Φαινόμενο Χριστόφιλος
αγγλικά : Christofilos effect
γαλλικά :
γερμανικά :
Το φαινόμενο Χριστόφιλου, μερικές φορές γνωστό ως φαινόμενο Argus, αναφέρεται στην παγίδευση ηλεκτρονίων από πυρηνικά όπλα στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Προβλέφθηκε για πρώτη φορά το 1957 από τον Νικόλαο Χριστόφιλο, ο οποίος πρότεινε ότι το αποτέλεσμα είχε αμυντική δυνατότητα σε έναν πυρηνικό πόλεμο, με τόσα πολλά σωματίδια βήτα να παγιδεύονται που οι κεφαλές που πετούσαν στην περιοχή θα παρουσίαζαν τεράστια ηλεκτρικά ρεύματα που θα κατέστρεφαν τα ηλεκτρονικά της σκανδάλης. Η ιδέα ότι μερικές φιλικές κεφαλές θα μπορούσαν να διαταράξουν μια εχθρική επίθεση ήταν τόσο υποσχόμενη που μια σειρά από νέες πυρηνικές δοκιμές εισήχθη εσπευσμένα στο πρόγραμμα των ΗΠΑ πριν τεθεί σε ισχύ ένα μορατόριουμ δοκιμών στα τέλη του 1958. Αυτές οι δοκιμές έδειξαν ότι το αποτέλεσμα δεν ήταν τόσο ισχυρό όπως είχε προβλεφθεί, και όχι αρκετά για να βλάψει μια κεφαλή. Ωστόσο, το αποτέλεσμα είναι αρκετά ισχυρό ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συσκότιση των συστημάτων ραντάρ και την απενεργοποίηση των δορυφόρων.
Εννοια
Ηλεκτρόνια από πυρηνικές εκρήξεις
Μεταξύ των τύπων ενέργειας που απελευθερώνεται από μια πυρηνική έκρηξη είναι ένας μεγάλος αριθμός σωματιδίων βήτα ή ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας.[1] Αυτά είναι κυρίως το αποτέλεσμα της διάσπασης βήτα μέσα στα συντρίμμια από τα τμήματα σχάσης της βόμβας, η οποία, στα περισσότερα σχέδια, αντιπροσωπεύει περίπου το 50% της συνολικής απόδοσης.[2]
Επειδή τα ηλεκτρόνια είναι ηλεκτρικά φορτισμένα, προκαλούν ηλεκτρικά ρεύματα στα γύρω άτομα καθώς τα περνούν με υψηλή ταχύτητα. Αυτό προκαλεί τον ιονισμό των ατόμων ενώ προκαλεί επίσης επιβράδυνση των σωματιδίων βήτα. Στη χαμηλότερη ατμόσφαιρα, αυτή η αντίδραση είναι τόσο ισχυρή που τα σωματίδια βήτα επιβραδύνουν σε θερμικές ταχύτητες μέσα σε μερικές δεκάδες μέτρα το πολύ. Αυτό είναι μέσα σε μια τυπική πυρηνική βολίδα έκρηξης, επομένως το αποτέλεσμα είναι πολύ μικρό για να το δει κανείς.[2]
Σε μεγάλα υψόμετρα, η πολύ λιγότερο πυκνή ατμόσφαιρα σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια είναι ελεύθερα να ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις. Έχουν αρκετή ενέργεια που δεν θα συλληφθούν ξανά από το πρωτόνιο που δημιουργείται στη διάσπαση βήτα, επομένως μπορούν, θεωρητικά, να διαρκέσουν επ 'αόριστον.[1][3]
Φαινόμενο καθρέφτη
Τα φορτισμένα σωματίδια (μαύρα) περιφέρονται φυσικά γύρω από τις γραμμές ενός μαγνητικού πεδίου (πράσινες γραμμές). Στον καθρέφτη, το ισχυρό πεδίο στα άκρα κάνει τα σωματίδια να επιβραδύνουν και στη συνέχεια να αντιστρέψουν την κίνησή τους κατά μήκος των γραμμών.
