INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO
PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
NOTAS DE AULA
A OPERAÇÃO STARFISH PRIME
ÍNDICE PESQUISAS ASTROFÍSICA FÍSICA UEPG BIBLIOTECA OPERAÇÃO STARFISH PRIME 1988 REVISADA 2018
Plano Trabalho Progr Cientifico Convenio CRS UNIBEM CTA PLANO DE TRABALHO 2006 © 1987 - 2010 - Ângelo Antônio Leithold
© #PY5AAL A operação Starfish-Prime foi um teste nuclear de alta altitude executado pelos Estados Unidos no dia 9 de julho de 1962, realizado pela Agência de Apoio Defesa Atômica (DASA) e a Comissão de Energia Atômica (AEC). O artefato nuclear foi lançado por um foguete de Thor que levou uma ogiva de combate termonuclear W49 (fabricada no laboratório científico de Los Alamos) , o artefato foi detonado a 400 quilômetros de altitude sobre as Ilhas Johnston no Oceano Pacífico. A explosão da Bomba nuclear sobre o Planeta Terra fazia parte de uma operação chamada Operação Dominic. A descrição que segue foi retirada Páginas 19-21 do artigo "A 'Quick Look' at the Technical Results of Starfish Prime", August 1962. "Em Kwajalein, a 1450 milhas para o oeste, uma nuvem densa e nublada se estendeu por todo o comprimento do horizonte oriental a uma altura de 5 ou 8 graus. A 09:00 GMT, um flash branco muito brilhante queimou as nuvens intensamente que mudaram rapidamente a uma esfera verde se expandiu irradiante e estendeu no céu claro acima do tempo nublado. De sua superfície forame expulsos grandes tentáculos brancos parecidos com dedos, enquanto algo parecido a uma nuvem cirro-estrato subiu cerca de 40 graus sobre o horizonte em arcos extensos dirigindo-se descendentes em direção aos dedos e desaparecendo em segundos, sendo substituídos através de um cirro concêntrico espetacular como anéis que iam mudando à medida em que a tremenda explosão se propagava pela alta atmosfera, a imensa velocidade inicial de propagação de energia teve seu avanço parado finalmente quando o anel externo estava acima 50 graus aproximadamente.
© #PY5AAL As gigantescas formas não desapareceram mas persistiram em um estado de quietude congelada. Tudo isso aconteceu em 45 segundos. A luz esverdeada se transformou em púrpura e começou a enfraquecer a partir ponto da explosão nuclear na alta atmosfera terrestre equivalente a 1,4 milhões de toneladas de TNT, um brilho vermelho muito intenso e luminoso começou a desenvolver no horizonte a uma direção 50° norte de graus do leste e simultaneamente 50 graus sul do leste que se expandiu de dentro e para cima até que o céu oriental inteiro era um semicírculo vermelho queimando sombrio a 100° norte para o sul e mediano para o zênite que obliterou o brilho de algumas estrelas. Esta condição, entremeada com tremendos arco-íris brancos, persistiu pelo menos por sete dias. A explosão nuclear na alta atmosfera da terra de uma bomba Nuclear de 1,4 MT aconteceu como um flash branco, mas assim que se pudesse remover o óculos de proteção, nenhuma luz intensa estava presente. Um segundo depois da explosão da bomba, um disco vermelho mosqueado foi observado diretamente em cima e cobrindo o céu até aproximadamente 45° do zênite. Geralmente, a região mosqueada vermelha era mais intensa nas porções orientais. Ao longo da linha norte-sul magnética criada pela imensa explosão, se estendeu uma raia branco-amarela que cresceu ao norte próximo ao zênite. A largura da região listrada branca cresceu em alguns graus durante alguns segundos para aproximadamente 5 a 10 graus em 30 segundos. O crescimento da região parecida com uma aurora boreal se estendeu para o norte e adicionou novas linhas de radiação que se desenvolveram de oeste para leste. As serpentinas de aurora radioativa branco e amarelas retrocederam para cima do horizonte ao norte e cresceram para o sul, as faixas branco-amarelas estavam irradiando energia radioativa por aproximadamente 10 graus ao largo e estendido próximo ao zênite durante 2 minutos para o sul.
