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GPS and radio telescope adjustment noise (Image: Shutterstock)
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GPS e rádio-telescópios pode detectar e localizar desonestos testes nucleares
Por Brian Dodson
Dado que desonestos testes nucleares são sempre realizados no subsolo, a procura por eles tem-se centrado nos esforços para refinar a identificação de características assinaturas sísmicas. Agora, pesquisadores da Ohio State University (OSU) descobriram novos métodos de detecção em locais improváveis - o ruído rejeitado em medições de GPS e rádio astronomia.
Atualmente, a melhor ferramenta para a detecção d
Signature of the 2009 NK
e explosões nucleares subterrâneas clandestinas (UNE), como (NK) da Coréia do Norte 2006 e 2009 testes, é a análise de sinais sísmicos. No entanto, a interpretação dos dados sísmicos, particularmente dados sísmicos de baixa produtividade explosões, é difícil. Por exemplo, o 2006 teste NK era um “fizzle” aparente produzindo assim no âmbito de um quiloton de energia explosiva, e os dados sísmicos por si só não foi suficiente para confiantemente identificar o evento como um UNE.
O Satélite de Posicionamento terra do sistema (GPS) mede continuamente o tempo de transmissão entre os satélites e estações terrestres. Pequenas alterações no tempo de transmissão rotineiramente ocorrer como o sinal de GPS passa através da ionosfera da Terra entre 100-500 km (62-310 km) de altitude. Uma vez que o sistema GPS encontra um local através da comparação dos tempos de trânsito entre um utilizador e um certo número de satélites, o sistema está continuamente a ser corrigida para se opor a estas alterações. O processo de determinar as correções necessárias também efetivamente mede a densidade total de elétrons da ionosfera ao longo do caminho do sinal GPS.
Assinatura do 2009 teste NK nuclear obtida por mudanças de medição em tempo de transmissão entre um satélite GPS e uma estação terrestre GPS (Gráfico: Jihye Park, cortesia de Ohio State University) Após o teste de NK 2009, um grupo de especialistas de GPS de Ohio State University notou algo inesperado. Um número de estações de GPS ao redor do local de teste NK (localizado por interpretação de dados sísmicos) detectou uma perturbação de curta duração na densidade de elétrons da ionosfera aparentemente associada à detonação nuclear da Coréia. O momento em que estes foram detectadas alterações, variou de acordo com a distância da estação terrestre de GPS a partir do local de teste nuclear norte-coreana.
Assinaturas de GPS para viajar distúrbios ionosféricos associados com a Coréia do Norte 2009 teste nuclear subterrâneo – os tempos de chegada mais tarde em mais estações distantes GPS é interpretado como a velocidade da perturbação (Imagem: Jihye Park, cortesia de Ohio State University)
Raytheon is developing laser radar vibration sensor technology for detecting underground objects
Efeitos nucleares pesquisadores armas descoberto durante a década de 1970 que enterraram explosões nucleares pode gerar detectáveis distúrbios ionosféricos, mas como é que isso acontece? A UNE gera um pulso eletromagnético enorme que viaja para o céu na ionosfera. Quando esse pulso interage com o plasma de elétrons na ionosfera, uma perturbação viajando ionosférica (TID) está animado (mais ou menos uma onda sonora carregada), que se move mais ou menos paralelo à superfície da Terra.
Investigadores ionosféricas também conhecido desde 1998 que TIDs pode ser visto nos dados de sinal de GPS através das correcções de temporização necessários para permitir que o sistema GPS para precisão e fiabilidade localizar posições sobre a terra. No entanto, não foi até o trabalho recente do grupo de OSU que estes dois factos ordenadamente interligados, foram reunidos em um método sofisticado de detecção e localização de testes nucleares subterrâneos.
Dr. Jihye Park e seus colaboradores, no que se tornaria o núcleo de sua tese de doutorado, estudou o padrão de sinais de atraso GPS observado imediatamente após o 2009 teste UNE NK. Notando que a perturbação necessitavam de mais tempo para atingir as estações terrestres mais distantes do GPS, a explicação mais simples é que uma perturbação ionosférica viajado para fora a partir de uma única fonte, a uma velocidade constante. Testar essa hipótese com os dados, ela encontrou uma fonte comum para os TIDs que era consistente com os dados. A fonte comum foi localizado menos de quatro quilómetros (2,5 milhas) a partir do centro dos sinais sísmicos gerados pelo 2009 teste NK nuclear.
O grupo OSU determinado que os 2009 TID viajava a uma altitude nominal de cerca de 300 km (186 milhas) a uma velocidade de cerca de 870 km / h (540 mph). Eles também encontraram um TID pequenos associados com o NK 2006 UNE, que exibiu a mesma assinatura básica que eles encontraram para a mais limpa detectado teste NK 2009. Dr. Park compararam essas assinaturas UNE com os gerados por TIDs associados com o terremoto 2011 massiva japonês, e encontraram padrões completamente diferentes, mostrando que a análise dos sinais GPS não confundir terremotos e UNES.
A equipe do Dr. Park já estudou atrasos de sinal GPS após dois testes EUA UNE realizadas em 1992, os testes de 20 quilotons Trophy Hunters e Divisor realizados no local de teste de Nevada. Usando essencialmente os métodos de análise mesmas que desenvolveram para estudar o NK 2009 UNE, eles descobriram que viajam distúrbios ionosféricos essencialmente com forma de onda da mesma, mas a viajar a cerca de três vezes a velocidade das TID impulsionadas pela NK 2009 UNE. O Very Large Telescope Array rádio (VLA), localizado perto de Socorro, Novo México, também foi usado para procurar TIDs associados com os 1992 testes EUA subterrâneos. Porque VLA mede correlações entre sinais de pares de antenas para reconstruir imagens do céu, ele também é sensível e deve ser continuamente corrigido para os atrasos causados por flutuações ionosféricas. A equipe de OSU, com a ajuda de pesquisadores da instalação VLA, encontraram uma assinatura TID associado com o Trophy Hunters UNE que se parecia muito com a do sinal GPS.
Ionospheric disturbance
Dr. Park e seus colaboradores demonstraram uma técnica sensível e nova e robusta para a detecção e localização de testes nucleares subterrâneos. Embora esta técnica parece também fornecer informação adicional (por exemplo, o rendimento da explosão), que vai ser muito difícil de calibrar num ambiente em que as fontes de sinal são apenas desonestos ensaios nucleares.
Como resultado, parece improvável que o GPS e técnicas relacionadas com detecção ionosféricas vai mudar as forças políticas fundamentais agora perturbar a ratificação do tratado de Proibição Completa dos Testes ou programas de desarmamento graves. Apesar desta limitação, tendo uma nova seta na aljava de métodos de verificação é muito bem-vindo.
Fonte: Ohio State University
Sobre o autor Desde cedo Brian queria ser um cientista. Ele fez, ganhando um Ph.D. em física e embarcar em uma carreira de P & D, que recentemente quebrou o 40 º aniversário. O que ele não esperava era que ao longo do caminho ele iria se tornar um agente de patentes, um cientista de foguetes, um cozinheiro, um empresário de biotecnologia, um tenor de ópera e um escritor de ciência.
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