昔日核爆:舊核試驗影片提供新見解 [影片]

存檔的中世紀影像資料可能幫助物理學家驗證現代美國核武器的安全性和有效性

1945年至1962年間,美國進行了200多次大氣核武器試驗,並將爆炸過程拍攝成影片。多臺能夠以每秒2400幀速度記錄的攝像機覆蓋了每次爆炸,為美國的核武庫建立了高度技術性的記錄,並對核武器的使用形成了視覺威懾。

當時,物理學家分析了大約10000部機密影片,以瞭解武器的工作原理,並計算其在潛在戰爭場景中的影響。在美國和其他國家簽署1963年《部分試驗條約》並禁止大氣層試驗,以及公開影片中的部分資料後,這些錄影可以解密——但大多數仍然保密,並被儲存在政府金庫中。勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的核武器物理學家格雷格·斯普里格斯說:“物理學家不得不設計計算機模擬,並根據那些中世紀的分析進行測試,以‘預測武器爆炸會發生什麼’。他正在領導掃描和解密這些影片的專案。“我們正在重新分析這些影片,並試圖獲得基準資料:衝擊波隨時間變化的函式是什麼?熱爆炸會是什麼樣的?雲層升到多高?雲層的尺寸是多少?”

這些資訊將幫助物理學家更確信地驗證他們的計算機模擬,並確保炸彈能夠如期引爆。他補充說:“我們不希望給軍方提供一些東西,如果他們不得不使用它——我們希望他們不會——他們不會向敵人投擲啞彈,以至於敵人可以撿起那些武器級材料並用來對付我們。”


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在過去的五年中,斯普里格斯和他的電影修復團隊已經找到了大約6500部影片,這些影片分散在政府的高度安全金庫中,且分解程度各不相同。他們已經掃描了大約4500部,重新分析了400到500部,並解密了大約750部。3月份,第一批解密的影片被上傳到YouTube。“它們與大多數人通常看到的影片不同,”史蒂文斯理工學院的科學史學家亞歷克斯·韋勒斯坦說,他沒有參與該專案。“它們展示了為呈現極難捕捉的——因為它非常極端——核爆炸現象而付出的驚人的技術努力。”

以下是四部影片,揭示了每次歷史性爆炸的細微線索

影片#1:多米尼克行動—豪薩託尼克 120256

在這部影片中,一個裝置於1962年10月30日從太平洋上空約12000英尺的高度空投並引爆。影片顯示了僅在核武器爆炸中才看到的兩個特徵性光輸出脈衝,這與該裝置的當量(爆炸釋放的能量)相關。

第一個脈衝發生在衝擊波形成和光線在爆炸周圍散射時。隨著衝擊波推動的空氣冷卻,波陣面的溫度下降,光線消散到最暗點——稱為最小值或Tmin——此時溫度已達到3300開爾文。然後,空氣變得透明,火球內部的熱氣能夠逸出,產生第二個光脈衝。在其最亮點,它被稱為最大值或T2max

透過測量從爆炸到Tmin和T2max的時間,科學家可以計算出武器的當量。斯普里格斯說:“在這部影片中,科學家可能有四五種不同的方法可以分析該裝置的當量——這就是這些影片如此重要的原因。”

影片#2:茶壺行動—特斯拉 28617

特斯拉是一次相對低當量的試驗,當量為7千噸,於1955年3月1日在政府位於內華達州的試驗場從300英尺高的塔架上投放。斯普里格斯說,當影片中的衝擊波擊中地面時,它揚起了乾燥的沙漠土壤,“形成了一個漂亮的小塵埃雲”。

在第二個光脈衝達到最大值後,明亮的白色火球形成了蘑菇雲的帽狀部分。遠離爆炸的衝擊波擾動了土壤,當塵土被吸入大氣層時,形成了雲的柄狀部分。斯普里格斯說,物理學家可以透過測量蘑菇雲上升的速度和高度來找到裝置的當量。

影片#3:硬釘行動I—肉豆蔻 51538

肉豆蔻試驗於1958年5月21日在太平洋比基尼環礁附近用駁船繫留的方式引爆。在這部影片中,可以看到最初的爆炸和光線散射,但高溼度掩蓋了火球本身。當衝擊波遠離爆炸傳播時,它改變了大氣壓力,並在其尾跡中形成了低壓槽。冷凝物聚集在低壓槽中,形成所謂的威爾遜雲——類似於一堆蓬鬆的白色環——遮蔽了最初的火球。當低壓槽恢復到大氣壓時,威爾遜雲消散,發光的火球和蘑菇雲顯現出來。斯普里格斯說:“威爾遜雲中心火球的 glow time 和威爾遜雲的形成是武器當量的線索。”

影片#4:多米尼克行動—大角羊 110762

大角羊裝置於1962年6月27日從太平洋上空約12000英尺的高度投放。由於海拔較高,爆炸發生在較低大氣層的潮溼層之上。強光從第二個脈衝中爆發出來,然後氣體開始逸出。當衝擊波向下傳播時,它流經潮溼的空氣,並在火球下方的低壓槽中形成威爾遜雲。然後,衝擊波從海面反彈,壓平了火球氣體的底部。“這次爆炸的高度足夠高,仍然有一個威爾遜雲,但它位於衝擊波環繞的下部。它沒有掩蓋這次特定爆炸的早期雲層形成,”斯普里格斯補充道,“這是一部很酷的影片。”

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