Estrella de mar prima

Starfish Prime fue una prueba nuclear a gran altitud llevada a cabo por Estados Unidos, un esfuerzo conjunto de la Comisión de Energía Atómica (AEC) y la Agencia de Apoyo Atómico de Defensa . Fue lanzada desde el atolón Johnston el 9 de julio de 1962 y fue la mayor prueba nuclear realizada en el espacio exterior , y una de las cinco realizadas por Estados Unidos en el espacio.

Un cohete Thor , que transportaba una ojiva termonuclear W49 (diseñada en el Laboratorio Científico de Los Alamos ) y un vehículo de reentrada Mk. 2 , fue lanzado desde el atolón Johnston en el océano Pacífico, a unos 1450 km (900 millas ) al oeste-suroeste de Hawái. La explosión tuvo lugar a una altitud de 400 km (250 millas) , sobre un punto situado a 31 km (19 millas ) al suroeste del atolón Johnston. Tuvo una potencia de 1,4 Mt (5,9 PJ ) . La explosión se produjo a unos 10° sobre el horizonte, vista desde Hawái, a las 23:00, hora de Hawái. ^{[ 1 ] : 3}      

La prueba Starfish fue una de las cinco pruebas a gran altitud agrupadas como Operación Fishbowl dentro de la Operación Dominic , una serie de pruebas iniciadas en 1962 en respuesta al anuncio soviético del 30 de agosto de 1961 de que pondrían fin a una moratoria de tres años sobre las pruebas. ^{[ 2 ]}

En 1958, Estados Unidos había completado seis pruebas nucleares a gran altitud que produjeron muchos resultados inesperados y plantearon muchas preguntas nuevas. Según el Informe Provisional del Oficial de Proyecto del Gobierno de EE. UU. sobre el proyecto Starfish Prime: ^{[ 3 ]}

Las pruebas nucleares a gran altitud anteriores ( YUCCA , TEAK y ORANGE ), además de las tres explosiones de ARGUS , contaron con instrumentación deficiente y se ejecutaron con precipitación. A pesar de los exhaustivos estudios de los escasos datos disponibles, los modelos actuales de estas explosiones son imprecisos y provisionales. Estos modelos presentan demasiada incertidumbre como para permitir una extrapolación fiable a otras altitudes y potencias. Por lo tanto, existe una gran necesidad, no solo de una mejor instrumentación, sino también de realizar más pruebas que abarquen un rango diverso de altitudes y potencias.

La prueba Starfish se planeó originalmente como la segunda de la serie Fishbowl, pero el primer lanzamiento ( Bluegill ) se perdió debido al equipo de seguimiento por radar y tuvo que ser destruido en vuelo. ^{[ 4 ] : 247}

El primer intento de lanzamiento del misil Starfish, el 20 de junio, también fue abortado en pleno vuelo, esta vez debido a una falla en el vehículo de lanzamiento Thor . El misil Thor siguió una trayectoria normal durante 59  segundos; luego, el motor del cohete se detuvo y el misil comenzó a desintegrarse. El oficial de seguridad del campo de tiro ordenó la destrucción del misil y la ojiva. El misil se encontraba a una altitud de entre 9100 y 10700 metros (30 000 y 35 000 pies ) cuando fue destruido. Partes del misil y cierta contaminación radiactiva cayeron sobre el atolón Johnston , la cercana isla Sand y el océano circundante. ^{[ 4 ]} 

El 9 de julio de 1962, a las 09:00:09 hora universal coordinada (23:00:09  del 8 de julio de 1962, hora de Honolulu ), se detonó la prueba Starfish Prime a una altitud de 250 millas (400 km) . Las coordenadas de la detonación fueron 16°28′N 169°38′W / 16.467°N 169.633°W / 16.467; -169.633 . ^{[ 1 ] : 4} El rendimiento real del arma se acercó mucho al rendimiento de diseño, que varias fuentes han establecido en diferentes valores en el rango de 1,4 a 1,45 Mt (5,9 a 6,1 PJ ) . La ojiva nuclear detonó 13 minutos y 41 segundos después del lanzamiento del misil Thor desde el atolón Johnston. ^{[ 5 ]}     

Starfish Prime provocó un pulso electromagnético (EMP) mucho mayor de lo esperado, tan grande que desajustó gran parte de la instrumentación, dificultando enormemente la obtención de mediciones precisas. El pulso electromagnético de Starfish Prime también hizo públicos estos efectos al causar daños eléctricos en Hawái, a unos 1450 km (900 millas) del punto de detonación, dejando fuera de servicio unas 300 farolas, ^{[ 1 ] : 5} activando numerosas alarmas antirrobo y dañando un enlace de microondas de una compañía telefónica . ^{[ 6 ]} Los daños causados ​​por el EMP al enlace de microondas interrumpieron las llamadas telefónicas desde Kauai a las demás islas hawaianas . ^{[ 7 ]} 

Se lanzaron un total de 27 pequeños cohetes desde el atolón Johnston para obtener datos experimentales de la detonación de Starfish Prime. Además, se lanzó un gran número de instrumentos a bordo de cohetes desde Barking Sands , Kauai, en las islas hawaianas. ^{[ 8 ]}

Un gran número de buques y aeronaves militares de Estados Unidos operaban en apoyo de la Operación Starfish Prime en la zona del atolón Johnston y en toda la región cercana del Pacífico Norte.