Το 1951, ως μέρος του πρώτου κύματος έρευνας για την ενέργεια σύντηξης, ο ερευνητής του Εργαστηρίου Ακτινοβολίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Λίβερμορ ("Livermore") Richard F. Post εισήγαγε την έννοια του μαγνητικού καθρέφτη. Ο καθρέφτης είναι μια απατηλά απλή συσκευή, που αποτελείται σε μεγάλο βαθμό από έναν κυλινδρικό θάλαμο κενού που συγκρατεί το καύσιμο σύντηξης και έναν ηλεκτρομαγνήτη που τυλίγεται γύρω του για να σχηματίσει ένα τροποποιημένο σωληνοειδές.[4]
Ένα σωληνοειδές κανονικά δημιουργεί ένα γραμμικό μαγνητικό πεδίο κατά μήκος του κέντρου του άξονά του, σε αυτή την περίπτωση κάτω από το μέσο του θαλάμου κενού. Όταν τα φορτισμένα σωματίδια τοποθετούνται σε ένα μαγνητικό πεδίο, περιφέρονται γύρω από τις γραμμές πεδίου, κάτι που, σε αυτή την περίπτωση, τα εμποδίζει να κινηθούν πλάγια και να χτυπήσουν τα τοιχώματα του θαλάμου. Σε μια κανονική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, θα εξακολουθούσαν να είναι ελεύθερα να κινούνται κατά μήκος των γραμμών και έτσι να ξεφεύγουν από τα άκρα. Η διορατικότητα του Post ήταν να τυλίξει τον ηλεκτρομαγνήτη με τέτοιο τρόπο ώστε το πεδίο να είναι ισχυρότερο στα άκρα παρά στο κέντρο του θαλάμου. Καθώς τα σωματίδια ρέουν προς τα άκρα, αυτά τα ισχυρότερα πεδία πιέζουν τις γραμμές μαζί και το καμπύλο πεδίο που προκύπτει προκαλεί τα σωματίδια να «αντανακλούν» πίσω, οδηγώντας έτσι στο όνομα καθρέφτης.[4]
Σε έναν τέλειο μαγνητικό καθρέφτη, τα σωματίδια του καυσίμου θα αναπηδούσαν εμπρός και πίσω, χωρίς να φτάσουν ποτέ στα άκρα ούτε να αγγίξουν τις πλευρές του κυλίνδρου. Ωστόσο, ακόμη και στη θεωρία, κανένας καθρέφτης δεν είναι τέλειος. υπάρχει πάντα ένας πληθυσμός σωματιδίων με τη σωστή ενέργεια και τροχιά που τους επιτρέπουν να ρέουν έξω από τα άκρα μέσω του «κώνου απώλειας».[5] Αυτό καθιστά τα μαγνητικά κάτοπτρα εγγενώς διαρρέοντα συστήματα, αν και οι αρχικοί υπολογισμοί υποδεικνύουν ότι ο ρυθμός διαρροής ήταν αρκετά χαμηλός ώστε να μπορεί κανείς να τον χρησιμοποιήσει ακόμα για την παραγωγή ενός αντιδραστήρα σύντηξης.[6]
Φαινόμενο Χριστόφιλος
Κοντά στους πόλους, το γήινο πεδίο γίνεται πιο πυκνό, σχηματίζοντας έναν φυσικό μαγνητικό καθρέφτη. Αυτή η εικόνα, από το 1962, αντανακλά την έλλειψη γνώσης της συνολικής μορφής του πεδίου εκείνη την εποχή.
Το σχήμα του μαγνητικού πεδίου της Γης, ή του γεωμαγνητικού πεδίου, είναι παρόμοιο με αυτό ενός μαγνητικού καθρέφτη. Το πεδίο πέφτει προς τα έξω πάνω από τον ισημερινό και στη συνέχεια κατεβαίνει προς τα κάτω καθώς πλησιάζει τους πόλους. Ένα τέτοιο πεδίο θα αντανακλά έτσι φορτισμένα σωματίδια με τον ίδιο τρόπο όπως οι καθρέφτες του Post. Αυτό δεν ήταν μια νέα αποκάλυψη. Ήταν ήδη από καιρό κατανοητό ότι ήταν η βασική βάση για το σχηματισμό του σέλας. Στην περίπτωση του σέλας, τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου αρχίζουν να περιφέρονται γύρω από τις γραμμές πεδίου, αναπηδώντας μπρος-πίσω μεταξύ των πόλων. Με κάθε πέρασμα, μερικά από τα σωματίδια διαρρέουν από τα σημεία του καθρέφτη και αλληλεπιδρούν με την ατμόσφαιρα, ιονίζοντας τον αέρα και προκαλώντας το φως.[7]
Τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από γεγονότα σχάσης είναι γενικά στην περιοχή από 1 έως 2 MeV (0,16 έως 0,32 pJ). Αρχικά, αυτά θα υπόκεινται σε αντικατοπτρισμό ψηλά στην ατμόσφαιρα, όπου είναι απίθανο να αντιδράσουν με τα ατμοσφαιρικά άτομα και μπορεί να αντανακλούν εμπρός και πίσω για κάποιο χρονικό διάστημα. Όταν κάποιος αναλογιστεί μια πλήρη «τροχία» από τον βόρειο πόλο προς το νότο και πάλι πίσω, τα ηλεκτρόνια περνούν φυσικά περισσότερο χρόνο στις κατοπτρικές περιοχές γιατί εκεί επιβραδύνουν και αντιστρέφουν. Αυτό οδηγεί σε αυξημένη πυκνότητα ηλεκτρονίων στα κατοπτρικά σημεία. Το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τα κινούμενα ηλεκτρόνια σε αυτή την περιοχή αλληλεπιδρά με το γεωμαγνητικό πεδίο με τρόπο που αναγκάζει τα σημεία του καθρέφτη να ωθούνται προς τα κάτω στην ατμόσφαιρα. Εδώ, τα ηλεκτρόνια υφίστανται περισσότερες αλληλεπιδράσεις καθώς η πυκνότητα της ατμόσφαιρας αυξάνεται γρήγορα. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις επιβραδύνουν τα ηλεκτρόνια και έτσι παράγουν λιγότερο μαγνητικό πεδίο, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται ένα σημείο ισορροπίας στην ανώτερη ατμόσφαιρα περίπου 110 χιλιόμετρα (70 μίλια) σε υψόμετρο.[8]
Η χρήση αυτού ως μέσου υψομέτρου ως βάσης για τον υπολογισμό της πυκνότητας του αέρα επέτρεψε τον υπολογισμό του ρυθμού αλληλεπίδρασης με την ατμόσφαιρα. Εκτελώντας τους αριθμούς, φάνηκε ότι η μέση διάρκεια ζωής ενός ηλεκτρονίου θα ήταν της τάξης των 2,8 ημερών.[9]
Παράδειγμα
Το φαινόμενο Χριστόφιλος θα παρήγαγε μια περιοχή με πολύ φορτισμένα σωματίδια σε μια επιλεγμένη τοποθεσία. Θεωρήθηκε ότι πετώντας μέσα από αυτήν την περιοχή με υψηλές ταχύτητες, οι κεφαλές ή τα συστήματα καθοδήγησης των βλημάτων επίθεσης μπορεί να καταστραφούν.