© #PY5AAL Antes de aproximadamente dois minutos, a região de disco vermelha tinha completado seu desaparecimento se propagando em direção ao oeste e foi enfraquecendo rapidamente na direção oriental do disco. Depois de 400 segundos da ignição nuclear na alta atmosfera da Terra, todos os fenômenos radioativos visíveis principais tinham desaparecido com exceção de possivelmente algum brilho vermelho lânguido ao longo da linha norte-sul e no horizonte para o norte. Nenhum som foi ouvido em Johnston Island que definitivamente poderia ser atribuído à detonação devida altitude da explosão nuclear." Foram observados sinais eletromagnéticos muito fortes durante a explosão atômica, ocorreram perturbações do campo magnético da Terra significantes, as correntes de terra induzidas na superfície do planeta se fizeram sentir por todo o Globo terrestre. O Pulso eletromagnético ficou reverberando por um longo tempo. A indução eletromagnética nas rochas ígneas da Terra reverberaram também no núcleo do planeta. O verão de 1962 estava sendo problemático para lançamento de armas nucleares por foguetes Thor na alta atmosfera da Terra. O teste nuclear Bluegill do dia 4 de junho de 1962, foi abortado 10 segundos depois de lançamento quando o sistema de direção do míssil falhou, fazendo o foguete perder perigosamente o controle direcional antes da detonação nuclear; o dispositivo atômico foi perdido e o foguete Thor se destruiu. O teste de Starfish-Prime original era para ser no dia 20 de junho de 1962, fracassou um minuto depois do lançamento, o dispositivo nuclear também foi perdido, e presume-se, o foguete Thor novamente destruído; o metal radioativo e os escombros se espalharam sobre Johnston Island. Foi contaminado com plutônio radioativo uma extensa de Johnston Island. Outro teste seguindo os primeiros, o Bluegill Prime, do dia 26 de julho de 1962 foi abortado na plataforma de lançamento depois que o foguete Thor apresentou defeito no sistema de ignição.
© #PY5AAL Portanto, somente restou o teste Starfish Prime de explosão nuclear de uma grande bomba atômica de destruição de massas 1,4 Mton. O teste foi realizado na alta atmosfera porque não há quase nenhum ar a uma altitude de 400 quilômetros, nenhuma formação de chama globular aconteceu. A aproximadamente 1500 quilômetros de distância do epicentro da explosão da bomba nuclear, sobre o Havaí, o pulso eletromagnético (EMP) criado danificou trezentas lâmpadas de iluminação pública, a emissora local de televisão foi danificada, rádios de diversos tipos foram queimados, os alarmes contra assaltos em diversa localidades foram destruídos ou dispararam, os fios de alta tensão de distribuição de energia elétrica nas cidades fundiram e queimaram. Diversos transformadores de força foram destruídos. Sistemas de controle de tráfego (Sinaleiros, etc) pararam de funcionar ou foram destruídos. Em Kauai, EMP (Pulso eletromagnético gerado por uma explosão nuclear) desligou telefonemas interurbanos, destruiu linhas telefônicas submarinas para as outras ilhas queimando equipamentos, sistemas que utilizam ligações de microondas foram totalmente danificados. O céu em toda região do Pacífico foi iluminado por uma aurora artificial para mais de sete dias. Dizem que em parte, os efeitos foram preditos por Nicholas Christofilos, um cientista que tinha trabalhado na Operação Argus de rxplosões nucleares de alta altitude..