Algunos buques y aeronaves militares también se ubicaron en la región del Océano Pacífico Sur cerca de las Islas Samoa . Esta ubicación se encontraba en el extremo sur de la línea del campo magnético terrestre desde la posición de la detonación nuclear, un área conocida como la "región conjugada sur" para la prueba. Un buque de expedición científica no invitado de la Unión Soviética estaba estacionado cerca del Atolón Johnston para la prueba, y otro buque de expedición científica soviético se encontraba en la región conjugada sur cerca de las Islas Samoa. ^{[ 9 ]}

Después de la detonación de Starfish Prime, se observaron auroras brillantes en el área de la detonación, así como en la región conjugada sur al otro lado del ecuador de la detonación. Según uno de los primeros informes técnicos: ^{[ 8 ]}

Los fenómenos visibles debidos a la explosión fueron generalizados y bastante intensos; una zona muy extensa del Pacífico quedó iluminada por las auroras boreales, desde el extremo sur del área conjugada magnética sur ( Tongatapu ) pasando por la zona de la explosión hasta el extremo norte del área conjugada norte ( French Frigate Shoals )... Al anochecer, después de la explosión, se observó dispersión resonante de la luz del litio y otros restos en Johnston y French Frigate Shoals durante muchos días, lo que confirmó la presencia prolongada de restos en la atmósfera. Un efecto secundario interesante fue que la Real Fuerza Aérea de Nueva Zelanda se vio facilitada en las maniobras antisubmarinas por la luz de la bomba.

Estos efectos aurorales fueron anticipados en parte por Nicholas Christofilos , un científico que anteriormente había trabajado en las pruebas nucleares a gran altitud de la Operación Argus .

Según el veterano atómico estadounidense Cecil R. Coale, ^{[ 10 ]} algunos hoteles en Hawái ofrecieron fiestas de "bombas arcoíris" en sus azoteas para Starfish Prime, contradiciendo algunos informes de que la aurora artificial fue inesperada.

"Un 'Echeje rápido' a los resultados técnicos de Starfish Prime" (agosto de 1962) afirma: ^{[ 8 ]}

En Kwajalein , a 2600 km (1600 millas náuticas) al oeste, una densa capa nubosa se extendía a lo largo del horizonte oriental hasta una altura de 5 u 8 grados. A las 09:00 GMT, un brillante destello blanco atravesó las nubes, transformándose rápidamente en una esfera verde de radiación que se expandía hacia el cielo despejado por encima de la capa nubosa. De su superficie surgieron grandes dedos blancos, semejantes a nubes cirrostratos, que se elevaron hasta los 40 grados sobre el horizonte en amplios arcos que descendían hacia los polos y desaparecieron en segundos, siendo reemplazados por espectaculares anillos concéntricos, similares a cirros, que se desplazaban desde la explosión a una tremenda velocidad inicial, deteniéndose finalmente cuando el anillo más externo se encontraba a 50 grados sobre la cabeza. No desaparecieron, sino que persistieron en un estado de quietud congelada. Todo esto ocurrió, a mi juicio, en 45 segundos. Cuando la luz violácea se tornó magenta y comenzó a desvanecerse en el punto de explosión, un brillante resplandor rojo comenzó a desarrollarse en el horizonte, en una dirección de 50 grados al norte del este y simultáneamente 50 grados al sur del este, expandiéndose hacia adentro y hacia arriba hasta que todo el cielo oriental se convirtió en un semicírculo rojo intenso y opaco, de 100 grados de norte a sur y a medio camino del cenit , ocultando algunas de las estrellas menores. Esta condición, intercalada con enormes arcoíris blancos, persistió durante no menos de noventa minutos.

