Jak se vyvíjejí nové atomové bomby, když je nemůžete nikde vyzkoušet? No, ony vlastně tak trochu vybuchují

  • Už to bude 32 let od posledního jaderného testu v USA
  • Termonukleární bomby ve skutečnosti tak trochu vybuchují i dnes
  • Rozpálí se na 100 milionů stupňů uvnitř komory velikosti domku

Letos na podzim to bude kulatých 32 let od posledního amerického jaderného testu Divider.

Ve středu, 23. září roku 1992 se brzy ráno naposledy otřásla země a kdesi hluboko v podzemní šachtě U3ml nevadské federální střelnice NNSS vybuchla relativně slabá nálož o síle 5 kt. Jen pro představu, atomová zkáza nad Hirošimou byla zhruba třikrát ničivější.

Místo posledního podzemního jaderného testu na mapách Googlu. Posuňte se na západ a uvidíte kužely mnohem větších explozí:

Termonukleární bojové hlavice jsou staré

Divider ukončil sérii podzemních explozí projektu Julin z let 1991 až 1992. Všechny ostatní totiž nadobro zastavila ratifikace Smlouvy o všeobecném zákazu jaderných zkoušek (CTBTO) o pár roků později.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Zkouška Divider: První snímek zachycuje situaci sekundu před výbuchem, druhý snímek krátce po explozi (terén uprostřed je mírně zvýšený) a třetí snímek poté, co dorazily seismické vlny k povrchu. Kamera je roztřesená a na ploše se zvedla mračna prachu

Díky CTBTO sice opadl strach z radioaktivního znečištění, atomové zbraně ale pochopitelně nezmizely, a tak se zrodil zcela nový problém. Technologicky zdaleka nejsofistikovanější a nejdražší zbraně světa jsou dnes svým způsobem vlastně muzejní exponáty.

Z čeho se skládá americká nukleární triáda

Zůstaňme v USA a podívejme se na oficiální propagační stránku America’s Nuclear Triad, která je součástí webu ministerstva obrany a docela barvitě vysvětluje, z čeho všeho se skládá tamní nukleární triáda – soustava strategických jaderných zbraní USA. O podobný systém usiluje také Rusko.

Klepněte pro větší obrázek
Americká nukleární triáda

1) 400 mezikontinentálních střel Minuteman III

Základem rychlého jaderného útoku jsou čtyři stovky mezikontinentálních balistických střel (ICBM). Jsou rozmístěné v pěti různých státech unie a stará se o ně více než desetitisícihlavý personál.

Propagační video minutemanů:

Stovky minutemanů prvního úderu doplňuje dalších padesát podzemních sil rozesetých po USA. Sice mají pomalejší náběh, ale zajišťují to, aby je nemohl případný protivník nejen všechny zničit vlastním útokem, ale vůbec odhalit a zaměřit.

Plným názvem LGM-30G Minuteman III váží dobrých 36 tun, vyrobil jej Boeing, po zážehu dosahuje nejvyšší rychlosti až 24 tisíc km/h a v nejvyšším bodě se dostane zhruba do 1 100 kilometrů nad zemský povrch – mnohem výše než ISS nebo třeba družice Starlink.

Klepněte pro větší obrázek
Minuteman III v mírumilovné pozici

To bohatě stačí k tomu, aby jeho bojové hlavice W78/W87 zasáhly cíl ve vzdálenosti více než 9,6 tisíc km (>6 tis. mil). Pokud kouknete na mapu, v dosahu je prakticky jakékoliv území všech historických rivalů na severní polokouli.

2) 14 „stealth“ ponorek třídy Ohio

Druhým pilířem triády jsou jaderné ponorky třídy Ohio, které právě teď plují světovými oceány, aktivní část flotily je totiž neustále v pohotovosti, aby nemohl protivník zjistit jejich pozici. Průměrné ohio je vždy 77 dnů na moři a 35 dnů v docích. Ponorky se proto ve službě neustále střídají a navzájem vykrývají servisní období.

Klepněte pro větší obrázek
Odpal střely Trident II D5 z ponorky třídy Ohio USS West Virginia

Každá ponorka může nést až 20 balistických střel Trident II D5 s několika bojovými hlavicemi W76/W88, které dokonají dílo. S ještě větším doletem přes 12 tisíc kilometrů a rychlostí okolo 29 tisíc km/h totiž už v závislosti na poloze ponorky zasáhnou libovolné místo na zemském povrchu.

Někdy ve 30. letech nahradí dosluhující ohia nové ponorky třídy Columbia.