Ως παράδειγμα, ο Χριστόφιλος θεώρησε την έκρηξη βόμβας 1 Mt (4,2 PJ). Αυτό θα παράγει 1026 συμβάντα σχάσης, τα οποία με τη σειρά τους παράγουν τέσσερα ηλεκτρόνια ανά διάσπαση. Για τα σημεία καθρέφτη που εξετάζονται, σχεδόν οποιοδήποτε σωματίδιο βήτα που ταξιδεύει χονδρικά προς τα πάνω ή προς τα κάτω θα συλλαμβανόταν, το οποίο υπολόγισε ότι ήταν περίπου τα μισά από αυτά, αφήνοντας 2×1026 ηλεκτρόνια παγιδευμένα στο πεδίο. Λόγω του σχήματος του πεδίου της Γης και των αποτελεσμάτων του κανόνα του δεξιού χεριού, τα ηλεκτρόνια θα παρασύρονταν προς τα ανατολικά και τελικά θα δημιουργήσουν ένα κέλυφος γύρω από ολόκληρη τη Γη.[9]
Υποθέτοντας ότι τα ηλεκτρόνια ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένα, θα παραχθεί μια πυκνότητα 0,2 ηλεκτρονίων ανά κυβικό εκατοστό. Επειδή τα ηλεκτρόνια κινούνται γρήγορα, οποιοδήποτε αντικείμενο εντός του πεδίου θα υπόκειται σε κρούσεις περίπου 1,5×109 ηλεκτρονίων ανά δευτερόλεπτο ανά τετραγωνικό εκατοστό.[9] Αυτές οι κρούσεις προκαλούν την επιβράδυνση των ηλεκτρονίων, η οποία, μέσω της ακτινοβολίας πέδησης, απελευθερώνει ακτινοβολία στο αντικείμενο. Ο ρυθμός ακτινοβολίας ΠΕΔΗΣΗΣ εξαρτάται από το ατομικό βάρος, ή Z, του υλικού. Για ένα αντικείμενο με μέσο Z 10,[a] η προκύπτουσα ροή είναι περίπου 100 ρεντγκέν/ώρα, σε σύγκριση με τη μέση θανατηφόρα δόση περίπου 450. Ο Χριστόφιλος σημείωσε ότι αυτό θα ήταν σημαντικός κίνδυνος για τους ταξιδιώτες στο διάστημα και τον ηλεκτρονικό τους εξοπλισμό. [9]
Καθώς τα οχήματα επανεισόδου (RV) από ICBM πλησιάζουν τους στόχους τους, ταξιδεύουν με περίπου 8 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο (5 mi/s) ή περίπου 28.000 χιλιόμετρα την ώρα (17.000 mph). Ένα RV που ταξιδεύει μέσα από το στρώμα του καθρέφτη, όπου τα ηλεκτρόνια είναι στο πιο πυκνό τους επίπεδο, θα ήταν έτσι στο μέσο του ηλεκτρικού πεδίου για περίπου δέκα δευτερόλεπτα. Λόγω της υψηλής ταχύτητας μιας κεφαλής, η φαινομενική αιχμή τάσης θα προκαλούσε ένα τεράστιο ρεύμα σε οποιοδήποτε από τα μεταλλικά της στοιχεία. Αυτό είναι τόσο υψηλό ώστε να λιώσει το πλαίσιο του αεροσκάφους, αλλά πιο ρεαλιστικά, θα μπορούσε να καταστρέψει τη σκανδάλη ή τους μηχανισμούς καθοδήγησης.[10][11][b]
Η πυκνότητα του πεδίου είναι μεγαλύτερη στα κατοπτρικά σημεία, από τα οποία υπάρχουν πάντα δύο για μια δεδομένη έκρηξη, τα λεγόμενα μαγνητικά συζεύγματα. Η έκρηξη μπορεί να γίνει σε οποιοδήποτε από αυτά τα δύο σημεία και το μαγνητικό πεδίο θα τα κάνει να συγκεντρωθούν και στο άλλο σημείο. Ο Χριστόφιλος σημείωσε ότι το συζυγές σημείο για το μεγαλύτερο μέρος των ηπειρωτικών Ηνωμένων Πολιτειών είναι στον Νότιο Ειρηνικό, πολύ δυτικά της Χιλής, όπου τέτοιες εκρήξεις δεν θα γίνουν αντιληπτές. Έτσι, εάν κάποιος επρόκειτο να εκραγεί μια σειρά από τέτοιες βόμβες σε αυτές τις τοποθεσίες, θα σχηματιζόταν μια τεράστια ζώνη ακτινοβολίας πάνω από τις ΗΠΑ, η οποία θα μπορούσε να απενεργοποιήσει τις κεφαλές μιας σοβιετικής επίθεσης.[12]
