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美国神盾局:06.一场虚惊

 星光闪亮图书馆 2019-02-17

美国神盾局:06.一场虚惊.mp3 来自科学史评话 23:15

上文书说到高级预研局主导的核试验在太空里进行,连发了三颗核弹。就为了在太空里制造一个高能粒子云。其实就等于是人为制造了一个小规模的范艾伦辐射带。但是实验结果不令人满意,效果比较差,高能粒子云团存在时间很短,而且浓度也不够,不能像一把伞一样挡住来自苏联的导弹。但是这次实验也不是完全没有收获。那就是验证了核弹爆炸会有极其强大的电磁辐射。

核爆炸有5种显著的杀伤效应,首先是强烈的辐射,不管是伽马射线还是x射线,还是可见光,第二种是冲击波,第三种是高温,核弹爆炸可以达到上亿度的高温。第四是放射性污染,第五种就是电磁辐射。

约翰斯顿岛核试验

1962年,美国在约翰斯顿岛上空40公里处进行核试验,结果在距离暴心1300多公里的夏威夷岛上,几百个防盗铃误响,几十条街道的路灯故障,短波通信中断,雷达出现故障,供电系统保险丝烧断,电子元件烧坏,引起一大堆电器失灵。飞在空中负责观察核试验的KC135侦察机也受了影响,好在当时晶体管用的还不算多,没出大问题。

现在很多国家发明了电磁脉冲弹,就是专门对付电子设备的,对人畜倒是无害。过去必须要用核爆炸的方式,现在只要常规炸药爆炸就能做到。不过这都是最近在出现的,当年没有这玩意儿。

不管怎么说,艾森豪威尔总统最后还是拍板决定和苏联人谈判暂停核试验。双方技术专家层面的谈判已经确认了相互核查的技术手段。只要是爆炸威力超过1000吨TNT的地面核试验,就能被地震台网发现,超过5000吨的地下核试验也能被发现。泰勒当然是主战派,他不主张停止核试验。他提出,假如进行小于1000吨TNT级别的核试验,对方就发现不了。他相信,对方也会钻这个空子的。

大家明白吗?美苏双方处于一种囚徒困境之中,那就是不管对方如何,反正我是不能停止核试验的,双方假如都不愿意改变策略,那就是所谓的纳什均衡。美苏两国是彻底掉进坑里了。

美国人一直在寻找一种对付苏联洲际导弹来袭的方法。比如用导弹打掉对方的来袭的导弹。美国早就发现,靠高射炮来打对方的喷气式飞机是根本不够用的,必须用防空导弹系统来对付对方的轰炸机。

奈基系列导弹

美国人当时的王牌防空导弹是奈基系列。奈基系列导弹甚至配备了核弹头。因为当时导弹的精度是很低的。假如对方的导弹来袭,奈基导弹发射升空去拦截,可惜精度太差,离对方好远呢,根本没拦住。没关系,反正核弹头的爆炸威力惊人,离得远照样炸到你。这种办法属于大力出奇迹。对手苏联也是这么想的,最早的橡皮套鞋弹道导弹拦截系统也有用核战斗部的版本。

橡皮套鞋拦截系统使用的A350拦截导弹

北约组织给苏联武器系统起的外号都不太好听。苏联保密非常严格,导弹的型号叫什么,美国人不知道,只能自己给苏联导弹起外号。比如地对空导弹,美国人用SA(surface to air)编号。后来叫顺嘴了,就叫成Sam了。大名鼎鼎的萨姆导弹就这么叫开了。苏联人研发了第一代弹道导弹防御系统A-35,自己的代号叫“小羚羊”,北约的代号叫“橡皮套鞋”,反正是不太好听啊。

对于弹道导弹防御系统来讲,只有导弹是不够用的,需要一整套预警系统。美国和加拿大联合设立了北美防空司令部。在北极沿岸设立了一大群雷达站,死盯着从北极地区飞过来的可疑物。他们在格陵兰岛设立了一个雷达站,代号叫“J”。这个雷达站距离北极只有1500公里,一年里有9个月是冬天,被冰雪覆盖。在这9个月里面,有4个月是极夜,太阳根本就不露面,月亮偶尔从地平线上冒出来。

图勒空军基地附近的大型预警雷达站(J-site)

就在这个千里冰封的苦寒之地,美国人在这里建立了现代化的大型雷达站。可以看到3000英里之外的目标。电力就来自海里的那艘军舰,这艘船提供的电力足够1.5万普通家庭使用的。这艘船的燃油发电机散发出了很大的热量,哪怕天寒地冻,船周围的海水也是不会结冰的。