3) 66 bombardérů B-52H a B-2A

Třetím a posledním pilířem americké jaderné triády je samozřejmě letectvo a podzvukové strategické bombardéry. Jejich páteří je 46 těžkých bombardérů B-52H Stratofortress. Mají sice už něco za sebou, sloužit ale budou přinejmenším do 40. let.

Klepněte pro větší obrázek
B-52H Stratofortress během přistání na základně Andersen na Guamu

Staré dobré bépadesátdvojky doplňují bombardéry B-2A Spirit. Sice unesou jen polovinu nákladu (18 tun), ale zase je chrání technologie stealth. Spirity postupně doplní a posléze nejspíše nahradí B-21 Rider.

Klepněte pro větší obrázek
B-2A Spirit poblíž Havajských ostrovů

Pro nás je každopádně podstatné, že po mezikontinentálních střelách a nevysledovatelných ponorkách shodí tato dvojka jaderné pumy nebo střely s plochou dráhou letu na zbývající obnažené cíle.

Nové nosiče, ale jen teoretické zbraně

Nukleární triáda má jednoho společného jmenovatele. Zatímco balistické střely, ponorky, i strategické bombardéry rok co rok na všemožných cvičeních dokazují, že vůbec fungují a umějí se přesunout z bodu A do bodu B, v případě samotných jaderných bojových hlavic je to vlastně jen čirá teorie, protože je (už) nemůže nikdo vyzkoušet.

A právě proto jsou poměrně staré a jejich číselné řady W7x a W8x mimo jiné označují období, ze kterých pocházejí – ze 70. a 80. let minulého století. Proboha, vždyť to je už padesát let!

Fungují ještě vůbec?

Aby měly USA jistotu, že klíčový pilíř jejich národní obrany vůbec funguje a většina minutemanů se nerozpadne ještě nad územím Ameriky a jejich spojenců, po ukončení podzemních jaderných testů vytvořilo ministerstvo energetiky program přezdívaný jako stockpile stewardship (správa zásob).

Klepněte pro větší obrázek
Když chcete po letech otestovat, jestli ten návratový modul Mk 21 pro jadernou nálož opravdu funguje, tak ho prostě... Zapálíte. Nezkoušejte doma!

Cílem „správy zásob“ je nejen udržování, ale i další rozvoj jaderných zbraní bez jejich ostrého zkoušení. V národních laboratořích Los Alamos, Sandia, Lawrence Livermore a na střelnici NNSS se proto v 90. letech na plný výkon rozběhly ty nejvýkonnější superpočítače planety a do kanceláří naběhlo bezmála třicet tisíc vědců, inženýrů a techniků.

Od té doby zkoumají třeba to, co se stane s návratovým modulem bojové hlavice, když na něj v laboratoři namíříte plamenomet. Není totiž vůbec jisté, jak se na jeho archaické elektronice podepsal zub času a bylo by věru nemilé, kdyby rozbuška iniciovala nevratný sled událostí už kdesi devadesát kilometrů nad zemským povrchem.

První mikrosekundy výbuchu simuluje laser

Zatímco taková Nvidia buduje fyzikálně věrnou simulaci světa Omniverse, ve které můžeme za drahý peníz cvičit umělou inteligenci a roboty, testovat pokrytí 5G a stavět celé virtuální fabriky, superpočítače federálního ministerstva energetiky provádějí v podstatě něco podobného s jadernými výbuchy.

Každá simulace je nicméně dostatečně věrná pouze při určitém informačním rozlišení. Stručně řečeno, ke cvičení robota stačí virtuální fabrika s několika málo polygony průměrné počítačové hry, nicméně k simulaci první mikrosekundy řetězové reakce potřebujeme mnohem přesnější data. No, a to už na řadu přichází laser.

Kovová komora s pecí a 100 miliony stupňů

A když řeknu laser, tak tím opravdu nemyslím červené ukazovátko za dva dolary z AliExpressu, ale bizarní ocelovou sféru o velikosti malého rodinného domku jménem Target Chamber.

Klepněte pro větší obrázek
Výstavba Target Chamber

Target Chamber je srdcem zařízení National Ignition Facility, které je zase součástí věhlasné laboratoře Lawrence Livermore. Jak už název napovídá, NIF je taková hodně velká a hodně drahá jaderná zápalka, ve které však hlavní roli nehraje škrtátko, ale 192 supervýkonných laserů na stěně sféry, jejichž paprsky jsou soustředěné do titěrného bodu poblíž stěny koule. Nachází se v něm hohlraum.

