Вокруг Земли существуют огромные невидимые области, заполненные заряженными частицами высокой энергии. Они удерживаются магнитным полем планеты, а некоторые из них движутся почти со скоростью света.
Эти области называют радиационными поясами Ван Аллена. Обычно их считают опасностью: они способны повреждать спутники, поэтому инженерам и участникам космических миссий приходится учитывать их воздействие.
Однако ядерный физик Арег Данагулян из Массачусетского технологического института предложил использовать эти частицы в неожиданной роли — для поиска ядерного оружия, скрытого на околоземной орбите.
Идея основана на том, что внутренний радиационный пояс постоянно обстреливает спутники высокоэнергетическими протонами. Если внутри космического аппарата находится необычно большое количество урана, столкновения с протонами могут выбивать из его атомных ядер нейтроны.
Специальный детектор, летящий рядом, теоретически сможет зарегистрировать эти нейтроны. Их поток станет признаком того, что спутник перевозит значительный объём урана и, возможно, несёт ядерное устройство.
Мысль возникла у Данагуляна в 2024 году. Один из его студентов изучал нейтронную спалляцию — процесс, при котором частицы высокой энергии выбивают нейтроны из атомных ядер. Одновременно коллеги обсуждали угрозу появления российского спутника с ядерным устройством.
Учёный соединил эти две темы и задумался: если природный поток протонов уже существует, почему бы не использовать его как своеобразный сканер?
Проблема проверки космического пространства существует давно. Высотные ядерные испытания середины XX века показали, насколько разрушительным может быть взрыв на орбите. Он способен повредить спутники и заполнить околоземное пространство радиацией.
В 1967 году государства подписали Договор о космосе, запрещающий размещение ядерного оружия за пределами Земли. Но практического способа убедиться, что все страны действительно соблюдают это правило, до сих пор нет.
Работа Данагуляна пока представляет собой исследование осуществимости. Готового прибора или действующей системы учёные ещё не создали. Они лишь показали, что необходимая физика понятна, а многие нужные технологии уже существуют.
Нейтронную спалляцию регулярно используют в ускорителях частиц. С её помощью получают пучки нейтронов, которые затем применяют для изучения структуры материалов.
В космосе всё будет значительно сложнее. Детектору придётся находить слабый сигнал среди множества других частиц и определять, прилетели ли нейтроны именно от проверяемого спутника, а не от Земли или другого источника.
Кроме того, аппарат должен оказаться на нужной орбите в нужное время. Для создания такой системы потребуется одновременно учитывать ядерную физику, космическую погоду и механику движения спутников.
Данագулян также столкнулся с другой трудностью — высокой секретностью темы. По его словам, специалисты, занимающиеся контролем вооружений и ядерными технологиями, обычно могут делиться хотя бы частью информации. Но вопрос обнаружения ядерных устройств на орбите оказался практически полностью закрытым.
Несмотря на это, исследователь считает идею реализуемой. Его команда продолжает уточнять расчёты и надеется, что к работе подключатся другие физики и инженеры.
В перспективе страны, работающие в космосе, могли бы запускать специальные спутники-инспекторы. Они проверяли бы другие аппараты совместно с их владельцами или вели независимое наблюдение.
Полноценная система будет дорогой и технически сложной. Однако Данагулян уверен, что её можно построить. По его мнению, надёжный способ проверять отсутствие ядерного оружия на орбите необходим для безопасности космического пространства.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