© #PY5AAL De acordo Cecil R. Coale, alguns hotéis no Havaí sabendo que o teste seria realizado ofereceram para a bomba de arco-íris festas nos seus telhados, contradizendo alguns relatórios que a aurora artificial era inesperada. De acordo com o Departamento norte-americano de Energia e o Escritório de Informação Científica e Técnica, a aurora também era visível e foi registrado em filme nas Ilhas Samoa, aproximadamente 3200 quilômetros de Johnston Island. Enquanto algumas das partículas beta enérgicas tinham seguido do campo magnético da terra e iluminado o céu, foram apanhados outros elétrons de alta-energia em cintos de radiação artificiais ao redor da terra. Havia muita incerteza e debate sobre a composição, magnitude e potencial efeitos adversos de radiação depois da detonação. O sistema de observação da alta atmosfera ficou bastante preocupados quando três satélites em baixa órbita de terra foram destruídos pelo pulso eletromagnético. A explosão nuclear na alta atmosfera destruiu um terço de todos os satélites em baixa órbita da Terra, se tivessem sido efetuados os 5 testes previstos, todos os satélites em órbita da Terra teriam sido destruídos. Além dos satélites relatados, foram destruídos mais sete satélites pela radiação remanescente que os atingiu após a explosão nuclear. Equipamentos eletrônicos de outros satélites também aos poucos foram sendo danificados pela radiação remanescente. O primeiro satélite de comunicação comercial , o Telstar há 35.000 Km de altitude foi literalmente “queimado” pela radiação, saindo fora do ar imediatamente após a explosão atômica Starfish-Prime. A princípio, o governo dos Estados Unidos se recusou a indenizar os estragos que ocasionou alegando ser “causa fortuita”.
© #PY5AAL O exército norte-americano percebeu que não tinha nenhuma habilidade para coletar dados precisos nos intensos e persistentes cintos de radiação que continuaram após a explosão nuclear. Isto levou Edward Teller a destinar um instrumento de satélite projetado e construído por um estudante recém diplomado chamado James H. Trainor do Departamento de Física na Universidade de New Hampshire. O estudante havia originalmente projetado o instrumento para estudar albedo de nêutrons dos raios cósmicos. O aparelho foi proposto para fazer a leitura para o governo norte-americano junto com todas suas especificações de barramento de dados e documentação completa sem o conhecimento de seu inventor que não foi informado porque o trabalho diplomado dele estava sendo apropriado pelo governo. O instrumento foi remetido imediatamente, contra a vontade de seu inventor, e às pressas para a Califórnia onde os engenheiros iriam enxerta-lo em outro equipamento antes de ser lançado em órbita. Porém, os engenheiros militares não conseguiram descobrir como funcionava o instrumento de Trainor, e perceberam que precisariam estabelecer um melhor contato com o estudante diplomado. Quando os dados do satélite voltaram para a Terra depois de uma semana da detonação, Trainor foi convidado a uma reunião científica onde os dados compilados pelo seu instrumento foram discutidos no Lawrence Livermore Laboratory.
© #PY5AAL Em 1963 o Diário de Pesquisa Geofísica informou que a experiência Starfish Prime tinha criado um cinto de elétrons de vários MeV em torno da Terra, Bill Hess informou em 1968 que alguns elétrons de Estrela-do-mar permaneceram durante cinco anos. Outros informaram que partículas radioativas do Starfish Prime estavam descendo há algum tempo para terra e estariam se acumulando em organismos vivos terrestres como fungos e líquens. A bomba Starfish-Prime continha Cd-109 se misturou nas massas de ar sazonais polares e tropicais. A EMP medida por Richard L. Wakefield de Los Alamos viajou por todo o Planeta e ao espaço interplanetário . O 1962 relatório de Wakefield foi obtido através de medidas do intervalo de tempo do sinal eletromagnético recebido dentro aviões C-130 a 753 milhas náuticas da explosão da bomba atômica, a 11 graus 16 Norte, 115 graus 7 Oeste, e a 24.750 pés de altitude.
