «Космос-3» в этот период был в нерабочем состоянии.
Магнитофон «Космоса-5» работал,
но он мог записывать данные только 205 мин, после чего переставал получать
информацию и перематывался, чтобы произвести сброс данных и далее иметь возможность
получать следующую информацию. Таким образом, «Космос-5» должен был заранее, до
взрыва, произвести сброс информации, но, к несчастью, это было вне зоны
действия советских приемных станций.
Юрию Гальперину было 30 лет,
когда он оказался перед командой старших военных чинов, полковников и генералов,
каждый из которых был украшен рядами военных орденов. Они стояли у большой
черной доски советского военного ведомства и слушали Юрия. Когда он
предупредил, что, хотя спутник при взрыве будет находиться в благоприятных
условиях наблюдения, получить результат будет невозможно, председательствующий
генерал сказал: «Молодой человек, скажите нам, что необходимо, а что возможно —
это нам решать». Решением было сделать для «Космоса-5» дополнительный сброс
данных на корабль вблизи Британских островов и освободить магнитофон для
запоминания информации в момент взрыва.
Взрыв
Взрыв Starfish произошел 9 июля
в расчетное время. Ракета Thor подняла бомбу в 1,4 Мт в атмосферу и в должное
время послала электромагнитный импульс. Его главные эффекты можно было
почувствовать в Гонолулу на расстоянии 1450 км , где вышли из строя все электрические
системы. Сияния были такими яркими, что они освещали праздничные столы, которые
отели предложили гостям по случаю «радужной бомбы». Импульс на много дней
«отключил» средне- и коротковолновые радиочастоты. Светящиеся облака были видны
над атоллом Тарава, островом Рождества и Новой Зеландией.
Эффекты взрыва могли
подействовать на погоду даже на Аляске и, возможно, ультрафиолетовое излучение,
сопровождающее взрыв, привело к образованию там озоновой дыры. Спутник
«Космос-5» пролетел через зону взрыва над Тихим океаном выше точки взрыва, но
радиация мгновенно достигла этой высоты. Ряд приборов оказался в зашкаленном
состоянии, но счетчик Гейгера, стандартный лабораторный счетчик Гейгера, был
защищен свинцовым экраном толщиной 3 мм и продолжал счет. Спутник летел
дальше, минуя Америку, на север, к Атлантическому океану. По истечении
205 мин он произвел сброс данных либо на подводную лодку, либо на приемный
пункт на рыболовном катере.
После взрыва Srarfish
Анализ результатов спутника
«Космос-5» проходил несколько фаз.
• Юрий Гальперин и его коллеги
должны были решить, представляют ли измеренные уровни радиации опасность для
следующего полета двух космонавтов на КА «Восток-3» и «Восток-4». Юрий вместе с
25 коллегами каждый лично должны были подписать отчет. Заключение Юрия
состояло в том, что орбиты «Востоков» будут заведомо ниже высот, на которых
можно было ожидать опасность от радиации взрыва Starfish, и, на самом деле, ни
Андриян Николаев, ни Павел Попович не пострадали в своем полете.
• По данным спутника «Космос-5»
исследователи построили карту взрыва Starfish, на ней было видно, что он
образовал облако, из которого развились две струи, простирающиеся с высоты 700 км вверх в пространство.
Измерения показали, что скорость
счета до взрыва составляла 7 имп/с, а потом произошел мгновенный взлет до
20 000 имп/с, и затем — уменьшение через 3 ч. Коллега Юрия
Гальперина Юрий Шафер писал, что взрыв «сломал» магнитосферу и создал протоны с
энергией до 190 МэВ, нарушил радиационные пояса и увеличил уровень
радиации на 80 %.
• Впоследствии спутники
продолжили изучение искусственного радиационного пояса и обнаружили, что его
осколки «заразили» околоземное пространство на много лет. Спутник «Космос-6»
выявил наличие радиоактивных осколков на больших высотах в течение недель после
взрыва и измерил, как спутник адсорбировал осколки от взрыва, спутник
«Космос-137» установил, что осколки взрыва сохранялись во внутреннем поясе
более четырех лет.
Последствия взрыва Starfish
Юрий Гальперин проанализировал
взрыв и его последствия. Он воссоздал физическую картину формирования
образовавшегося искусственного радиационного пояса, его характеристики и время
распада. Попутно он нашел ряд новых явлений, например, «гамма-зарю», длительное
время сохранения тяжелых ионов вследствие вертикального дрейфа в области
экваториальной ионосферной аномалии и прорыв вверх горячей плазмы в
экваториальной зоне. Эти исследования он изложил в докторской диссертации
«Геофизические эффекты высотных ядерных взрывов».
• В октябре – ноябре Советский
Союз сделал ответный шаг, взорвав три экзоатмосферные бомбы над Сары-Шаганом в
Казахстане, но меньшие (300 кт) и на меньшей высоте (60 и 200 км ). В это же
время американцы произвели еще четыре взрыва. Юрий Гальперин был приглашен в
Соединенные Штаты наблюдать эти взрывы для сравнения их с взрывом Starfish. В
общем, две сверхдержавы произвели с 1952 по 1962 год 18 экзоатмосферных
взрывов, образовав несколько радиационных поясов вокруг Земли, из которых пояс,
образованный взрывом Starfish, был самым высоким и мощным.
• Был продолжен сбор информации от
спутников, которые пролетали через области ядерных взрывов. Согласно данным
Центрального разведывательного управления США, «Космос-11» пролетел через области
трех казахстанских взрывов (после них) через 2, 8 и 12 дней.
• Даже несмотря на то, что СССР и
США прекратили экзоатмосферные испытания, другие ядерные державы, вроде Китая и
Франции, производили взрывы атомных бомб над поверхностью Земли. В 1968 году
спутники «Космос-259» и «Космос-262» пролетели через область китайского ядерного
взрыва 27 декабря 1968 года через 10 и 23 ч соответственно,
регистрируя его осколки в верхней атмосфере, когда радиоактивное облако приплыло
с китайской территории.
Гальперин Ю. // Труды конференции
по физике космического пространства. 10–16 июля 1965. М .: Наука, 1965. С.
388–393.
Harvey B., Zakutnaya O. Cпутники
«Космос-3» и «Космос-5» и связанные с ними обстоятельства // Russian space
probes. New York
Mellisinos A. C. Greek fire — Nicolas
Christifilos and his contribution to Physics. Central Intelligence Agency. The
Soviet atomic energy programme. National Intelligence Estimate, 2 July, 1963,
11-2A-63 and 11-2A-65 (19 Mai, 1965).
Herman H. United States high altitude test
experiences. Los Alamos Scientific Laboratory:
Monograph. 1976.
Брайан Харви (Brian Harvey), Центр Информации, Дублин,
Ирландия
http://www.iki.rssi.ru/books/2012galperin.pdf
Советская газета «Правда» также опубликовала несколько заметок, посвященных теме взрыва Starfish (подробнее).
Вернуться на Космос
Комментариев нет:
Отправить комментарий