Mi történne, ha egy atombombát az űrbe küldenénk, és ott robbantanánk fel? Első ránézésre a helyszín megfelelőnek tűnik: a közelben nincsenek városok, a Föld felszíne több száz kilométerre van, körülötte pedig szinte teljes az üresség.
Feltételezhetjük, hogy a lent lévő emberek látnának egy fényes villanást, majd a tudósok nyugodtan összegyűjthetnék a műszerek adatait.
1962-ben az amerikai hadsereg végrehajtott egy ilyen kísérletet. Ráadásul egy olyan termonukleáris töltetet küldtek fel, amely körülbelül kilencvenszer erősebb volt a Hirosimára dobott bombánál.
A teszt a Starfish Prime nevet kapta, és megmutatta, mennyire keveset tudtunk akkoriban az ilyen vállalkozások következményeiről...
Miért robbantanánk egyáltalán bombát az űrben?
Az 1950-es évek végére az űr gyorsan a földi katonai tesztpályák folytatásává vált. A Szovjetunió és az USA elindították az első műholdakat, interkontinentális rakétákat fejlesztettek, és próbálták megérteni, hogyan védekezhetnek a bolygó másik feléről érkező fegyverek ellen.
Ebben a helyzetben az atmoszféra feletti atomrobbantás ígéretes eszköznek tűnt.
Az interkontinentális ballisztikus rakéta útjának jelentős része az űrön át vezet. A katonák arra számítottak, hogy a nagy magasságú robbanás segíthet tönkretenni a berendezéseit vagy károsítani a robbanófejet.
Egyúttal ellenőrizni lehetett, hogyan befolyásolja a sugárzás a radarokat és a rádiókapcsolatot: az ellenség ideiglenes elvakításának képessége nagyon értékes volt.
Volt egy szokatlanabb ötlet is: mesterséges, fokozott sugárzású területet létrehozni a Föld körül. Az ezen átrepülő ellenséges technika károkat szenvedne. Igaz, azonnal felmerült a kényelmetlen kérdés: hogyan magyarázzák el a töltött részecskéknek, melyik műhold a saját és melyik az ellenséges?
Ennek az elképzelésnek a megértésében segítenek a Föld 1958-ban felfedezett természetes sugárzási övezetei. Bolygónk mágneses tere gyors töltött részecskéket tart bennük, és az űrelektronika számára ez a szomszédság meglehetősen kellemetlen.
Az amerikai kutatók ki akarták deríteni, lehet-e ezt a csapdát atomrobbantásból származó részecskékkel feltölteni, és hasznos katonai hatást elérni.
Először a bombát egy léggömbhöz erősítették
A Starfish Prime előtt az amerikaiak több nagy magasságú tesztet is végrehajtottak. 1958 áprilisában, a Yucca kísérlet keretében, egy kis atomtöltetet körülbelül 26 kilométer magasra emeltek egy léggömb segítségével.
A mai mércével a kombináció vadnak hangzik, de az indítást számos gyakorlat előzte meg.
Az űrig a léggömb természetesen nem jutott el. A tudósokat azonban érdekelte az elektromágneses impulzus függése a robbanás magasságától, és még egy ilyen kísérlet is fontos adatokat szolgáltatott. Már akkor világossá vált, hogy a felszíni tesztek eredményeit nem lehet egyszerűen átvinni a légkör felső rétegeire.
A következő jelentős lépést ugyanazon év nyarán tették meg. A Teak teszt során egy rakéta 3,8 megatonna teljesítményű töltetet emelt körülbelül 77 kilométerrel a Csendes-óceán fölé. Ez még mindig az űr 100 kilométeres határa alatt van, de elég magasan ahhoz, hogy a következmények messze a tesztpályán túlra terjedjenek.
A robbanás fényes ragyogást okozott, és komolyan megzavarta a rövidhullámú rádiókapcsolatot a csendes-óceáni régióban. A sugárzás megváltoztatta az ionoszféra állapotát – a légkör felső rétegét, amelyről bizonyos körülmények között visszaverődnek a rádióhullámok.
A rádiósok a gyakorlatban tapasztalták meg, hogy egy atomkísérlet még hatalmas távolságból is képes tönkretenni a munkájukat.
A katonák elég lenyűgöző eredményeket kaptak a folytatáshoz. Néhány évvel később megjelent a Fishbowl program, amelyben a tölteteket még magasabbra tervezték emelni. Ennek egyik tesztje volt az a bizonyos „Tengeri csillag” (Starfish).
