9 июля 1962 года США провели операцию «Морская звезда» — высотный ядерный взрыв мощностью 1,4 мегатонны на высоте около 400 километров над Тихим океаном. Это событие, произошедшее более шестидесяти лет назад, сегодня приобретает новую актуальность в свете изменений мировой военно-политической обстановки.
Свечение от взрыва было зафиксировано с самолетов-разведчиков.
Почему эта тема важна сегодня?
Нестабильность международных отношений последних десятилетий возвращает в повестку вопрос о потенциальном применении ядерного оружия. В публичном пространстве обсуждаются гипотетические сценарии обмена ударами между ядерными державами, такими как Россия и Франция. Конфликт в Украине привел к атакам на объекты атомной энергетики и системы раннего предупреждения. В США звучат призывы рассмотреть возможность размещения ядерного оружия в Германии и Японии. На Ближнем Востоке ядерный потенциал Израиля и Ирана, а также ядерная программа Пакистана, поддерживаемая Саудовской Аравией, создают зону повышенной напряженности. В таких условиях вероятность проведения новых космических ядерных испытаний различными акторами, к сожалению, перестает быть нулевой.
Эту тему начали активно обсуждать и научно-популярные издания, такие как Scientific American, что указывает на ее серьезность.
Что произойдет со спутниками при взрыве?
Спутники, оказавшиеся в непосредственной близости от эпицентра, будут уничтожены мгновенно. Однако основная угроза для остального космического флота исходит не от ударной волны (в вакууме ее нет), а от вторичных эффектов.
Главную опасность представляют искусственные радиационные пояса, которые формируются после взрыва. Они состоят из захваченных магнитным полем Земли высокоэнергетических заряженных частиц. Их воздействие может длиться месяцами.
Историческим примером служит навигационный спутник ВМС США Transit 4B. После взрыва «Морской звезды» 9 июля он вышел из строя 2 августа, несмотря на то, что был оснащен ядерным источником энергии SNAP 3 и, следовательно, имел повышенную радиационную стойкость.
Навигационный спутник ВМС США Transit 4B, вышедший из строя после испытаний.
Ключевая уязвимость: Южно-Атлантическая магнитная аномалия
Особую роль играет Южно-Атлантическая магнитная аномалия (SAA) — область, где внутренний радиационный пояс Земли опускается на высоту до 200 км. Здесь спутники, включая МКС, и так подвергаются повышенному радиационному воздействию.
Искусственные радиационные пояса от ядерного взрыва неизбежно усилят поток частиц в этой аномалии. Большинство низкоорбитальных спутников регулярно пролетают через SAA, что делает их крайне уязвимыми.
Статистика показывает, что даже в обычных условиях электроника спутников в этом регионе дает сбои. На графике из книги Л.С. Новикова «Воздействие радиации на материалы космических аппаратов» видна прямая корреляция между сбоями в памяти спутника и прохождением через потоки протонов радиационных поясов.
Основные поражающие факторы для спутников
1. Высокотемпературная плазма. После взрыва спутник попадает в среду с температурой плазмы в десятки кэВ, вместо обычных 1000 К. Поскольку корпуса спутников негерметичны и содержат диэлектрики, возникает дифференциальная электризация — разные части аппарата приобретают разный электрический потенциал. Это приводит к разрядам, пробоям и сбоям в работе оборудования. Внутри непроводящих материалов могут образовываться т.н. фигуры Лихтенберга — древовидные повреждения от электрических разрядов.
2. Поток высокоэнергетических частиц. Этот фактор наиболее губителен для электроники. Даже внутри защищенного корпуса шаттла обычные ноутбуки (ThinkPad 760XD) фиксировали множественные сбои памяти при пролете через SAA. Для космического телескопа «Хаббл», чья орбита выше, количество таких сбоев доходило до 30 за миссию. Электроника же современных малых спутников защищена гораздо слабее.
Бортовой компьютер шаттла (GPC). Замена его на современный ноутбук была невозможна из-за уязвимости к радиации.
Обычный компьютер в шаттле, подверженный сбоям в SAA.
3. Повреждение оптики и солнечных панелей. Ионизирующее излучение вызывает постепенное потемнение и помутнение оптических элементов (линз, фильтров). На матрицах фотокамер появляются «горячие» пиксели. Современные солнечные элементы (на основе арсенида галлия) радиационно устойчивее старых кремниевых в 5-8 раз, но и они деградируют. Если после взрыва 1962 года спутники теряли работоспособность за 20 дней, то сегодня аналогичный срок может составить 100-200 дней. Потеря мощности солнечных батарей напрямую влияет на срок службы и возможности спутника, особенно на передачу данных.
Сценарий развития событий и стратегии защиты
Исходя из анализа, можно предположить следующий сценарий после космического ядерного взрыва:
- Мгновенное уничтожение спутников в зоне прямого поражения.
- В течение нескольких дней начнут выходить из строя спутники, не рассчитанные на работу в высокотемпературной плазме искусственных радиационных поясов.
- В течение недель и месяцев будет происходить постепенная деградация даже защищенной электроники, оптики и солнечных панелей у оставшихся аппаратов, что резко сократит их активный срок службы.
Возможные стратегии противодействия:
- Повышение защищенности («космический танк»). Увеличение массы и стоимости аппарата за счет дополнительной радиационной защиты и дублирования систем.
- Сверхнизкие орбиты (VLEO, 150-300 км). На таких высотах влияние искусственных радиационных поясов слабее. Активная разработка спутников для VLEO на Западе может быть отчасти связана и с этой гипотетической угрозой.
- Высокие орбиты (Геостационарная, Высокоэллиптическая). Спутники на этих орбитах и так работают в условиях повышенной радиации, поэтому для них изменение будет количественным, а не качественным. Однако стоимость вывода и обеспечения надежности таких аппаратов многократно возрастает.
В любом случае, даже угроза космического ядерного взрыва резко увеличивает стоимость доступа в космос и эксплуатации космических систем. Вероятность такого события, умноженная на масштаб потенциального ущерба для военных, навигационных и коммуникационных систем, делает эту тему критически важной для обсуждения в научном и экспертном сообществе.
источник: https://t.me/IngeniumNotes
Телеграмма о космическом ядерном взрыве (ссылка) Длинное сообщение 3Обратите внимание: Это трудно оставить без внимания: президент сокращает космический бюджет России в ожидании лучших результатов.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Как повлияет на спутники космический ядерный взрыв.