Πρόσθετο ενδιαφέρον για τους στρατιωτικούς σχεδιαστές ήταν η δυνατότητα χρήσης αυτού του αποτελέσματος ως επιθετικού όπλου. Σε περίπτωση επίθεσης των αμερικανικών δυνάμεων στη Σοβιετική Ένωση, οι νότιες συζευγμένες τοποθεσίες βρίσκονται γενικά στον Ινδικό Ωκεανό, όπου δεν θα ήταν ορατές από τα σοβιετικά ραντάρ έγκαιρης προειδοποίησης. Μια σειρά εκρήξεων θα προκαλούσε τεράστιο μπλακ άουτ ραντάρ πάνω από τη Ρωσία, υποβαθμίζοντας το σύστημα αντιβαλλιστικών πυραύλων (ABM) χωρίς προειδοποίηση. Δεδομένου ότι αυτά τα φαινόμενα αναμενόταν να διαρκέσουν έως και πέντε λεπτά, περίπου το χρονικό διάστημα που ένα ραντάρ οπτικής επαφής στη Ρωσία θα έπρεπε να δει τις κεφαλές, ο προσεκτικός συγχρονισμός της επίθεσης θα μπορούσε να καταστήσει το σύστημα ABM άχρηστο.[11]
Ιστορία
Ιστορικό
Ο Χριστόφιλος ξεκίνησε την καριέρα του στη φυσική διαβάζοντας άρθρα σε περιοδικά σε μια εταιρεία ανελκυστήρων κατά τη διάρκεια της κατοχής του Άξονα στην Ελλάδα, όταν δεν είχε τίποτα άλλο να κάνει. Στη μεταπολεμική εποχή, ξεκίνησε μια υπηρεσία επισκευής ανελκυστήρων, κατά την οποία άρχισε να αναπτύσσει την ιδέα που είναι γνωστή σήμερα ως ισχυρή εστίαση, μια βασική εξέλιξη στην ιστορία των επιταχυντών σωματιδίων. Το 1949, έστειλε μια επιστολή που περιγράφει την ιδέα στο εργαστήριο του Μπέρκλεϋ, αλλά το απέρριψαν αφού βρήκαν ένα μικρό λάθος. Το 1952, η ιδέα αναπτύχθηκε ανεξάρτητα στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven, το οποίο δημοσίευσε το θέμα. Πεπεισμένος ότι είχαν κλέψει την ιδέα, ο Χριστόφιλος ταξίδεψε στις ΗΠΑ όπου κατάφερε να κερδίσει μια δουλειά στο Brookhaven.[13]
Ο Χριστόφιλος σύντομα άρχισε να ενδιαφέρεται περισσότερο για τις προσπάθειες πυρηνικής σύντηξης παρά για τον σχεδιασμό επιταχυντή σωματιδίων. Εκείνη την εποχή υπήρχαν τρία βασικά σχέδια που επεξεργάζονταν ενεργά στο πρόγραμμα των ΗΠΑ, ο μαγνητικός καθρέφτης, ο αστεροειδής και το z-pinch. Ο καθρέφτης συχνά αντιμετώπιζε δυσμενώς λόγω της εγγενούς διαρροής του, μια παρενέργεια των γραμμών ανοιχτού πεδίου. Ο Χριστόφιλος ανέπτυξε μια νέα ιδέα για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, γνωστή ως Άστρον. Αποτελούνταν από έναν καθρέφτη με έναν σχετικό επιταχυντή σωματιδίων που διοχέτευε ηλεκτρόνια έξω από την παραδοσιακή περιοχή του καθρέφτη. Η γρήγορη κίνησή τους σχημάτισε ένα δεύτερο μαγνητικό πεδίο το οποίο αναμίχθηκε με αυτό του ηλεκτρομαγνήτη και προκάλεσε το καθαρό πεδίο που προέκυψε να «κλείσει», διορθώνοντας το μεγαλύτερο πρόβλημα του καθρέφτη.[14]
Sputnik και Explorer
Κατά την ίδια περίοδο, οι ΗΠΑ πραγματοποιούσαν σχέδια για τη δοκιμή της παρουσίας του αναμενόμενου φορτισμένου στρώματος απευθείας χρησιμοποιώντας τον δορυφόρο Explorer 1 ως μέρος του Διεθνούς Γεωφυσικού Έτους (IGY). Πριν από την εκτόξευση του Explorer, οι Σοβιετικοί εξέπληξαν τους πάντες με την εκτόξευση του Sputnik 1 τον Οκτώβριο του 1957. Αυτό το γεγονός προκάλεσε σχεδόν πανικό στους αμυντικούς κύκλους των ΗΠΑ, όπου πολλοί κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι Σοβιετικοί είχαν επιτύχει ένα ανυπέρβλητο επιστημονικό προβάδισμα.[10]
Μεταξύ εκείνων που ανησυχούσαν για τις σοβιετικές προόδους ήταν ο Χριστόφιλος, ο οποίος δημοσίευσε την ιδέα του σε εσωτερικό υπόμνημα τον ίδιο μήνα.[15] Όταν ο Explorer ξεκίνησε τον Ιανουάριο του 1958, επιβεβαίωσε την ύπαρξη αυτού που έγινε γνωστό ως ζώνες ακτινοβολίας Van Allen.[16] Αυτό οδήγησε σε νέο πανικό εντός του αμυντικού κατεστημένου, όταν ορισμένοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι ζώνες Βαν Άλεν δεν οφείλονταν στα σωματίδια του Ήλιου, αλλά στις μυστικές σοβιετικές πυρηνικές δοκιμές μεγάλου ύψους της ιδέας του Χριστόφιλου.[10]
