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科学来辨别北韩是否真的测试氢弹

(博谈网记者郑典编译报导)据《联机》(Wired)2016年1月6日(周三)报导:Science Can Tell if North Korea’s Test Was Really an H-Bomb

昨天大约早上01:30,在北美、亚洲和欧洲总共超过两打的UTC监测站,搜集到一个无法掩饰的地震嘎嘎声。它们三角定位信号来源而追踪到朝鲜东北部高原,时间几乎同于流氓国家发布凯旋新闻稿宣布它已经成功地测试了第一颗氢弹。

这可能不是真实的。历史上朝鲜曾夸大其军事要求来实现其政治目的。(韩国,美国和日本通常是被点名的,但出于实用目的,除了罗德曼和中国的一些政治派别之外都被视为朝鲜的敌人)。而由于朝鲜领导人金正恩是不可能让国际核查人员接近测试地址的任何地方,辨别朝鲜的大爆炸是否为大氢弹,唯一真正的方式是透过从一套全球性的传感器收集的资料分析。

过去朝鲜已经引爆核武器至少三次了。根据分析,多数专家认为,这些以前的试验是原子弹,但不是氢弹。有什么不同?嗯,‌‌“正常的‌‌”原子弹仅仅依靠裂变,也就是说,分裂原子(通常是钚或浓缩铀),释放一束能量并产生一个大的爆炸。大到足以铲平1945年日本城市广岛和长崎,并造成20多万平民和军事人员。

在另一方面,氢弹利用核聚变(将原子熔在一起)释放更加爆炸性的能量。这些‌‌“热核‌‌”武器是如此强大,以至于他们真的需要原子裂变来启动融合过程。没错,氢弹使用原子弹只是为了继续反应下去。1952年美国科学家在太平洋的环礁引爆第一个氢弹。它比美国投到长崎的原子弹强大500倍以上。现代氢弹至少两倍强大。这就是为什么对于世界上最有名的叛徒国家北朝鲜是否有氢弹,每个人都这么吓坏了。

一、产生地震波

无论朝鲜炸毁啥,它是在地下做的。这就是为什么地震能量的具体特点是找出究竟是什么让地球活动的最重要的分析因素之一。首席副主任全球安全特里华莱士说:‌‌“当你挤压或拉伸一块石头,它就像声音那样传播的。‌‌”实事求是地讲,华莱士是一名法医地震学家,通过观察在地球上的特征来解决地缘政治的奥秘。

爆炸,火山爆发和地下塌陷主要是压缩岩石,创造了所谓的P波。地震通常发生在两块岩石互相滑过,引起剪切和扭曲而创造S波。华莱士这么描述P波:‌‌“想象一下,你有一个弹簧玩具。如果你打的只是一端,弹簧玩具压缩,然后从源头释放一个波到接收器。而在S波,你实际上会左右摇晃弹簧玩具。‌‌”地震仪三维记录晃抖,提供了产生什么样的波的蛛丝马迹。

一个大的地下爆炸一下子推离一堆岩石,因此大部分都是S波。但信号可能因为地球的不连续性而失真,如弯曲,反射,折射。即使地下温度的改变也能弄糟了读数。华莱士说:‌‌“一片你在老忠实间歇泉周围看到的东西,将比在拉石茂山的坚韧花岗岩的是能量传输效率更低。‌‌”

这就是为什么地震学家从多个传感器采取录音。负责监控原子爆炸的机构《全面禁止核试验条约组织》目前在全球拥有42个认证的地震台站(加上超过100个辅助站)。由于地震信号通过地球反弹,不仅俄罗斯和日本有侦测到朝鲜的事件,美国也有。

除了看地震信号的强度(今天是5.1级),科学家们很难讲爆炸是否属于化学或核子。华莱士在地动仪上展示说:‌‌“核能在较短的时间内确实得到释放。‌‌”但他表示有足够的TNT或其它常规炸药,一个国家可以使爆炸看起来很像核子爆炸。

二、放射性线索

而这还没有看出原子和氢之间的差异。确凿的证据只能了透过检测放射性物质。为此,禁核试组织拥有遍布世界各地的放射性核素检测台站。这有两种形式。首先寻找放射性尘埃,即辐射尘。这些系统使用吸泵吸收空气通过一个过滤器,然后通过一个辐射计数器。粒子存在和它们的放射性的类型,将给予了很多炸弹的类型的线索。比方说,你有一个典型的原子弹:它的辐射尘颗粒会是衰减后的铀或钚。

