昔日核爆:旧核试验影片提供新见解 [视频]

存档的中世纪影像资料可能帮助物理学家验证现代美国核武器的安全性和有效性

1945年至1962年间,美国进行了200多次大气核武器试验,并将爆炸过程拍摄成影片。多台能够以每秒2400帧速度记录的摄像机覆盖了每次爆炸,为美国的核武库创建了高度技术性的记录,并对核武器的使用形成了视觉威慑。

当时,物理学家分析了大约10000部机密影片,以了解武器的工作原理,并计算其在潜在战争场景中的影响。在美国和其他国家签署1963年《部分试验条约》并禁止大气层试验,以及公开影片中的部分数据后,这些录像可以解密——但大多数仍然保密,并被存储在政府金库中。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的核武器物理学家格雷格·斯普里格斯说:“物理学家不得不设计计算机模拟,并根据那些中世纪的分析进行测试,以‘预测武器爆炸会发生什么’。他正在领导扫描和解密这些影片的项目。“我们正在重新分析这些影片,并试图获得基准数据:冲击波随时间变化的函数是什么?热爆炸会是什么样的?云层升到多高?云层的尺寸是多少?”

这些信息将帮助物理学家更确信地验证他们的计算机模拟,并确保炸弹能够如期引爆。他补充说:“我们不希望给军方提供一些东西,如果他们不得不使用它——我们希望他们不会——他们不会向敌人投掷哑弹,以至于敌人可以捡起那些武器级材料并用来对付我们。”


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


在过去的五年中,斯普里格斯和他的电影修复团队已经找到了大约6500部影片,这些影片分散在政府的高度安全金库中,且分解程度各不相同。他们已经扫描了大约4500部,重新分析了400到500部,并解密了大约750部。3月份,第一批解密的影片被上传到YouTube。“它们与大多数人通常看到的影片不同,”史蒂文斯理工学院的科学史学家亚历克斯·韦勒斯坦说,他没有参与该项目。“它们展示了为呈现极难捕捉的——因为它非常极端——核爆炸现象而付出的惊人的技术努力。”

以下是四部影片,揭示了每次历史性爆炸的细微线索

影片#1:多米尼克行动—豪萨托尼克 120256

在这部影片中,一个装置于1962年10月30日从太平洋上空约12000英尺的高度空投并引爆。影片显示了仅在核武器爆炸中才看到的两个特征性光输出脉冲,这与该装置的当量(爆炸释放的能量)相关。

第一个脉冲发生在冲击波形成和光线在爆炸周围散射时。随着冲击波推动的空气冷却,波阵面的温度下降,光线消散到最暗点——称为最小值或Tmin——此时温度已达到3300开尔文。然后,空气变得透明,火球内部的热气能够逸出,产生第二个光脉冲。在其最亮点,它被称为最大值或T2max

通过测量从爆炸到Tmin和T2max的时间,科学家可以计算出武器的当量。斯普里格斯说:“在这部影片中,科学家可能有四五种不同的方法可以分析该装置的当量——这就是这些影片如此重要的原因。”

影片#2:茶壶行动—特斯拉 28617

特斯拉是一次相对低当量的试验,当量为7千吨,于1955年3月1日在政府位于内华达州的试验场从300英尺高的塔架上投放。斯普里格斯说,当视频中的冲击波击中地面时,它扬起了干燥的沙漠土壤,“形成了一个漂亮的小尘埃云”。

在第二个光脉冲达到最大值后,明亮的白色火球形成了蘑菇云的帽状部分。远离爆炸的冲击波扰动了土壤,当尘土被吸入大气层时,形成了云的柄状部分。斯普里格斯说,物理学家可以通过测量蘑菇云上升的速度和高度来找到装置的当量。

影片#3:硬钉行动I—肉豆蔻 51538

肉豆蔻试验于1958年5月21日在太平洋比基尼环礁附近用驳船系留的方式引爆。在这部影片中,可以看到最初的爆炸和光线散射,但高湿度掩盖了火球本身。当冲击波远离爆炸传播时,它改变了大气压力,并在其尾迹中形成了低压槽。冷凝物聚集在低压槽中,形成所谓的威尔逊云——类似于一堆蓬松的白色环——遮蔽了最初的火球。当低压槽恢复到大气压时,威尔逊云消散,发光的火球和蘑菇云显现出来。斯普里格斯说:“威尔逊云中心火球的 glow time 和威尔逊云的形成是武器当量的线索。”

影片#4:多米尼克行动—大角羊 110762

大角羊装置于1962年6月27日从太平洋上空约12000英尺的高度投放。由于海拔较高,爆炸发生在较低大气层的潮湿层之上。强光从第二个脉冲中爆发出来,然后气体开始逸出。当冲击波向下传播时,它流经潮湿的空气,并在火球下方的低压槽中形成威尔逊云。然后,冲击波从海面反弹,压平了火球气体的底部。“这次爆炸的高度足够高,仍然有一个威尔逊云,但它位于冲击波环绕的下部。它没有掩盖这次特定爆炸的早期云层形成,”斯普里格斯补充道,“这是一部很酷的影片。”

© . All rights reserved.