Αρχίζει ο προγραμματισμός
Η ιδέα του Χριστόφιλου προκάλεσε αμέσως έντονο ενδιαφέρον. Εάν η ιδέα λειτουργούσε στην πράξη, οι ΗΠΑ θα είχαν μια «μαγική σφαίρα» που θα μπορούσε να καταστήσει τον σοβιετικό στόλο ICBM άχρηστο.[10] Τον Φεβρουάριο του 1958, ο James Rhyne Killian, πρόεδρος της πρόσφατα συσταθείσας Συμβουλευτικής Επιτροπής Επιστημών του Προέδρου (PSAC), συγκάλεσε μια ομάδα εργασίας στο Livermore για να διερευνήσει την ιδέα. Η ομάδα συμφώνησε ότι η βασική ιδέα ήταν καλή, αλλά πολλά πρακτικά ζητήματα μπορούσαν να λυθούν μόνο με άμεσες δοκιμές με εκρήξεις σε μεγάλα υψόμετρα.[17]
Μέχρι εκείνη τη στιγμή, ο σχεδιασμός για τη σειρά πυρηνικών δοκιμών του 1958, Operation Hardtack I, ήταν ήδη κοντά στην ολοκλήρωση. Αυτό περιελάμβανε πολλές εκρήξεις σε μεγάλο υψόμετρο που εκτοξεύτηκαν πάνω από την περιοχή δοκιμών του Νότιου Ειρηνικού. Καθώς ήταν σχετικά κοντά στον ισημερινό, το κατάλληλο σημείο έγχυσης για το μαγνητικό πεδίο ήταν σε σχετικά μεγάλο υψόμετρο, πολύ υψηλότερο από τα 75 χιλιόμετρα (47 μίλια) του Shot Teak. Αυτό θα περιόριζε τη χρησιμότητα αυτών των εκρήξεων για τη δοκιμή του φαινομένου Χριστόφιλου. Θα χρειαζόταν μια νέα σειρά εκρήξεων για να δοκιμαστεί το αποτέλεσμα.[18]
Στον επείγοντα χαρακτήρα της διαδικασίας σχεδιασμού προστέθηκαν οι συνεχιζόμενες διαπραγματεύσεις στη Γενεύη μεταξύ των ΗΠΑ και της ΕΣΣΔ για να διευθετηθεί αυτό που τελικά έγινε η Συνθήκη Μερικής Απαγόρευσης Πυρηνικών Δοκιμών. Εκείνη την εποχή, φάνηκε ότι μια απαγόρευση δοκιμών θα μπορούσε να τεθεί σε ισχύ το φθινόπωρο του βόρειου ημισφαιρίου του 1958.[19] Οι Σοβιετικοί θα αντιδρούσαν αρνητικά εάν οι ΗΠΑ άρχιζαν δοκιμές σε μεγάλο υψόμετρο ενώ γίνονταν οι διαπραγματεύσεις.[16] Στους σχεδιαστές δόθηκε το καθήκον να ολοκληρώσουν τις δοκιμές μέχρι την 1η Σεπτεμβρίου 1958.[19]
Η εκτόξευση του Sputnik οδήγησε επίσης στον σχηματισμό της Υπηρεσίας Προηγμένων Ερευνητικών Έργων (ARPA) τον Φεβρουάριο του 1958, αρχικά με την αποστολή να συγκεντρώνει τα διάφορα έργα ανάπτυξης πυραύλων των ΗΠΑ. Ο χάρτης του επεκτάθηκε σύντομα για να εξετάσει το θέμα της άμυνας γενικά, ειδικά την άμυνα κατά της επίθεσης με πυραύλους που το Sputnik κατέστησε σαφές ότι ήταν μια πραγματική πιθανότητα. Ο επιστημονικός διευθυντής της ARPA, Χέρμπερτ Γιορκ, σχημάτισε μια επιτροπή με μπλε κορδέλα με το όνομα «Project 137» για να «εντοπίσει προβλήματα που δεν τυγχάνουν πλέον της δέουσας προσοχής». Η επιτροπή των είκοσι δύο ατόμων του who's who στον κόσμο της φυσικής προήδρευσε ο John Archibald Wheeler, ο οποίος έκανε δημοφιλή τον όρο μαύρη τρύπα.[10]
Ο Γιορκ ενημέρωσε τον Πρόεδρο Αϊζενχάουερ για την ιδέα του Χριστόφιλου και, στις 6 Μαρτίου 1958, έλαβε το πράσινο φως για να εκτελέσει μια ξεχωριστή σειρά δοκιμών.[10] Τους επόμενους δύο μήνες πραγματοποιήθηκε έντονος σχεδιασμός.[17] Ο Χριστόφιλος δεν είχε Q άδεια και δεν μπορούσε να είναι μέρος του σχεδιασμού. Ωστόσο, η ομάδα του Project 137 κανόνισε να συναντηθεί ο Χριστόφιλος μαζί τους στο Fort McNair στις 14 Ιουλίου 1958 για μια συζήτηση των σχεδίων.[16]
Δοκιμές
Κύριο άρθρο: Επιχείρηση Argus