Klepněte pro větší obrázek
Rameno na svém konci drží maličkou laserovou pec – hohlraum

Hohlraum je německý slangový název pro maličkou rentgenovou cylindrickou troubu o velikosti jednotek milimetrů, která slouží pro zažehnutí termojaderné fúze. Lehký vodík potřebuje k fúzi zdaleka nejméně energie, a tak nacpeme troubu palivem z jeho izotopů deuterium a tritium, spustíme lasery a ty krátkým zábleskem rozpálí hohlraum na tři miliony stupňů Celsia.

Klepněte pro větší obrázek
Termonukleární reakce laserem snadno a rychle: 1) Ohřátí paliva laserem – na povrchu se vytvoří plazma 2) Plazma funguje jako raketový motor, který stlačuje palivo 3) Hustota a teplota paliva vzrostla nad kritickou mez 4) Zážeh termonukleární reakce

Povrch nebohého těstíčka z vodíkového paliva se okamžitě promění v rozžhavenou plazmu, která zafunguje jako zapálený raketový motor a stlačí vodík do středu takovým způsobem, že jeho hustota 20× překoná olovo, teplota vzroste až na sto milionů stupňů Celsia a mezi jádry atomů se spustí termonukleární reakce.

Miniaturní vodíková bomba, která může vybuchovat i v roce 2024

Hohlraum není ve své podstatě nic jiného než taková titěrná vodíková bomba, a tak byť má NIF hromadu uživatelů, kteří mohou zkoumat, co se odehrává při tlaku sto miliard atmosfér a teplotách vyšších, než má jádro Slunce, je to především klíčový aparát pro už zmíněný program stockpile stewardship.

Klepněte pro větší obrázek
A takhle to vypadá pod termokamerou. Zážeh šestimilimetrového hohlraumu, 7. února 2016. Právě sledujete miniaturní termonukleární výbuch iniciovaný dvěma stovkami soustředěných laserů 

Vědci změří mikrovýbuch armádou čidel, nakrmí daty superpočítače a s mnohem vyšší přesností nasimulují, jak se zachová skutečná a mnohonásobně větší termonukleární zbraň i bez jejího odstřelu zhruba sto kilometrů severozápadně od kasin v Las Vegas.

Právě díky tomuto maličkému zažehnutému Slunci a dalším laboratořím se nakonec mohla Amerika před lety vrhnout i do něčeho opravdu troufalého.

Ponorky dostanou nové hlavice W93

Jak už jsme si vysvětlili v úvodu, jedním z nejděsivějších elementů americké nukleární triády jsou ponorky třídy Ohio. Na rozdíl od podzemních sil jsou totiž mobilní, vyzbrojené technologií stealth a neustále v akci. Nikdy se prostě nestane, že by všech čtrnáct plavidel vyčkávalo na svých mateřských základnách, kde je za pár dolarů vyfotí kdejaká komerční družice.

Jenže ohia nám stárnou – světové oceány křižují už od roku 1981 –, a tak je snad někdy ve třicátých letech nahradí nová třída Columbia. V souvislosti s postupnou obměnou flotily se nicméně počítá i s modernizovanými balistickými střelami, které by měly nést novou generaci bojových hlavic W93. O celé problematice si můžete přečíst třeba v článku na webu věhlasné laboratoře Los Alamos.

První nová atomová zbraň bez jediného testu

Výše jsme si vysvětlili, že byť se v průběhu času jaderné zbraňové systémy servisují a vylepšují (program stockpile stewardship), samotné hlavice jsou do jisté míry pozůstatkem studené války, protože je na rozdíl od kdejakého dělostřeleckého granátu nemůžeme v praxi vyzkoušet na nejbližší střelnici za domem. Proto ten starý design W7x a W8x ze 70. a 80. let minulého století, kdy se ještě vodíkem, plutoniem a uranem bouchalo jako v Česku na Silvestra.

Klepněte pro větší obrázek
Bojové hlavice W87 v návratových modulech

W93 sice bude ze stejného důvodu taktéž vycházet ze základního a vlastně děsně starého nukleárního designu (ani NIF a superpočítače nemohou otestovat vše), nicméně to bude zároveň první americká strategická atomová bomba, kterou nejen že nikdo nepoužije v boji (doufejme), ale ani nevyzkouší, jestli opravdu funguje.

Bude to první nová bojová hlavice takového významu, která dostane razítko možná čtyřicet let poté, kdy explodovalo cokoliv podobného z arzenálu USA. A tedy hlavice, která se velkou měrou zrodí ve virtuálním světě simulací na superpočítačích, jenž patří i podle žebříčků TOP500 k těm nejrychlejším strojům planety.

Diskuze (33) Další článek: Na Floridě spadl na dům objekt, který by mohl pocházet z Mezinárodní vesmírné stanice

Témata článku: , ,