INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

CAMPUS DE PESQUISAS GEOGÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO

PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD

A OPERAÇÃO STARFISH-PRIME TEXTO ORIGINAL 1988

REVISADO 1998 E EM 2008

NOTAS DE AULA

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALA Operação Starfish Prime foi um teste nuclear de alta altitude conduzido pelos Estados Unidos a partir de autorizações da Comissão de Energia Atômica (AEC) e da Agência de Suporte Atômico de Defesa . Um foguete Thor foi lançado do Atol Johnston em 9 de julho de 1962. Este foi o maior teste nuclear conduzido no espaço de um total de cinco conduzidos pelos EUA. O foguete continha uma ogiva termonuclear W49 (projetada no Laboratório Científico de Los Alamos ) e um veículo de reentrada Mk 2. O lançamento ocorreu a 1.450 km - oeste-sudoeste do Havaí. A explosão foi a uma altitude de 400 km, acima de um ponto de 31 km a sudoeste do Atol. Teve um rendimento de 1,4 Mt (5,9 PJ ). A explosão foi observada a cerca de 10° acima do horizonte e vista do Havaí, às 23h. [1]

Fonte: Departamento de Defesa dos EUA - Arquivos do Departamento de Defesa dos EUA

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALO teste foi um dos cinco de alta altitude agrupados em uma operação maior, chamada Operação Fishbowl que estava incorporada à Operação Dominic (série de testes em 1962 iniciada), foi uma resposta ao anúncio soviético em 30 de agosto de 1961, de que eles encerrariam uma moratória de três anos. [ 2 ] Em 1958, os Estados Unidos concluíram seis testes nucleares de alta altitude que produziram muitos resultados inesperados e levantaram muitas novas questões. De acordo com o Relatório Interino do Oficial de Projetos do Governo dos EUA sobre o projeto Starfish Prime.[ 3 ]

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALTestes nucleares anteriores de alta altitude: YUCCA , TEAK e ORANGE , além dos três disparos ARGUS foram mal instrumentados e executados às pressas. Apesar de estudos completos dos dados escassos, os modelos eram incompletos e provisórios, portanto, muito incertos para permitir extrapolação para outras altitudes e rendimentos. Portanto, houve necessidade, não apenas de melhor instrumentação, mas de mais testes cobrindo uma gama de altitudes e resultados. Assim o Starfish foi originalmente planejado como o segundo da série Fishbowl, porém, o primeiro lançamento ( Bluegill ) foi perdido pelo equipamento de rastreamento de radar e teve que ser destruído em voo. [ 4 ]

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALA tentativa inicial de lançamento do Starfish em 20 de junho também foi abortada em voo, desta vez devido à falha do veículo de lançamento Thor . O míssil voou uma trajetória normal por 59 segundos, em seguida, o motor do foguete parou e o míssil começou a se despedaçar. A segurança de vôo ordenou a sua destruição do míssil e da ogiva, que estavam entre 9.100 e 10.700 m. Partes do míssil e alguma contaminação radioativa caíram sobre o Atol Johnston , perto da Ilha Sand e do oceano ao redor. [ 4 ]

Fonte: Departamento de Defesa dos EUA - Arquivos do Departamento de Defesa dos EUA

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALA explosão causou um pulso eletromagnético (PEM) que foi muito maior do que o esperado, e tirou grande parte da instrumentação da escala, causando grande dificuldade em obter medições precisas. Também tornou esses efeitos conhecidos pelo público ao causar danos elétricos no Havaí, a cerca de 1.450 km de distância do ponto de detonação. O efeito danificou 300 postes de transmissão de energia elétrica, [ 1 ], vários alarmes de roubo e danificou um link de microondas da companhia telefônica . [ 6 ] Os danos do PEM ao link de microondas desligou as chamadas telefônicas de Kauai para as outras ilhas havaianas . [ 7 ] Um total de 27 pequenos foguetes foram lançados do Atol Johnston para obter dados experimentais da detonação, além disso, um grande número de instrumentos transportados por foguetes foram lançados de Barking Sands , Kauai, nas Ilhas Havaianas. [ 8 ]

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALUm grande número de navios e aeronaves militares dos Estados Unidos estavam operando em apoio ao Starfish Prime na área do Atol Johnston e na região próxima do Pacífico Norte. Alguns navios e aeronaves militares também foram posicionados na região do Oceano Pacífico Sul, perto das Ilhas Samoa . Este local ficava na extremidade sul da linha do campo magnético da Terra a partir da posição da detonação nuclear, uma área conhecida como "região conjugada sul". Um navio científico não convidado da União Soviética estava estacionado perto do Atol Johnston para o teste, e outro perto das Ilhas Samoa. [ 9 ]

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALApós a detonação, auroras brilhantes foram observadas, bem como na região conjugada sul, do outro lado do equador. De acordo com um dos primeiros relatórios técnicos [ 8 ], os fenômenos visíveis devido à explosão foram generalizados e bastante intensos, uma área muito grande do Pacífico foi iluminada também por auroras, do extremo sul da área conjugada magnética sul ( Tongatapu ), através da área da explosão até o extremo norte da área conjugada norte ( French Frigate Shoals ).