Για να επιτευχθεί η προθεσμία του Σεπτεμβρίου, τα όπλα και ο εξοπλισμός θα πρέπει να αντληθούν όσο το δυνατόν περισσότερο από τα υπάρχοντα αποθέματα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ο μόνος κατάλληλος εκτοξευτής να είναι ο Lockheed X-17, ο οποίος ήταν υπό παραγωγή για δοκιμή επανεισόδου και ήταν διαθέσιμος σε κάποια ποσότητα. Δυστυχώς, η ικανότητα περιορισμένου υψομέτρου του X-17 σήμαινε ότι δεν μπορούσε να φτάσει στο απαιτούμενο ύψος για να χτυπήσει σημεία καθρέφτη στον Νότιο Ειρηνικό πάνω από τους χώρους δοκιμών. Η μόνη περιοχή που είχε ένα πεδίο αρκετά χαμηλό για να χτυπήσει εύκολα το X-17 ήταν η ανωμαλία του Νοτίου Ατλαντικού, όπου η ζώνη Van Allen κατεβαίνει έως και 200 χιλιόμετρα (660.000 πόδια).[20]
Ο προγραμματισμός για δοκιμές συνήθως χρειαζόταν ένα χρόνο ή περισσότερο, γι' αυτό και οι δοκιμές πραγματοποιούνταν συνήθως σε στενά απέχουσες "σειρές". Αντίθετα, οι δοκιμές Operation Argus πέρασαν από την αρχική έγκριση από τον Πρόεδρο στις 6 Μαρτίου 1958 σε πραγματικές δοκιμές σε μόλις πέντε μήνες. Μεταξύ άλλων πρώτων, οι δοκιμές επρόκειτο να κρατηθούν εντελώς μυστικές από την αρχή μέχρι την ολοκλήρωση, ήταν οι πρώτες δοκιμές βαλλιστικών πυραύλων από πλοίο στη θάλασσα και ήταν η μόνη ατμοσφαιρική πυρηνική δοκιμαστική επιχείρηση στον Ατλαντικό Ωκεανό.[21] Τα τελικά σχέδια εγκρίθηκαν από τον Πρόεδρο την 1η Μαΐου 1958.[22]
Για τη μέτρηση του φαινομένου, ο Explorer IV και ο Explorer V εκτοξεύτηκαν τον Αύγουστο, αν και μόνο το IV έφτασε σε τροχιά.[15] Η επιχείρηση Argus πραγματοποιήθηκε στα τέλη Αυγούστου και αρχές Σεπτεμβρίου 1958. Τρεις ατομικές βόμβες χαμηλής απόδοσης πυροδοτήθηκαν πάνω από τον νότιο Ατλαντικό σε ύψος 480 χιλιομέτρων (300 μίλια). Οι βόμβες απελευθέρωσαν φορτισμένα σωματίδια που συμπεριφέρονταν ακριβώς όπως είχε προβλέψει ο Χριστόφιλος, παγιδευμένα κατά μήκος των γραμμών δύναμης. Εκείνοι που κατάφεραν να φτάσουν αρκετά μακριά στην ατμόσφαιρα προς τα βόρεια και τα νότια δημιούργησαν μια μικρή μαγνητική καταιγίδα.[16]
Αποτελέσματα
Αυτές οι δοκιμές έδειξαν ότι η δυνατότητα χρήσης του εφέ ως αμυντικού συστήματος δεν λειτούργησε. Ωστόσο, δεν υπάρχουν ακριβείς λεπτομέρειες σχετικά με την έλλειψη αποτελεσματικότητας στις διαθέσιμες πηγές. Οι περισσότερες αναφορές αναφέρουν ότι το αποτέλεσμα δεν κράτησε αρκετά για να είναι χρήσιμο,[16][10] με μια έκθεση ARPA να καταλήγει στο συμπέρασμα ότι «εξαφανίστηκε γρήγορα» και επομένως θα είχε μικρή αξία ως σύστημα κατά της κεφαλής.[23] Ωστόσο, άλλες πηγές αναφέρουν ότι το αποτέλεσμα παρέμεινε για περισσότερες από έξι ημέρες στην τελευταία δοκιμή.[22]
δημόσια απελευθέρωση
Στα τέλη Ιουνίου 1958, ο Hanson Baldwin, βραβευμένος με Πούλιτζερ στρατιωτικός ανταποκριτής στους New York Times, έλαβε δελεαστικές ενδείξεις για μια μεγάλη στρατιωτική επιχείρηση των ΗΠΑ. Τώρα πιστεύεται ότι αυτό διέρρευσε από το εργαστήριο του Πανεπιστημίου της Αϊόβα που διευθύνεται από τον Τζέιμς Βαν Άλεν, το οποίο συνεργαζόταν με την ARPA στο Argus όλη αυτή την περίοδο. Ο Baldwin ρώτησε τον συνάδελφό του, δημοσιογράφο Walter Sullivan (δημοσιογράφο) για το θέμα. Ο Sullivan μίλησε με τον Richard Porter, πρόεδρο του IGY Panel on Rockets and Satellites, ο οποίος ήταν «τρομοκρατημένος» από το πόσες πληροφορίες είχε μάθει ο Baldwin. Μια ώρα αργότερα, [πότε;] ο Sullivan έλαβε μια κλήση από την ARPA, ζητώντας του να κρατήσει την ιστορία μέχρι να ολοκληρωθούν οι δοκιμές.[24]