Két kísérlet balesettel végződött
A program kezdete még az atomkísérletek mércéjével mérve is nyugtalanító volt. 1962 júniusában, a Bluegill indítása során a földi rendszer elvesztette a rakéta radaros követését. Hogy ne folytathassa ismeretlen útját az atomtöltettel, meg kellett adni a megsemmisítési parancsot.
A Starfish végrehajtására tett első kísérlet is kudarcba fulladt. Körülbelül egy perccel az indítás után a Thor rakéta hajtóműve leállt, és a szerkezet pusztulni kezdett. A levegőben semmisítették meg, majd a törmelékek az óceánba és a Johnston-atoll szigeteire hullottak. Atomrobbanás ekkor nem történt.
Ennek ellenére a teszteket folytatták. A következő kísérlethez új rakétát és egy körülbelül 1,4 megatonna teljesítményű töltetet készítettek elő. Ezúttal a rendszer működött: 1962. július 9-én a robbanófej körülbelül 400 kilométeres magasságban felrobbant.
A méretek érzékeltetésére: nagyjából ilyen magasságban repül a Nemzetközi Űrállomás. Az emberiség akkoriban még csak nemrég küldte az űrbe az első embert, de máris sikerült ott végrehajtania a történelem legnagyobb űrbeli atomrobbantását.
Hogyan nézett ki a robbanás a megszokott „gomba” nélkül?
A filmek egy meglehetősen határozott képet alakítottak ki bennünk az atomrobbanásról. Először egy vakító villanás jelenik meg, majd növekszik a tűzgömb, és hatalmas gomba alakú felhő emelkedik a Föld fölé. A 400 kilométeres magasság ritka közegében ez a kép jelentősen megváltozik.
A megszokott „gomba” a forró gázok légköri mozgásának köszönhetően keletkezik. Felszállnak, magukkal ragadják a környező levegőt, és kialakítják a jellegzetes sapkát; a por sokkal láthatóbbá teheti a felhőt, de önmagában nem feltétele az ilyen formának.
A Starfish Prime magasságában már nem volt elég sűrű a levegő az ilyen látványossághoz.
Ugyanakkor az atomtöltetnek egyáltalán nincs szüksége légköri oxigénre az energia felszabadításához. Anyaga rendkívül forró plazmává alakul, amely gyorsan tágul és erős sugárzást bocsát ki. Így a megszokott tűzfelhő hiánya egyáltalán nem teszi ártalmatlanná az űrbeli robbanást.
A megfigyelők egy fényes villanást láttak, amely után szokatlan ragyogás terjedt el az égen. A megfigyelés helyétől függően vöröses területként, világos csíkokként és hatalmas ívekként jelent meg. A fényképeken ezt leginkább egy nagyon furcsa sarki fényre emlékeztet.
A hasonlóság pedig teljesen érthető. A töltött részecskék a Föld mágneses terének hatására mozogtak, és a ritka légköri gázokat ragyogásra kényszerítették. Mesterséges sarki fényeket Szamoa térségében is megfigyeltek, több ezer kilométerre a robbanás helyszínétől: a mágneses tér összekötötte a bolygó feletti távoli területeket.
Képzeld el, hogy a trópusi éjszakai eget nézed, és az óceán felett egy termonukleáris robbanófej által keltett ragyogás lobban fel. A látvány bizonyára lenyűgöző, bár az okát szívesebben választottuk volna meg másképp.
Miért aludtak ki a lámpák Hawaiin?
A Hawaii-szigetek körülbelül 1400 kilométerre voltak a tesztkörzettől. Ez a távolság nem bizonyult elegendőnek ahhoz, hogy a helyi infrastruktúra nyugodtan átvészelje a kísérletet. A robbanás után több száz utcai lámpa aludt ki, riasztók léptek működésbe, és problémák adódtak a telefonos összeköttetéssel.
Az ok az elektromágneses impulzus, vagyis az EMP volt. Egyszerűsítve: a nagy magasságú robbanás sugárzása kölcsönhatásba lép a légkörrel, elektronokat ütve ki az atomokból. Ezen elektronok mozgása a Föld mágneses terében egy nagyon gyorsan változó elektromágneses teret hoz létre.
Amikor egy ilyen impulzus eléri a vezetékeket és az elektromos áramköröket, bennük indukált feszültségek és áramok keletkeznek. A berendezések olyan terhelést kapnak, amire nem tervezték őket, ezért zavarok és károsodások lehetségesek.
A magasság itt fontos szerepet játszik. A Föld feletti több száz kilométer lehetőséget ad a robbanásnak, hogy a légkör nagy területére hasson, az impulzusnak pedig, hogy hatalmas területet fogjon át alul. Ezért a problémák ott is elkezdődhetnek, ahol senki nem érezte a lökést, és nem látott semmilyen rombolást a közelben.