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALNo crepúsculo após a explosão, a dispersão ressonante de luz de lítio e outros detritos foi observada em Johnston e French Frigate Shoals por muitos dias, confirmando a presença de longo tempo de detritos na atmosfera. Um efeito colateral foi que a Força Aérea Real da Nova Zelândia foi auxiliada em manobras antissubmarino pela luz da bomba. Esses efeitos aurorais foram parcialmente previstos por Nicholas Christofilos , um cientista que havia trabalhado anteriormente nos disparos nucleares de alta altitude da Operação Argus . De acordo com físico norte-americano Cecil R. Coale, [ 10 ] alguns hotéis no Havai ofereceram festas com “bombas de arco-íris” nos seus telhados para o Starfish Prime, contradizendo alguns relatos de que a aurora artificial foi inesperada. “Uma ‘Olhada Rápida’ nos Resultados Técnicos do Starfish Prime” (agosto de 1962) afirma [ 8 ] que em Kwajalein , a 2.600 km a oeste, uma densa cobertura nublada se estendeu no horizonte leste a uma altura de 5 ou 8 graus. Às 09:00 GMT, um clarão branco brilhante queimou através das nuvens, mudando rapidamente para uma bola verde em expansão de irradiação, estendendo-se para o céu claro acima da cobertura nublada. De sua superfície, grandes dedos brancos se projetaram, lembrando nuvens cirro-stratus, que subiram a 40 graus acima do horizonte em arcos amplos, virando para baixo em direção aos polos e desaparecendo em segundos para serem substituídos por anéis concêntricos semelhantes a cirros, saindo da explosão a uma grande velocidade inicial, finalmente parando quando o anel mais externo estava a 50 graus acima. Eles não desapareceram, mas persistiram em um estado de imobilidade congelada. Tudo isso ocorreu em 45 segundos. À medida que a luz púrpura se transformava em magenta e começava a desaparecer no ponto de explosão, um brilho vermelho brilhante começou a se desenvolver no horizonte em uma direção 50 graus ao norte do leste e simultaneamente 50 graus ao sul do leste, expandindo-se para dentro e para cima até que todo o céu oriental fosse um semicírculo vermelho queimado opaco 100 graus de norte a sul e na metade do caminho para o zênite obliterando algumas das estrelas menores. Essa condição, intercalada com arco-íris esbranquiçados, persistiu por noventa minutos.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALSegundo observadores, no tempo zero, em Johnston, ocorreu um clarão branco, mas assim que alguém conseguiu remover os óculos, nenhuma luz intensa estava presente. Um segundo após o tempo de disparo, um disco vermelho manchado foi observado diretamente acima e cobriu o céu até cerca de 45 graus do zênite. Geralmente, a região manchada de vermelho era mais intensa nas porções orientais. Ao longo da linha magnética norte-sul através da explosão, uma faixa branca-amarela se estendeu e cresceu para o norte a partir do zênite. A largura da região com listras brancas cresceu de alguns graus em alguns segundos para cerca de 5 a 10 graus em 30 segundos. O crescimento da região auroral para o norte foi pela adição de novas linhas se desenvolvendo de oeste para leste. As faixas aurorais branco-amarelas recuaram para cima do horizonte para o norte e cresceram para o sul e em cerca de 2 minutos as faixas branco-amarelas ainda tinham cerca de 10 graus de largura e se estendiam principalmente do zênite para o sul. Em cerca de dois minutos, a região do disco vermelho havia desaparecido completamente no oeste e estava desaparecendo rapidamente na porção leste do disco aéreo. Em 400 segundos, essencialmente todos os principais fenômenos visíveis haviam desaparecido, exceto possivelmente algum brilho vermelho fraco ao longo da linha norte-sul e no horizonte ao norte. Nenhum som foi ouvido que pudesse ser definitivamente atribuído à detonação. Fortes sinais eletromagnéticos foram observados na explosão, assim como perturbações significativas no campo magnético e correntes terrestres. (ATUALIZAÇÃO) Um relatório de 2006 descreveu as medições de partículas e de campo da cavidade diamagnética da Starfish e o fluxo beta injetado no cinturão de radiação artificial. [ 11 ] Essas medições descrevem a explosão de 0,1 milissegundos a 16 minutos após a detonação.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALA explosão ocorreu em 9 de julho de 1962, às 09:00:09 do Tempo Universal Coordenado (23:00:09 do dia 8 de julho de 1962, horário de Honolulu, numa altitude de 400 km. As coordenadas da detonação foram 16°28′N 169°38′W . [ 1 ] O rendimento real da arma chegou muito perto do rendimento do projeto, que várias fontes definiram em valores diferentes na faixa de 1,4 a 1,45 Mt (5,9 a 6,1 PJ ). A ogiva nuclear detonou 13 minutos e 41 segundos após a decolagem do míssil Thor do Atol Johnston. [ 5 ]