Μέχρι το τέλος του έτους, με τις δοκιμές να έχουν τελειώσει και την ιδέα να έχει εγκαταλειφθεί σε μεγάλο βαθμό, ο Χριστόφιλος μπόρεσε να μιλήσει ανοιχτά για την ιδέα σε μια συνάντηση της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας τον Οκτώβριο του 1958, αφήνοντας έξω μόνο τη λεπτομέρεια ότι μια ατομική βόμβα θα χρησιμοποιούσε δημιουργούν την ακτινοβολία. Στη συνάντηση του Δεκεμβρίου της Αμερικανικής Ένωσης για την Πρόοδο της Επιστήμης, ο Σάλιβαν άκουσε ότι μια εργασία για το θέμα, με τίτλο «Τεχνητή Τροποποίηση της Ζώνης Ακτινοβολίας της Γης», ετοιμαζόταν για δημοσίευση. Ο Sullivan και ο Baldwin συνειδητοποίησαν ότι επρόκειτο να χάσουν τη "σέσουλα" τους, έτσι ο Sullivan έγραψε στον York ζητώντας άδεια καθώς ήταν σαφές ότι άλλοι δημοσιογράφοι μάθαιναν για τις δοκιμές. Ο York συζήτησε το θέμα με τον James Killian, πρόεδρο της Συμβουλευτικής Επιτροπής Επιστημών των Προέδρων (PSAC), ο οποίος πρόσθεσε ότι ο Van Allan πίεζε επίσης σκληρά για τα δικαιώματα δημοσίευσης.[24]
Ο Σάλιβαν οδήγησε αργότερα στο σπίτι του την άποψη του σχετικά με τις πληροφορίες που έβγαιναν ούτως ή άλλως καλώντας τους σταθμούς παρακολούθησης του IGY και ρωτώντας για τα ρεκόρ για το σέλας κατά τον Αύγουστο και τον Σεπτέμβριο. Του είπαν ότι υπήρξε ένα «μάλλον αξιοσημείωτο γεγονός» που δεν αντιστοιχούσε σε καμία γνωστή ηλιακή καταιγίδα. Έστειλε άλλη μια επιστολή στο York, σημειώνοντας ότι οι υποδείξεις για το έργο ήταν ήδη δημόσιες και απλώς περίμεναν κάποιον να συνδέσει τις τελείες. Ο Γιορκ τον κάλεσε στο Πεντάγωνο και του ζήτησε ξανά να σταματήσει.. Ο Σάλιβαν συμπέρανε ότι αυτό δεν οφειλόταν πλέον σε στρατιωτική ανάγκη αλλά ήταν πολιτικό. οι διαπραγματεύσεις για την απαγόρευση δοκιμών ήταν σε εξέλιξη και η ξαφνική δημοσιοποίηση ειδήσεων ότι οι ΗΠΑ είχαν πραγματοποιήσει νέες δοκιμές στο διάστημα θα αποτελούσε σοβαρό πρόβλημα. Ο Sullivan και ο Baldwin κάθισαν για άλλη μια φορά στην ιστορία.[24]
Τον Φεβρουάριο του 1959, ο Killian βρισκόταν στη Νέα Υόρκη δίνοντας μια ομιλία. Ο Σάλιβαν παρευρέθηκε και στο τέλος του έδωσε ένα γράμμα. Οι δυο τους κάθισαν και ο Κίλιαν το διάβασε. Η επιστολή περιέγραφε το γεγονός ότι διαρρέει ένας αυξανόμενος όγκος πληροφοριών σχετικά με τις δοκιμές και ότι οι Times περίμεναν υπομονετικά την έγκριση από το Πεντάγωνο που φαινόταν να μην είναι επικείμενη. Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες που εργάζονταν στο έργο άρχισαν να μιλούν όλο και περισσότερο για τη δημοσίευση των δεδομένων και μια συνάντηση στα τέλη Φεβρουαρίου [απαιτείται διευκρίνιση] οδήγησε σε επιχειρήματα. Σε μια συνεδρίαση της PSAC, ο Killian συμφώνησε τελικά να δημοσιοποιήσει τα δεδομένα στη συνάντηση του Απριλίου της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, αλλά και πάλι δεν το είπε στους Times.[24]
Ο Μπάλντουιν και ο Σάλιβαν είχαν χορτάσει. Ανέβηκαν στην κορυφή της ιεραρχίας των Times, τον εκδότη Arthur Hays Sulzberger, τον πρόεδρο Orvil E. Dryfoos και τον αρχισυντάκτη Turner Catledge, ο οποίος ενέκρινε τη δημοσίευση. Στις 18 Μαρτίου 1959, ο Σάλιβαν προσπάθησε να τηλεφωνήσει στον Κίλιαν αλλά έφτασε στον βοηθό του, ενώ ο Μπάλντουιν μίλησε με τον διευθυντή του ARPA Ρόι Τζόνσον. Οι δυο τους έγραψαν την ιστορία εκείνο το βράδυ, περιμένοντας το τηλεφώνημα που θα σκότωνε ξανά την ιστορία. Το τηλέφωνο δεν χτύπησε ποτέ και η ιστορία δημοσιεύτηκε την επόμενη μέρα.[24]