A Starfish Prime impulzusának ereje meghaladta az elvárásokat, és a mérőműszerek egy része kiakadt. A kísérlet, amelyhez a műszereket előkészítették, túl erősnek bizonyult némelyikük számára. A kutatók számára ez a helyzet bosszantó, a legközelebbi lakott szigetcsoport lakója számára pedig meglehetősen idegőrlő.
Hawaii azonban nem maradt teljesen áram nélkül, és nem tért vissza a XIX. századba. A károk konkrétak és korlátozottak voltak, bár maga a tény, hogy ilyen távolságban jelentkeztek, lenyűgöző volt. A valóban hosszú távú következmények eközben a Föld felett bontakoztak ki.
A bomba eltűnt, a műholdak viszont tovább romlottak
A robbanás és termékeinek bomlása során keletkezett gyors elektronok egy részét befogta a bolygó mágneses tere. Feltöltötték a Föld körüli sugárzási övezeteket, és egyes területeken drasztikusan fokozták a sugárzást. Az amerikaiak valóban létrehozták azt a mesterséges csapdát, amelyet korábban csak elméletben vitattak.
Egy műhold számára ez meglehetősen kellemetlen módon működött. A készülék tovább haladt pályáján, és a veszélyes területen való áthaladáskor újra megkapta a sugárdózist. A károk halmozódtak, még akkor is, amikor a Földön a villanás megfigyelése már régen véget ért.
Szenvedtek a napelemek, amelyektől az energiaellátás függött, és az elektronikus alkatrészek is. A műhold először működhetett zavarokkal, majd elveszíthette képességei egy részét, végül pedig megszűnhetett válaszolni. Az üzemképtelenné tételéhez egyáltalán nem kellett a burkolatot összetörni vagy a készüléket letéríteni a pályájáról.
A Starfish Prime következményeivel több műhold elvesztését hozzák összefüggésbe az azt követő hónapokban. A fiatal űrkutatás számára ez komoly csapás volt: minden működő készülék akkoriban egy nagy, különálló projektet képviselt. És a teszt szervezőinek saját technikája is megkapta a maga károsodását.
Különösen tanulságos lett a Telstar 1 története, amelyet július 10-én, már a robbanás után indítottak. Ez a műhold segített megnyitni az Atlanti-óceánon átívelő közvetlen televíziós kapcsolat korszakát. Alkotói számoltak a természetes űrsugárzással, de a készülék olyan környezetbe került, amelyet előző nap drasztikusan megváltoztattak az atomkísérlettel.
Idővel a Telstarnál problémák adódtak az elektronikával. A mérnököknek sikerült ideiglenesen helyreállítaniuk az irányítást, azonban a sugárzási károk tovább halmozódtak.
A fokozott sugárzás egyenetlenül csökkent: a részecskék egy része viszonylag gyorsan eltűnt, mások évekig megmaradtak. A létrehozott övnek nem volt kikapcsolója, csak figyelni lehetett, és figyelembe venni a repülések tervezésekor.
A robbanás egy pillanatig tartott, a megváltozott űrkörnyezettel való foglalkozás viszont sokkal tovább.
Mi történt volna egy ilyen robbanásnál ma?
Ma a Starfish Prime megismétlése sokkal több problémát okozna a mindennapi életben. Folyamatosan használjuk a műholdas kommunikációt, a navigációt és a Föld megfigyeléséből származó adatokat, gyakran anélkül, hogy észrevennénk. Az űrinfrastruktúra egy részének elvesztése messze az űrrepülőtereken és kutatóintézeteken túl is éreztetné a hatását.
A meghibásodott műholdak nem zuhannának azonnal a földre. Sokan tovább repülnének, elveszítve a képességet a parancsok végrehajtására és a veszélyes közelségek elkerülésére. Ez növelné az űrszeméttel kapcsolatos problémákat, bár az összes orbitális technika automatikus megsemmisülése az ütközések láncolatában nem következik ebből.
Ebben a történetben az nyűgöz le a legjobban, hogy a következmények milyen messzire nyúltak magától a robbanás helyszínétől. A katonák egy távoli atollt választottak, és több száz kilométerre emelték a töltetet, mégis a hawaii lámpák és a másnap indított műhold látta kárát.
A Föld körüli űrről tehát kiderült, hogy szorosan összefonódik a lentebb zajló élettel, és 1962-ben ezt a kapcsolatot meglehetősen kemény módon tesztelték.