这个基地有200多人,他们90%的时间很无聊,10%的时间很恐惧。他们生怕看到苏联发动核打击,一旦核打击来临,也就意味着他们在美国的家人很可能就要遭殃了。就在1960年10月5号,J雷达站进入了全天候执勤模式的第三天,下午3:15,雷达报警器亮起了红灯。

雷达警戒规则分为5级,一级警戒,要通知部队严密警戒。2级警戒就需要准备转移,事态已经比较严重了。到3级警戒,需要向美国参联会和加拿大参谋部报告。毕竟北美防空司令部是两国合作的机构。还要通知内布拉斯加州奥马哈的战略空军司令部。到了第4级,那就麻烦大了,战略轰炸机马上升空,洲际导弹蓄势待发。各地准备好迎接核打击。到了5级警戒,那核导弹就已经打过来了,快到头上了。所以,J雷达站的人马上给防空司令部的司令打电话,但是司令正在飞机上,于是他就找了副司令。就在此时此刻,警报提升到了5级,看来事儿闹大了。副司令是加拿大人,他听到消息以后。问了一句话:“赫鲁晓夫还在纽约吗?”。

一句话点醒梦中人,大家开始冷静下来了。查找雷达信号的来源,查找信号的异常之处。

赫鲁晓夫怎么会在纽约呢?赫鲁晓夫宣布参加1960年的联合国大会。此时此刻,他人应该在纽约呢。去年他访问美国的时候,曾经引起了轰动。美国人都想来看看这个来自乌克兰的苏共中央第一书记。不过刚到机场就闹出了尴尬的一幕,机场的梯子不够高。够不着飞机的机舱,赫鲁晓夫下不来了。最后还是想办法用飞机上的逃生梯下到美国人的登机梯上,这才解决问题。主要原因是赫鲁晓夫乘坐的图波列夫114客机是由图95轰炸机改造的。

图波列夫114型客机是从图95轰炸机改造而来的,8只对转螺旋桨是最大的特点

这架飞机别看是螺旋桨飞机,飞的比很多喷气式飞机都快。这架飞机的最大特点就是拥有8个大螺旋桨。因为螺旋桨的直径很大,起落架必须加高。结果就导致机翼必须抬高,机身也就跟着抬高。于是赫鲁晓夫就下不来了。一般的机场梯子都不够长。这是去年1959年的事情,今年赫鲁晓夫打算坐飞机去美国,哪知道飞机出了问题,赫鲁晓夫不得不坐船去了纽约。

就在这一次联大会议上,赫鲁晓夫又闹出了一件轰动事件,那就是拿着皮鞋敲桌子。但是这次事件没有留下影像记录,导致事情的真相变得众说纷纭。有人说赫鲁晓夫没拿皮鞋敲桌子,这都是西方媒体的污蔑。但是这总不是空穴来风吧。有人说赫鲁晓夫是抡着皮鞋瞎比划来着,没敲。有人也奇怪,赫鲁晓夫到底用的是谁的鞋啊。据说是他把旁边别的领导人的鞋给撸下来了。后来赫鲁晓夫自己出回忆录的时候说是用自己的鞋敲的。反正大家都知道了,赫鲁晓夫是个粗鲁的,没有教养的秃子。

赫鲁晓夫的这张照片后来被人在手上添加了一只鞋

那么好了,假如此时此刻苏共中央第一书记尼基塔·赫鲁晓夫正在纽约开会。他当然不是一个人来的,会跟着一个庞大的代表团,还有外长葛罗米柯等等一大群人呢。苏联敢下死手把自己的领导人都连锅端吗?美国人和加拿大人脑子凉快下来了,尽管不能把苏联人往好里想,但是也不能把他们往坏里想啊,大家都是人,都有底线的。

于是前方的J雷达站开始寻找这个信号的来源。高级研究计划局研发的雷达系统号称能看3000英里,大约是4800公里的样子。一般来讲,对方导弹从北极上空飞过来,回波信号应该是延迟1/8秒。可是雷达发现的这个目标的回波信号延迟长达75秒,而且面积很大。这到底是个什么目标啊?