En el instante cero en Johnston, se produjo un destello blanco, pero tan pronto como uno pudo quitarse las gafas, no había luz intensa. Un segundo después del disparo, se observó un disco rojo moteado directamente sobre nuestras cabezas, que cubría el cielo hasta aproximadamente 45 grados desde el cenit. En general, la región roja moteada era más intensa en las porciones orientales. A lo largo de la línea magnética norte-sur a través del estallido, una franja blanco-amarilla se extendió y creció hacia el norte desde cerca del cenit. El ancho de la región de franjas blancas aumentó de unos pocos grados a los pocos segundos a unos 5-10 grados en 30 segundos. El crecimiento de la región auroral hacia el norte se produjo por la adición de nuevas líneas que se desarrollaban de oeste a este. Las cintas aurorales blanco-amarillas retrocedieron hacia arriba desde el horizonte hacia el norte y crecieron hacia el sur, y aproximadamente a los 2 minutos, las bandas blanco-amarillas todavía tenían unos 10 grados de ancho y se extendían principalmente desde cerca del cenit hacia el sur. Aproximadamente a los dos minutos, la región del disco rojo había desaparecido por completo en el oeste y se desvanecía rápidamente en la porción oriental del disco cenital. A los 400 segundos, prácticamente todos los fenómenos visibles importantes habían desaparecido, salvo quizás un tenue resplandor rojo a lo largo de la línea norte-sur y en el horizonte hacia el norte. No se escuchó ningún sonido en el atolón Johnston que pudiera atribuirse con certeza a la detonación.

Se observaron fuertes señales electromagnéticas procedentes de la explosión, así como importantes perturbaciones del campo magnético y corrientes terrestres.

Un informe de 2006 describió las mediciones de partículas y campo de la cavidad diamagnética Starfish y el flujo beta inyectado en el cinturón de radiación artificial. ^{[ 11 ]} Estas mediciones describen la explosión desde 0,1  milisegundos hasta 16  minutos después de la detonación.

Observaciones en Christchurch, Nueva Zelanda.

En el momento de la explosión de Starfish Prime, el departamento de física de la Universidad de Canterbury, en Christchurch, Nueva Zelanda, operaba un fotómetro de luminiscencia atmosférica en una estación de campo cerca de Rolleston, a treinta kilómetros al sureste de Christchurch. El fotómetro fue diseñado y calibrado por el Dr. I. Filosofo y otros investigadores del Instituto Tecnológico de Illinois. ^{[ 12 ]}

El programa de observación del brillo atmosférico formaba parte de la investigación sobre la atmósfera superior dirigida por el Dr. C. Ellyett.

El 9 de julio de 1962, Samuel Neff y su esposa Ruth Neff se encontraban en la estación de campo de Rolleston para operar el fotómetro y registrar las observaciones. Los resultados fotométricos se publicaron en el Journal of Geophysical Research Letters. ^{[ 13 ]} Christchurch se encuentra aproximadamente en la misma longitud que la isla Johnston, pero está mucho más lejos del ecuador; por consiguiente, se asumió que las líneas de fuerza magnéticas de la Tierra que entraban en la atmósfera cerca de Christchurch estaban demasiado lejos por encima de la isla Johnston como para que existiera una conexión significativa entre Christchurch y la explosión. Esta suposición resultó ser falsa.

Entre cinco y diez segundos después de la explosión, se observaron haces de luz auroral blanca que emanaban del cenit magnético. En menos de un minuto, estos haces adquirieron un tono rojizo, y a las 9:04 (GMT) la estructura blanca estaba dominada por un resplandor rojo que cubría la mayor parte del cielo hacia el norte y se extendía más allá del cenit hacia el sur. El fenómeno luminoso fue visible a simple vista durante unos doce minutos, aunque los valores fotométricos de intensidad se mantuvieron por encima de lo normal durante más de una hora.

El fotómetro fue diseñado para medir específicamente las emisiones atómicas de la configuración fundamental del átomo de oxígeno resultantes de las transiciones ¹ S a ¹  D (557,7 nm) y de las transiciones ¹ D a ³ P (630,0  nm). Ambas emisiones son componentes del brillo atmosférico normal y de las auroras. Las mediciones mostraron un máximo para 557,7  nm de 2 × 10⁴ ^rayleighs aproximadamente dos minutos después de la detonación. Este valor fue aproximadamente 200 veces el valor normal del brillo atmosférico. El máximo para 630,0  nm fue de 1,8 × ^10⁵ rayleighs, o 2,4 × ^10³ veces el valor normal, correspondiente a una aurora de clase 3. La intensidad máxima se produjo 4 minutos después de la detonación, el retraso con respecto a 557,7  nm se debe a la mayor vida útil del estado ¹ D. La emisión del estado ¹ D disminuyó de forma estrictamente exponencial durante 7 minutos, lo que permitió una medición precisa de la constante de desintegración para dicho estado. El valor resultante (0,0087 ^s⁻¹ ) concuerda estrechamente con el valor de 0,0092 s⁻¹ ^calculado teóricamente por Garstang. ^{[ 14 ]}

