作者:晋楠 来源:中国科学报 发布时间:2017/3/13 9:59:18
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美国海港进行爆炸试验模拟核攻击

2016年10月在阿伯丁试验场模拟的船体中核爆炸的场景。图片来源:阿伯丁试验场

在夜幕的掩盖下,一艘黑灯瞎火的渔船悄悄溜进美国马里兰州巴尔的摩市内港。一艘美国海岸警卫队快艇迅速反应,准备阻止这个入侵者。但在警官踏上快艇之前,这艘船已经和巴尔的摩大部分区域消失在一片强烈的闪光中:船上隐藏的核弹已被引爆。

随着第一批响应者奔向受害者,核法医学专家开始检查这座城市四周布设的感应器,收集核辐射以及声学和地震波数据,从而了解该炸弹的设计构造,并确定导演这次爆炸背后的人是谁。

当前,外国恐怖分子进行炸弹走私,并通过导弹或飞机攻击一个港口“绝对是非常可能发生的场景”,美国弗吉尼亚州贝洛伊特军营美国国防威胁降低机构(DTRA)核工程师Thomas Cartledge说。法医学家目前主要依赖数年前在西部沙漠中收集的核试验数据,而对于核爆炸能量在地质上如何在美国很多港市扩散,他们却缺乏一幅完整的图像。

为了弥补这一短板,DTRA于去年10月悄悄安排了“哼唱水龟”计划:当时在马里兰州阿伯丁试验场进行的为期两周的系列试验,点爆了近两吨的常规炸药,在浅水中模拟核爆炸效应。

自“9·11”恐怖袭击以来,美国政府花费很大精力防止核弹走私到港口。它在很多港口入口布置了辐射探测器,还与国外港口合作实现一个目标——使所有发往美国的货物在离岸前都要经过核材料扫描。

但几乎没有可能跟踪进出美国361个海港和15.3万公里开放海岸线的无数船只。“有数百万只渔船离开美国港口,而在它们归来时却没有人检查。”哈佛大学贝尔弗科学与国际事务中心核恐怖主义专家Matthew Bunn说,“如果有浓缩铀金属被掩盖并存在于船舶吃水线以下,那么在远程很难被发现。”

为了防止这些难以预料的事情发生,一个叫作“谨慎的眼睛”的感应器阵列被布设在美国主要城市,以捕捉关键法医学信息。DTRA正在研发的这个阵列将能记录从爆炸处传来的辐射和地震波。

“现在,‘谨慎的眼睛’已经开始布置,并在美国若干座城市运行。”Cartledge说。另一个姊妹系统——依靠电池或太阳能运行的名为“微小的回声”便携式阵列,将会在一些重要事件如奥林匹克运动会或超级橄榄球比赛中布置。

然而,过去的试验并非海港爆炸的理想替代试验,美国陆军少校、DTRA核工程师Tamara VanHoose说。一次更近的模拟是1963年至1964年间的一个很少为人所知的行动,当时美国空军在苏必利尔湖底进行了一系列共10吨化学爆炸品的引爆试验。该试验为地震波如何在水—陆交界面传播提供了翔实的数据,但它们的“设计目的并不能满足我们的需求”,VanHoose说。

“哼唱水龟”计划将弥补这一不足。VanHoose和同事在阿伯丁设置了“谨慎的眼睛”和两个“微小的回声”阵列,并且还布置了目前并不属于任何阵列的水中听音器。另一套感应器探测了地震信号如何在东海岸岩层中传播。“与我们以前在典型沙漠中所做的花岗岩地质条件监测相对,这次测量的是湿式地质条件。”VanHoose说。

DTRA带领的团队与美国海军水文专家合作,在阿伯丁布瑞尔点试验池塘中引爆了8个175公斤重的三硝基甲苯爆炸物,并在附近的一处水下爆炸设施处引爆了455公斤的三硝基甲苯爆炸物。该团队躲在450米以外的一个沙坑中,在闭路电视上观看了爆炸过程。

距离爆炸不到1秒,地震波就到达了。沙坑“确实震动得很厉害。”Cartledge说,“你想象不到它晃荡得有多厉害,这是这项工作的有趣之处。”1分钟后空气冲击波也到了。“这是个非常有趣的爆炸声。”马萨诸塞州莱克星顿设计该试验的咨询公司——韦斯顿地球物理公司的一名地震学家Mark Leidig说。

现在到了挑选数据和“建造模型解释我们观测到的耦合效应的时候了。”VanHoose说。

据介绍,DTRA将在新墨西哥州白沙导弹靶场进行下一次系列试验,在那里无防御的“快速燃烧”核反应堆将被用于监测军事硬件如何经受高能核中子的连续攻击。(晋楠编译)

《中国科学报》 (2017-03-13 第3版 国际)
 
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