氢弹也使用这些材料,但他们会大多被超热核聚变反应烧掉了。根据1991年发表在‌‌“科学和全球安全期刊‌‌”上中国的爆炸分析,氢弹的放射性粒子特性名会有少了很多衰减的钚和铀,以及它们不同比率的各种衰减同位素。但是,如果有人知道氢弹爆炸后所发现确切的粒子,他们可以用这些知识来建立自己的氢弹(这可能是苏联复制了美国的武器的途径之一)。这就是为什么华莱士告诉我详细的分析结果是秘密。但是,如果爆炸像这一个一样是在地下,,放射性核素检测是没啥帮助,因为颗粒被遏制了。

另一种类型的检测器是寻找放射性气体,而不是颗粒。氙气体是最有效的,部分是因为它是惰性气体,不与其它物质相互作用。但是,氙气会衰减。而衰减率告诉科学家气体原子的确切年龄。例如,在朝鲜2013年测试后,日本的传感器获取氙同位素,科学家推断都是55天。与朝鲜的测试同一天。

氙气不只是单一形态。氙气有四个不同的种类与核活动有关,不全部是来源于武器。氙气可在医用同位素生产过程中泄漏,或者从核电厂(出于不同的原因发生警示)。国际数据中心的禁核试组织的主任兰迪•贝尔说:‌‌“并不是说一种放射性核素是否存在。而是人们看的是不同的放射性核素之间的比值。‌‌”当然,氢弹跟原子弹会有不同气体的特性,但这些差异是国家机密。

时间不是唯一的预测值。分析师可以查看气象模型,看看粒子怎么随风走过。当日本探测器在2013年飙升,大气传输模型追踪的氙气分子回到丰溪里(Punggye-ri),今天的地震活跃的朝鲜来源。而该技术也正向运行着。禁核试组织的传感器是固定的,但你可以打赌美国和其他国家拥有飞机飞向丰溪里(Punggye-ri)。

他们发现的东西可能是没有完全的原子也不是氢气。这些天,一个老式的裂变炸弹可以产生来‌‌“被提升‌‌”的类型,一种核裂变和核聚变武器之间的混合。被提升的裂变炸弹不是使用氢气,而是使用氘和氚聚变来冲高炸弹的温度,从而增加其爆炸能量。比单纯的原子弹糟糕,但几乎没有像氢弹那样超级糟糕。这实际上是美国官员暗示的。

三、处境如何危险

当然,根据北韩没有签署的国际条约,没有人应该引爆无论是那一种的炸弹。来自新泽西州的民主党参议员、参议院外交关系委员会的高级成员(与2015年朝鲜制裁法案的作者)Bob Menendez,要求在一份声明对该政权强硬的新制裁。Melendez的官方声明:‌‌“朝鲜的核爆炸宣示是一个严重的挑衅和威胁国际和平与安全,必须以坚定的行动和明确努力来阻止朝鲜的核子野心,‌‌”并推动了更多的制裁来反对可能是地球上最受制裁的国家。

当然,真正被关心的问题为北朝鲜是否可能丢给别人原子弹。这需要一个运载工具,可能是导弹。而且这个国家似乎不具有其中的一个。美国科学家联合会核信息项目的主席Hans M. Kristensen说,即使他们建立了一个氢弹,朝鲜的工程师还没有测试过一个‌‌“重返大气层飞行器‌‌”,它可以防止当火箭抵达其目标前大气对核弹头加热。Kristensen说:‌‌“他们正在地下测试的设备不同于融入弹道导弹看起来的方式。他们只进行了四次的测试[编者按:此时技术上是三次]。这将需要相当多的努力进展来把武器加载到导弹上。‌‌”(不论真假,克里斯腾森也不认为这是一个氢弹。)虽然他补充说,该国肯定可以把炸弹放在船上,然后漂入别人的海港。

在华盛顿的军备控制协会裁军和减少威胁政策的主席Kingston Reif表示,朝鲜正在开发洲际弹道导弹KN-08,它可以跨太平洋飞行。但到目前为止,只出现在阅兵。Reif说:‌‌“它不被认为是可运作的。我见过的最好的估计是2020年初期。‌‌”但是该国真的有其它射程较短的导弹。这就是为什么很重要的不只是朝鲜引爆什么样的炸弹,而是该国根本引爆了一个。

 

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