[科普中国]-核爆炸探测

简介

核爆炸在产生强烈的冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲的同时，所伴随产生的次声波、地震波和地磁扰动等物理现象，可作为探测核爆炸的信息源。核爆炸探测，可分为近区探测（距爆心几十千米至1000千米）和远区探测（距爆心1000千米以外）。近区探测，由于距离近，信号强，特征明显，信噪比高，因而易于识别和接收。远区探测，由于距离远，传播中受到介质扰动和不均匀性吸收等因素的影响，使信息畸变，强度减弱，信噪比降低，因而识别和接收都比较困难。

自20世纪50年代以后，有关各国研究和采用的核爆炸探测方法有：次声波、电磁脉冲、地震波和放射性同位素等探测法。这些方法各有所长，可互为补充，互相验证。用计算机对探测的信息进行综合分析处理，可大大提高核爆炸探测工作的效率和准确性。核爆炸探测除在地面进行外，还可利用飞机和人造地球卫星等航天器在空中进行。空中探测具有可视距离远、背景干扰小等优点。特别是利用人造地球卫星对核爆炸进行空中摄影、测量γ射线和核爆光辐射特征等，以获取核爆炸参数，日益受到一些国家的重视。

主要方法次声波探测法通过测定次声波探测核爆炸。大气层内核爆炸是一个巨大的脉冲声源，典型的大气层内核爆炸约有50%的能量转化为冲击波，它在传播过程中又蜕变为次声波，传播速度约1200公里/小时，周期约为零点几秒至几百秒。一次核爆炸的次声波波群持续时间可达几十分钟。核爆炸次声波的干扰源有火山爆发、流星爆炸、大型化学爆炸和飓风等，其中主要是飓风的干扰。利用微气压计可记录到核爆炸次声波信息，以其波形特征可反映核爆炸的多种参数；采用合适的布站，可定出爆点的位置。次声波的波形稳定，传播距离远，易于识别和接收，探测设备简单可靠。这种探测法的缺点是反应速度慢。

电磁脉冲探测法通过接收电磁脉冲波来探测核爆炸。一次中等威力的空中或地（水）面核爆炸，爆区的电磁脉冲场强约达105伏/米,依爆炸方式不同而有差异。地面核爆炸时场强最大，距地面4～7公里空中核爆炸时场强最小，再向上又接近地面核爆炸时的场强。核爆炸电磁脉冲波的频谱较宽，从几赫至几百兆赫；波形持续时间约数百微秒。由于大地-电离层的滤波作用,在远区，频谱集中在100千赫以下,主频谱分布在10～30千赫之间。主要干扰是自然闪电，给探测工作带来一定困难。利用专用接收设备和适当的布站，可获取核爆炸电磁脉冲波形和爆点位置等项参数。这种探测法反应迅速，分辨率高。

地震波探测法通过接收地震波来探测核爆炸。核爆炸时所产生的冲击波有一部分能量转化为地震波，以弹性波的形式向外传播。水下核爆炸转化为地震波的能量最大，地下核爆炸次之，地面和空中核爆炸最小。地震波在大多数岩石中传播的速度约6公里/秒,周期在20秒左右。主要干扰是自然地震。利用拾震器和记录仪组成探测站，可收到核爆炸地震波信号，单站即可确定核爆炸位置。这种探测法对地（水）下核爆炸敏感，是探测地（水）下核爆炸的主要方法。但是对站阵选址的要求较为严格。

放射性同位素探测法通过收集放射性碎片进行化学分析来探测核爆炸。核爆炸时产生大量的多种放射性同位素,随爆炸烟云上升，飘散在空中,降落到地面。利用专用仪器在空中或地面取样和进行化学分析，可获取核爆炸和核装料的某些参数。这种方法对探测核爆炸的发生可信度高，提供信息较多，但受气象条件影响较大，取样所需时间较长。

其他核爆炸探测除在地面进行外，还可利用飞机和人造卫星等航天器（见军用航天器）在空中进行。空中探测具有可视距离远、背景干扰小等优点。特别是利用人造卫星对核爆炸进行空中摄影、测量γ射线和核爆光辐射特征等，以获取核爆炸参数，日益受到一些国家的重视。

探测系统军用探测系统系指为了特定的军事需要而设制的核爆炸探测系统，其探测距离较远，一般使用于军、师范围内，大都要求自动化和机动化。
70年代，美国通用电气公司为适应战术核作战条件下的需要，依据电磁脉冲、光辐射和地震波法设置了能同时自动探测核爆炸四个参数(当量、距离、方位、炸高)的核爆炸探测和定位系统。系统重35公斤，最大探测距离20 0公里，误报率每年小于1。同年代，法国的森特拉公司也为武装部队研制了一种核爆炸探测个中心处理站和8个探测站所组成。每个探测站均可测出爆时、当量及有无落灰等数据，最后将结果传送到中央处理站。一旦通信被破坏，每个探测站均可贮存50次以内的核爆炸信息，并当通信恢复时将存贮的信息传送出去。一名探测员位于中央处理站，即可利用显示终端确定系统的工作状态，并启动探测站进行工作。

另据美国陆军1981-1984财年研究计划纲要报导。美军正在研制GEONDS地面核电磁脉冲和光学法核爆炸探测系统。该项计划于19 82财年开始，预计于1986财年完成。采用此类系统可向军、师司令部自动提供有关核爆炸当量、方位及有无落灰沉降等参数据。

民防监测系统系指为了民防的需要而设置的核监测报知网，其监测报替手段主要是简易核爆炸观测器材和通信器材等。一些技术发达国家，如美、苏、联邦德国、英、法、加拿大等都已建立起了相当完善的监测报替体系，在体系中包括有数量众多、分布广泛的报警哨和观测哨。在发生核袭击时，它们可以及时发出报警信号，并通过有线、无线通信和电视转播系统向各民防部门报警。

例如，美国的全国民防报替体系中包括科罗拉多。斯普林斯和沃尔尼两个国家报警中心。此外，还设有数量众多的报警哨。其中设在民防区的有10个，设在各州的有50个，设在有关国家机构中的有20 00多个。报警中心和报警哨采取昼夜值班工作制。为了能将通告转达给居民，美国广泛采用无线电和电视转播系统，该系统大约包括3000多个无线电台和电视台。

苏联和东欧各国也通过相应的行政组织系统组织报警勤务。在苏联，国内广泛建立的观察哨，观察哨通常由目标、地区和城市民防指挥部，以及民防勤务部门或军事分队派遣。观察哨的重要设备之一就是用来快速标定核爆炸方位用的成套工具，其中包括方位标图板、量角器，指北针以及照明装置等。1