终于有人想起来应该到外面去看一看,只见大月亮从地平线上缓缓升起来。看来都是月亮惹的祸啊。这个谜底终于揭开了,在12月7号,这个消息向大家做了通报,大家虚惊了 一场。他们接收到的是月球的回波信号。他们以为这个雷达只能探测4800公里,没想到这个雷达居然能接收到38万公里之外的回波信号。当时的IBM计算机系统没考虑到这个情况,于是计算出了错误。居然报告有1000个导弹来袭。难怪美国人吓坏了。

尽管美国部署了奈基导弹,还配备了核战斗部。但是这种导弹对付一颗来袭的洲际导弹还算马马虎虎,假如要对付一大堆导弹,那就没辙了。况且大家已经开始研究多弹头技术。美国人发现,他们根本没办法防御大批的来袭导弹。高级研究计划局花了1亿美元来研发这一套早期预警系统。那年头的1亿美元,那老值钱了。但是他们仍然感觉不安全。主要是因为导弹来得太快。高级预研局的局长约克要求手下计算一下苏联导弹来袭的总时间。

不算不知道,一算吓一跳。导弹的发射全程分为3个阶段,首先是起飞段,然后就是中段,最后是末段。起飞段耗时大概300秒左右,也就是5分钟时间。其中包括火箭在发射台上点火,逐渐调整姿态,飞出大气层。所谓中段就是导弹在大气层之外走的那段抛物线,耗时1200秒,大约是20分钟时间。第三个阶段也就是末段,导弹重新进入大气层,对着目标一头扎下去,耗时大概也就90~100秒。如此算来,只要27分钟时间,华盛顿就已经没了,灰飞烟灭了。怎么办呢?高级研究计划局不得不求助于美国最神秘的民间科学家组织。这个组织和国防部高级预研局的关系是非常复杂的。

当时美国的一些参加过137号工程的科学家们聚到了一起。他们打算组织一个民间的智库,完全就是为高级预研局服务的。这些科学家想来想去给自己的组织起了个名字叫做”杰森“,这是古希腊神话里的一个英雄的名字,希腊语和拉丁语都叫”伊阿宋“,就是他千辛万苦找到了金羊毛,英语里面叫杰森。这个组织在日后的岁月之中对高级研究计划局的影响远超其他的科学家组织。

汤斯和他的实验装置

杰森科学家之中就有著名科学家汤斯。这个汤斯可是个了不起的人物。当时他的研究方向是微波辐射。要想获得频率非常高的微波在当时是比较困难的。在1951年的一个早晨,汤斯在公园门口的长凳上想到了一个绝妙的方法,过去高频无线电波都是用振荡电路来获得的,可是某些分子的振动频率就恰好在微波波段,为什么不利用分子振动来获得高频微波呢?

对于氨气分子来讲,在特定的条件下发射出的微波波长恰好是1.25厘米。用能量泵把一大堆的氨分子提升到激发态,假如有频率和氨分子震荡频率相同的微波通过。那么就像扣动扳机一样,那些被拉升到激发态的氨分子将会以微波的形式释放出能量。而且释放出的微波频率是齐刷刷的一致。拥有品质非常好的相干性。一束很弱的微波会激发出一束比较强的微波,假如让微波来回通过氨气分子,乖乖不得了,信号被大大增强了。

汤斯在公园的长凳上前思后想,把要点全都记在了一只信封的背面。这也算是物理学史上的一个传奇故事了。汤斯和别人合作做了这个实验,他们果然成功了。这就是所谓的微波激射,也叫激微波。

我们知道电磁波和光本来就是一码事,这个原理可以用在光波波段,汤斯后来和肖洛联手写了这方面的论文,他们认为用固体代替气体也是可以的,这算是一个理论前瞻吧。

第一只红宝石激光器

受到汤斯成功的鼓舞,梅曼的实验小组打算在光波波段实现这种受激辐射。他们用一根红宝石棒,两端磨平,用环形闪光灯管围着这根红宝石棒,当闪光灯闪光的一瞬间,红宝石棒发射出了一束红色的光。这就是人类发射出的第一束激光。我们现在已经离不开激光了,光纤宽带全靠它了。

其实汤斯想到的这个受激辐射原理的应用范围远比我们想象的要广,比如说原子钟就是根据汤斯的想法搞出来的。而且还可以依照这个原理来制作高灵敏度的微波放大器。地面发射到金星再反射回来的微弱信号都可以被这种放大器分辨出来。

汤斯的成就是很了不起的。汤斯1964年和别人分享了诺贝尔奖,肖洛是他的妹夫,1981年和其他人分享了诺奖。他也是杰森科学家之一。杰森科学家这个组织还得到了高级预研局的大力支持。本来嘛,要想研究国防方面的项目,必须有接触机密信息的许可。必须有官方的支持才行。有了研究计划局的支持,这些科学家都拿到了很高的保密等级,可以接触某些绝密资料。

研究计划局的局长打算带着几个高级项目经理去参加杰森科学家们的会议,当他向汤斯提出来的时候,汤斯一口拒绝了,差点儿把局长的鼻子给气歪了。哪有这么得罪金主的人啊!他们的唯一顾客就是研究计划局。有这么得罪上帝的吗?那又如何,人家还就这么干了。

预知后事如何,下回再说……


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