En el momento de la explosión, una ionosonda registraba datos en Godley Head, a unos 24 kilómetros de Christchurch. Geoff King y Harvey Cumack, del Observatorio Geofísico (DSIR) de Christchurch, combinaron los resultados ionosféricos y fotométricos observados para comprender los mecanismos que podrían explicar las observaciones visuales. Aunque los datos de la ionosonda estaban muy distorsionados, King y Cumack lograron obtener la densidad electrónica en la región f cuatro minutos después de la explosión. La excitación del estado 1D del oxígeno en el resplandor atmosférico y la aurora se explica satisfactoriamente mediante un proceso de recombinación disociativa, para el cual se conocen la mayoría de los coeficientes de velocidad. King y Cumack demostraron que la intensidad de  la radiación de 630,0 nm medida por Neff era varios órdenes de magnitud mayor que la que se produciría por recombinación. La posibilidad restante era que, tras la explosión, una onda de plasma neutro (iones más electrones) entrara en la atmósfera sobre Christchurch con la densidad y energía suficientes para producir la excitación observada mediante colisiones electrón-átomo. Estos resultados se publicaron en el New Zealand Journal of Geology and Geophysics , en diciembre de 1962. ^{[ 15 ]}

El Telstar 1 (el primero), el primer satélite comercial de AT&T Corporation, y el Ariel 1 (el segundo), el primer satélite del Reino Unido , quedaron inutilizados por los cinturones de radiación provocados por las pruebas nucleares.

La explosión liberó aproximadamente ^{10²⁹ electrones en la} magnetosfera terrestre . ^{[ 16 ]} Mientras que algunas de las partículas beta energéticas siguieron el campo magnético terrestre e iluminaron el cielo, otros electrones de alta energía quedaron atrapados y formaron cinturones de radiación alrededor de la Tierra. Los electrones añadidos aumentaron la intensidad de los electrones dentro del cinturón de radiación interior natural de Van Allen en varios órdenes de magnitud. ^{[ 16 ]} Hubo mucha incertidumbre y debate sobre la composición, magnitud y posibles efectos adversos de la radiación atrapada después de la detonación. Los expertos en armamento se preocuparon bastante cuando tres satélites en órbita terrestre baja quedaron inhabilitados. Estos incluían TRAAC y Transit 4B . ^{[ 17 ]} La ​​vida media de los electrones energéticos fue de solo unos pocos días. En ese momento no se sabía que los flujos de partículas solares y cósmicas variaban en un factor de 10, y que las energías podían superar 1 MeV (0,16 pJ ) . En los meses siguientes, estos cinturones de radiación artificiales provocaron la falla de seis o más satélites, ^{[ 18 ]} ya que la radiación dañó sus paneles solares o componentes electrónicos, incluyendo el primer satélite comercial de comunicaciones de retransmisión , Telstar 1 , así como el primer satélite del Reino Unido, Ariel 1. [ ^{19 ] Se} utilizaron detectores en Telstar, TRAAC, Injun y Ariel 1 para medir la distribución de la radiación producida por las pruebas. ^{[ 20 ]}  

En 1963, se informó que Starfish Prime había creado un cinturón de electrones de MeV. ^{[ 21 ]} En 1968, se informó que algunos electrones de Starfish habían permanecido en la atmósfera durante 5 años. ^{[ 22 ]}

Un año después de la prueba, en 1963, Estados Unidos y la URSS firmaron el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares , que prohibió todos los ensayos nucleares en superficie. Francia y China continuaron realizando ensayos en superficie durante algunas décadas más. ^{[ 23 ]}

La bomba Starfish contenía ¹⁰⁹ Cd como trazador, lo que ayudó a calcular la tasa de mezcla estacional de las masas de aire polares y tropicales. ^{[ 24 ]}

Los equipos de Christchurch, Nueva Zelanda, mencionados anteriormente, utilizaron fotometría atmosférica para medir los cambios en la luminiscencia atmosférica en los minutos posteriores a la detonación. Esto verificó los valores teóricos de la constante de desintegración del estado ¹ D de los átomos de oxígeno. También determinaron que las transiciones de ³ P a ¹ D se producían en los minutos posteriores a la detonación a una velocidad miles de veces superior a la que se observa normalmente en el cielo. Esto demostró el amplio alcance del plasma atmosférico creado por la explosión nuclear a gran altitud. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

• Lista de cinturones de radiación artificiales
• Lista de pruebas de armas nucleares

•  Este artículo incorpora material de dominio público procedente de sitios web o documentos del gobierno de los Estados Unidos .

• Informe provisional de la prueba de Starfish Prime en YouTube
• Krulwich, Robert (1 de julio de 2010). "Un espectáculo de luces muy aterrador: bombas de hidrógeno explosivas en el espacio" . National Public Radio . Recuperado el 5 de julio de 2010 .– Incluye vídeo de la explosión y audio de testimonios de testigos.