Starfish Prime aurora de Honolulu FONTE: Agência de Redução de Ameaças de Defesa do Governo dos EUA

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALA explosão liberou cerca de 10²⁹ elétrons na magnetosfera da Terra, [ 12 ] enquanto algumas das partículas beta energéticas seguiram o campo magnético da Terra e iluminaram o céu, outros elétrons de alta energia ficaram presos e formaram cinturões de radiação ao redor da Terra. Os elétrons adicionados aumentaram a intensidade dos elétrons dentro do cinturão de radiação natural interno de Van Allen em várias ordens de magnitude. [ 12 ] Houve muita incerteza e debate sobre a composição, magnitude e potenciais efeitos adversos da radiação presa após a detonação e três satélites em órbita baixa da Terra foram danificados. Estes incluíam TRAAC e Transit 4B . [ 13 ] A meia-vida dos elétrons energéticos era de apenas alguns dias. Na época, não se sabia que os fluxos de partículas solares e cósmicas variavam por um fator de 10, e as energias podiam exceder 1 MeV (0,16 pJ ). Nos meses que se seguiram, os cinturões de radiação artificiais causaram falha de seis [ 14 ], uma vez que a radiação danificou os seus painéis solares ou componentes eletrônicos, incluindo o primeiro satélite de comunicação de retransmissão comercial , o Telstar , bem como o primeiro satélite do Reino Unido, o Ariel 1. [ 15 ], os detectores do Telstar, TRAAC, Injun e Ariel 1 foram utilizados para medir a distribuição da radiação produzida pelos testes[ 16 ] e demonstraram que explosão havia criado um cinturão de elétrons. [ 17 ] Em 1968, foi relatado que alguns elétrons Starfish permaneceram na atmosfera por 5 anos. [ 18 ] e a precipitação radioativa foi menor do que a de outros testes acima do solo. Estimativas de impactos na saúde e excesso de mortes, incluindo câncer de tireoide, não foram relatadas pelos norteamericanos, mas por diversas agências de saúde da Terra foi relatado que o impacto geral de excesso de mortes foi entre 10.000 e 100.000 pessoas ao redor do Planeta.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULAPY5AALUm ano depois dos testes, os EUA e a URSS assinaram o Tratado de Proibição Parcial de Testes Nucleares , que proibiu todos os testes nucleares acima do solo. França e China continuaram os testes acima do solo por mais algumas décadas. [ 19 ]

FONTE: S Air Force 1352nd Photographic Group, Lookout Mountain Station - http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Dominic.html Imagem cortesia da Agência de Redução de Ameaças de Defesa do Governo dos EUA

REFERÊNCIAS REVISADAS EM 2018

1 Vittitoe, Charles N. (1 de junho de 1989).O EMP de alta altitude causou o incidente do poste de luz havaiano? (PDF)(Relatório).Sandia National Laboratories.Arquivado (PDF)do original em 23 de agosto de 2020. Recuperado em 15 de setembro de 2020.

2"Operação Dominic: 1962 – Ilha Christmas, Ilha Johnston, Pacífico Central" . nuclearweaponarchive.org . 3 de janeiro de 2005. Arquivado do original em 6 de agosto de 2020 . Recuperado em 15 de setembro de 2020 . A União Soviética havia revogado a moratória de fato de testes nucleares de 34 meses em 1º de setembro de 1961, iniciando uma série sem precedentes de testes nucleares atmosféricos.

3 Loadabrand, Ray L.; Dolphin, Lambert T. (1 de agosto de 1962). "Capítulo 1" (PDF) . Relatório Interino do Oficial de Projeto: Starfish Prime (Relatório). Comando de Campo, Agência de Suporte Atômico de Defesa. p. 2. DA 49-146-XZ-137. Arquivado do original (PDF) em 17 de janeiro de 2019 . Recuperado em 15 de setembro de 2020 . Testes nucleares anteriores em alta altitude: TEAK, ORANGE e YUCCA, além dos três disparos ARGUS foram mal instrumentados e executados às pressas. Apesar de estudos completos dos dados escassos, os modelos atuais dessas explosões são superficiais e provisórios. Esses modelos são muito incertos para permitir extrapolação para outras altitudes e rendimentos com qualquer confiança. Portanto, há uma forte necessidade, não apenas de melhor instrumentação, mas de mais testes cobrindo uma gama de altitudes e rendimentos.