© #PY5AAL As únicas nações que detonaram bombas atômicas no Espaço são os Estados Unidos e a antiga União Soviética. O programa norte-americano começou em 1958, com 3.8 megatons. As ogivas de combate foram carregadas em foguetes Redstone. As explosões atômicas posteriores foram através de foguetes Thor , Lockheed , X-17, para as missões de explosãoe na atmosfera terrestre Argus. O propósito era determinar a viabilidade de armas nucleares como uma defesa contra míssieis anti-balística, como também encontrar meios para destruir satélites e veículos em órbita tripulados no espaço. Como foi percebido que armas nucleares criaram um pulso eletromagnético gigantesco, o potencial como uma arma de anti- satélite ficou aparente. Em agosto de 1958 na explosão nuclear Hardtack Teak, o EMP observado no Observatório de Apia na Samoa foi quatro vezes mais poderoso que qualquer criado por tempestades solares que atingiram a Terra, enquanto em julho de 1962 o Starfish Prime, danificou a eletrônica de praticamente todos equipamentos: rádios, centrais elétricas, centrais telefônicas, Emissoras de televisão, etc em Honolulu e na Nova Zelândia, a aproximadamente 800 milhas de distância, fundiu 300 sistemas de iluminação de rua em Oahu ( Havaí), provocou aproximadamente 100 danos em alarmes dos mais diversos, causou a interrupção de comunicações de microondas em estações repetidoras em Kauai, além de literalmente cortar o robusto sistema telefônico submarino das outras ilhas havaianas . O raio de ação para a aniquilação total de satélites devidas várias radiações produzidas por tal arma nuclear no espaço, foi determinado para ser em torno de 80 km, a bomba explodida, destruiu um satélite de comunicações há 35.000 km. Os problemas com armas nucleares levadas ao espaço, é o raio de ação muito grande associado com eventos nucleares, era quase impossível prevenir dano indiscriminado a outros satélites, incluindo os próprios satélites americanos. O Starfish Prime produziu um cinto de radiação artificial em espaço tão forte, que de imediato destruiu três satélites (Ariel, Traac, e Trânsito 4B que simplesmente “morreram” ao passar pelo cinto de radiação, enquanto Cosmo V, Injun eu e Telstar- este geoestacionário, há 35.000 km da Terra- sofreram degradação secundária, “morrendo aos poucos”). A taxa da dose de radiação foi pelo menos 60 rads/dia, durante pelo menos quatro meses. Em geral, os efeitos nucleares no espaço (ou altitudes muito altas) tem um efeito qualitativo diferenciado que na superfície da Terra. Enquanto uma explosão nuclear atmosférica tem uma característica cogumelo, em alta-altitude as explosões espaciais tendem a manifestar uma nuvem esférica, outras explosões no espaço anteriores até torceram o campo magnético de terra, e as partículas carregadas que são o resultado da explosão podem cruzar hemisférios para criar uma exibição de aurora que levou à caracterização destas detonações como “as bombas de arco-íris”. Os efeitos visuais de uma explosão no espaço podem durar mais muito tempo que testes atmosféricos, às vezes mais de 30 dias. O Bluegill foi uma bomba atômica que explodiu a uma altitude de 60 km aproximadamente, foi sentido pelo pessoal de solo. A explosão causou queimaduras na retina de duas pessoas no solo. O Starfish Prime não foi sentido devida distância da explosão nuclear, a 400 km.
© #PY5AAL Os soviéticos detonaram quatro bombas atômicas de alta-altitude, um em 1961 e três em 1962. Durante a Crise de Mísseis cubana em 1962, os EUA e a URSS detonaram várias explosões nucleares. Os testes soviéticos foram para demonstrar as defesas de mísseis anti-balísticos que protegeriam suas cidades principais. Os piores efeitos de um teste russo foram muito parecidos com a explosão nuclear Starfish Prime. A explosão nuclear russa aconteceu no dia 22 de outubro 1962 (durante a crise mísseis cubana), na “Operação K” quando uma bomba atômica de 300 KT de combate detonou perto de Dzhezkazgan a 290 km altitude. O EMP fundiu 570 km de linha telefônica com uma corrente medida de 2.500 UM, e destruiu 1.000 km de cabos de energia de potência enterrados entre Aqmola e Almaty. Os danos que ambos causavam a si mesmos (EUA e URSS) e ao ambiente foram tão grandes, que o Tratado de Proibição de Teste Parcial Atmosférico e Exoatmosférico foi firmado no ano seguinte,depois de terminadas as explosões nucleares na alta atmosfera.
PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - A OPERAÇÃO STARFISH PRIME 1988 - 1998