συνεχείς ανησυχίες
Το 2008, ο επιστημονικός συγγραφέας Mark Wolverton σημείωσε τις συνεχείς ανησυχίες σχετικά με τη χρήση του φαινομένου Χριστόφιλου ως τρόπο απενεργοποίησης δορυφόρων.[16]
Σημείωση
Κάτι που μπορεί να φαίνεται χαμηλό για ένα αντικείμενο κατασκευασμένο από μέταλλο, αλλά μια διαστημική κάψουλα είναι κυρίως ανοιχτός χώρος μέσα.
Η εργασία του Χριστόφιλου το 1959 για το θέμα πλαισιώνει τη συζήτηση ως προς την ασφάλεια του χώρου. Αναφέρει το θέμα του πεδίου ακτινοβολίας, αλλά αγνοεί οποιαδήποτε από τις ηλεκτρικές επιπτώσεις στις κεφαλές.
References
Citations
Garvin & Bethe 1968, p. 29.
Jones 1982, pp. 12–13.
Jones 1982, p. 13.
Post 1987, p. 2.
Post 1987, p. 7.
Booth, William (1987). "Fusion's $372-Million Mothball". Science. 238 (4824): 152–155. Bibcode:1987Sci...238..152B. doi:10.1126/science.238.4824.152. PMID 17800453.
Christofilos 1959, p. 869.
Glasstone & Dolan 1977, p. 77.
Christofilos 1959, p. 870.
Jacobsen 2015.
Jones 1982, p. 16.
Jones 1982, p. 14.
Foster, J. S.; Fowler, T. K.; Mills, F. E. (1973). "Nicholas C. Christofilos (obituary)". Physics Today. 26 (1): 109–115. Bibcode:1973PhT....26a.109F. doi:10.1063/1.3127921. S2CID 121637112.
Christofilos, Nicholas. "Astron Thermonuclear Reactor" (PDF).
Van Allen, James A.; McIlwain, Carl E.; Ludwig, George H. (15 August 1959). "Satellite Observations of Electrons Artificially Injected into the Geomagnetic Field". Proceedings of the National Academy of Sciences (PDF). 45 (8): 1152–1171. Bibcode:1959PNAS...45.1152V. doi:10.1073/pnas.45.8.1152. JSTOR 90137.
Wolverton 2008.
Jones 1982, p. 17.
Jones 1982, p. 17.
Jones 1982, p. 18.
Jones 1982, p. 19.
Jones 1982, p. 11.
Jones 1982, p. 22.
Kalic, Sean (2012). US Presidents and the Militarization of Space, 1946–1967. Texas A&M University Press. p. 56. ISBN 978-1603446914.
Wolverton 2018.
General references
Christofilos, Nicholas (August 1959). "The Argus Experiment". Journal of Geophysical Research. 64 (8): 869–875. Bibcode:1959JGR....64..869C. doi:10.1029/JZ064i008p00869.
Post, Richard (10 August 1987). Magnetic Mirror Fusion Systems (Technical report).
Jones, C.B. (30 April 1982). Operation Argus 1958 (PDF) (Technical report). Defense Nuclear Agency. Archived (PDF) from the original on December 13, 2021.
Glasstone, Samuel; Dolan, Philip (1977). The Effects of Nuclear Weapons (PDF). Department of Defense.
Neufeld, Michael (2008). Von Braun: Dreamer of Space, Engineer of War. Vintage Books. ISBN 9780307389374.
Jacobsen, Annie (2015). The Pentagon's Brain. Little, Brown. ISBN 9780316371650.
Garvin, Richard; Bethe, Hans (March 1968). "Anti-Ballistic-Missile Systems" (PDF). Scientific American. 218 (3): 21–31. Bibcode:1968SciAm.218c..21G. doi:10.1038/scientificamerican0368-21. Retrieved 13 December 2014.
Wolverton, Mark (May 2008). "Oldies and Oddities: Homebuilt Radiation Belt". Air & Space Magazine.
Wolverton, Mark (24 November 2018). "How the World Learned About the Pentagon's Sky-High Nuclear Testing". The Atlantic.
Στρατιωτική και Ναυτική Εγκυκλοπαίδεια
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License