4 Berkhouse, L.; Davis, SE; Gladeck, FR; Hallowell, JH; Jones, CB; et al. (1 de fevereiro de 1983)."Capítulo 7 – Fishbowl – Eventos de alta altitude"(PDF). Operação Dominic I–1962.Agência de Redução de Ameaças de Defesa.dtra.mil(Relatório). pp. 228–229. Arquivado dooriginal(PDF)em 13 de agosto de 2020. Recuperado em 15 de setembro de 2020.Uma quantidade substancial de detritos caiu sobre e na água ao redor da Ilha Johnston. Os nadadores da Equipe de Descarte de Explosivos e Demolição Subaquática da Marinha passaram 2 semanas recuperando detritos das águas da lagoa ao redor da ilha. Eles recuperaram aproximadamente 250 peças do sistema, algumas das quais estavam contaminadas com plutônio.

5 Dyal, P., Air Force Weapons Laboratory. Relatório ADA995428. "Operação Dominic. Fish Bowl Series. Experimento de expansão de detritos" . 10 de dezembro de 1965. p. 15. Recuperado em 17 de julho de 2010.

6 Michio Kaku; Daniel Axelrod (1987). Para vencer uma guerra nuclear: os planos secretos de guerra do Pentágono . Black Rose Books Ltd. p. 152. ISBN 978-0-921689-06-5.

7 Conca, James "As usinas nucleares podem resistir a ataques de pulso eletromagnético (EMP)" Forbes. Janeiro de 2019

8 Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Relatório ADA955411."Uma rápida olhada nos resultados técnicos do Starfish Prime". Agosto de 1962.

9 United States Central Intelligence Agency. Estimativa de Inteligência Nacional. Número 11-2A-63. "The Soviet Atomic Energy Program" Arquivado em 1 de maio de 2008, no Wayback Machine , p. 44.

10 Schwoch, James. Global TV: New Media and the Cold War, 1946–69 (Illinois, 2009). Web. Acessado em 19 de março de 2012.

11 Dyal, Palmer (2006). "Medidas de partículas e de campo da cavidade diamagnética Starfish". Journal of Geophysical Research . 111 (A12211): A12211. Bibcode : 2006JGRA..11112211D . doi : 10.1029/2006JA011827 .

12 Stassinopolous, EG (22 de abril de 2015)."The STARFISH Exo-atmospheric, High-altitude Nuclear Weapons Test"(PDF). NASA/Goddard Space Flight Center. Recuperado em 15 de fevereiro de 2024.

13 "Trânsito 4B - ID NSSDC: 1961-031A" . NSSDC da NASA.

14 "O 50º aniversário do Starfish Prime: a bomba nuclear que abalou o mundo" . Bad Astronomy . 9 de julho de 2012. Arquivado do original em 12 de agosto de 2022 . Recuperado em 21 de agosto de 2023 .

15 Early, James M. "Telstar I – Dawn of a New Age" . Museu de Engenharia, Comunicações e Computação do Sudoeste . Recuperado em 16 de setembro de 2008 .

16 "50 anos atrás, as comunicações se tornaram globais – entrevista com Walter Brown da Bell Labs" . NPR . 14 de julho de 2012 . Recuperado em 14 de julho de 2012 .

17 Ralph D. Lorenz, David Michael Harland (2005). Falhas em sistemas espaciais: desastres e resgates de satélites, foguetes e sondas espaciais . Springer. ISBN 0-387-21519-0.

18 Smallwood, Karl (15 de abril de 2015). "Aquela vez em que os EUA acidentalmente lançaram uma bomba nuclear no primeiro satélite britânico" . Hoje eu descobri . Gizmodo . Recuperado em 12 de setembro de 2015 .

19 Hess, Wilmot N. (setembro de 1964). The Effects of High Altitude Explosions (PDF) (Relatório). Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço . NASA TN D-2402 . Recuperado em 13 de maio de 2015 .

20 Brown, WL; Gabbe, JD (março de 1963). "A distribuição de elétrons nos cinturões de radiação da Terra durante julho de 1962, conforme medido pelo Telstar" . Journal of Geophysical Research . 68 (3): 607–618. Bibcode : 1963JGR....68..607B . doi : 10.1029/JZ068i003p00607 . Recuperado em 17 de junho de 2010 .

21 Em O Cinturão de Radiação e Magnetosfera .

22 "Nos 75 anos desde Hiroshima, os testes nucleares mataram milhares de pessoas" .

23 Revisão de dados iniciais sobre a taxa de mistura de massas de ar polares e tropicais

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