Waarom de VS een kernwapen in de ruimte liet ontploffen

De kernproef, met de codenaam ‘Starfish Prime’, vond plaats in 1962 en de resultaten ervan lieten zien wat er met het aardmagnetisch veld gebeurt als het door een flits van radioactieve straling wordt getroffen.

Door Brian Gutierrez
Gepubliceerd 19 jul. 2021 12:18 CEST
Starfish Prime

Toen een testbom tijdens de kernproef ‘Starfish Prime’ tot ontploffing werd gebracht, botsten de daarbij vrijgekomen radioactieve deeltjes op moleculen in de atmosfeer, waardoor er een kunstmatig ‘noorderlicht’ ontstond dat tot boven Nieuw-Zeeland was te zien.

Foto van Image by Science History Images, Alamy Stock Photo

Het was pikdonker toen de vader van Greg Spriggs op 8 juli 1962 zijn vrouw en kinderen naar het hoogste punt van het atol Midway meenam. Die nacht zou het Amerikaanse leger zo’n 1500 kilometer verderop, op een ander atol, een raket de ruimte in sturen om daar een waterstofbom te testen.

“Hij probeerde erachter te komen in welke richting we moesten kijken,” herinnert Spriggs zich. “Hij dacht dat we in de verte een vage flits zouden zien, dus wilde hij er zeker van zijn dat we de explosie niet zouden missen.”

Kijklustigen op Hawaï hadden ‘watch-the-bomb’-feestjes georganiseerd en het aftellen werd via de korte golf op de radio uitgezonden. Fotografen richtten hun lenzen op de verre horizon en discussieerden over de beste camera-instellingen voor het vastleggen van de thermonucleaire explosie in de ruimte.

Uiteindelijk bleek de ontploffing van de 1,4 ton zware waterstofbom – vijfhonderd maal krachtiger dan de atoombom die boven Hiroshima was afgeworpen – helemaal geen vage flits in de verte te veroorzaken.

“Toen die bom afging, lichtte de hemel in alle richtingen op, alsof het middag was,” vertelt Spriggs. De Starfish Prime-bom explodeerde op vierhonderd kilometer hoogte, daar waar tegenwoordig het International Space Station zijn baan rond de aarde draait. Gedurende een kwartier na de explosie bleven geladen deeltjes die bij de explosie waren vrijgekomen op moleculen in de atmosfeer botsen, waardoor een kunstmatig ‘noorderlicht’ ontstond dat tot boven Nieuw-Zeeland was te zien.

“Het leek alsof de hemelen een nieuwe zon hadden uitgebraakt, die slechts voor even scheen – maar lang genoeg om de lucht in vuur en vlam te zetten,” aldus een verslag in de Hilo Tribune-Herald. De elektromagnetische puls waarmee de explosie gepaard ging, haalde radiostations uit de lucht, deed een noodsirene afgaan en schakelde de straatlantaarns op Hawaï uit.

Een jaar later ondertekenden de VS, Groot-Brittannië en de Sovjet-Unie het Limited Test Ban Treaty (LTBT; ‘Verdrag ter verbod op kernwapentests in de atmosfeer, de ruimte en onder water’). En in de bijna zestig jaar sinds Starfish Prime zijn er in de ruimte geen waterstofbommen meer afgegaan. Maar de resultaten van de kernproef dienden als een grimmige waarschuwing voor de uitwerking van een grote hoeveelheid radioactieve straling – van een kernwapen of van de zon – op het magneetveld rond de aarde.

De herinnering aan die nacht is Spriggs altijd bijgebleven. Hij werkt nu als wapendeskundige bij het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië, waar hij zich wijdt aan de conservering en analyse van filmopnamen van kernproeven. “Jaren later zei ik tegen mijn vader: ‘Als ik had geweten dat ik natuurkundige op het gebied van kernwapens zou worden, zou ik beter hebben opgelet,’” zegt hij.

Niet zo Koude Oorlog

Een jaar eerder, in 1961, waren de internationale onderhandelingen over een gedeeltelijk verbod op kernproeven in zwaar weer beland. Na drie jaar zonder enige kernproef was er een einde gekomen aan het moratorium op zulke tests dat vrijwillig door de Sovjet-Unie en de VS was afgekondigd. De Sovjets voerden 31 kernproeven uit, waaronder de test van de ‘Tsarenbom’, het grootste kernwapen dat ooit tot ontploffing is gebracht. De waterstofbom van ruim vijftig megaton werd in oktober 1961 op een hoogte van een kleine vier kilometer boven een eilandje ten noorden van de Poolcirkel getest.

De ruimterace tussen de VS en de Sovjet-Unie was destijds nog maar net begonnen en het Amerikaanse leger had er geen problemen mee om van alles en nog wat de ruimte in de sturen. Zo werkte het Pentagon nog aan een ander project, waarbij een half miljard koperen naalden in een baan om de aarde zouden worden gebracht om de weerkaatsing van radiogolven te versterken en zo de communicatie over lange afstanden te verbeteren. Er bestond zelfs een plan om een kernbom op de maan tot ontploffing te brengen, maar dat project werd niet doorgezet.

Wetenschappers en militairen wilden graag weten wat er zou gebeuren tijdens een kernexplosie in de ruimte en waren vooral geïnteresseerd in de uitwerking van zo’n explosie op het magneetveld rond de aarde. Nog maar twee jaar eerder had de allereerste Amerikaanse satelliet, de Explorer 1, bij toeval ontdekt dat de aarde wordt omringd door twee donutvormige en concentrische gordels van geladen deeltjes die door het aardmagnetisch veld op hun plek worden gehouden. Deze banden werden de Van Allen-gordels genoemd, naar James Van Allen, de wetenschapper van de University of Iowa die ze had ontdekt.

“Zoals Van Allen opmerkte toen hij deze stralingsgordels ontdekte, is de ruimte allesbehalve leeg, maar gevuld met radioactiviteit,” zegt David Sibeck, wetenschapper voor de missie Van Allen Space Probes van de NASA. “Van Allens ontdekking was verontrustend, want het betekende dat toekomstige ruimtevaartuigen en astronauten die de ruimte in werden gestuurd, deze stralingsgordels zouden passeren. Dat was destijds wel even schrikken.”

Vóór de Starfish Prime-test dachten wetenschappers dat de uitwerking van de kernproef op de Van Allen-gordels minimaal zou zijn. Op een persconferentie in mei 1962 grapte president John F. Kennedy op luchtige toon tegen verslaggevers: “Ik weet dat men zich zorgen maakt over de Van Allen-gordel, maar Van Allen zelf zegt dat het de gordel niet zal beïnvloeden.”

Maar Van Allen had ongelijk.

Nucleaire lancering

Na vier dagen vertraging als gevolg van ongeschikte weersomstandigheden werd de Starfish Prime-bom bovenop een Thor-raket gelanceerd vanaf het Johnston Atoll, een eilandje dat zo’n 1400 kilometer ten zuidwesten van Hawaï ligt. Het leger stuurde daarnaast nog 27 kleinere raketten vol wetenschappelijke instrumenten de ruimte in om de effecten van de explosie te meten. Vanuit vliegtuigen en schepen zou de ontploffing op zo veel mogelijk verschillende manieren worden vastgelegd. Kort vóór de explosie werden vuurpijlen afgeschoten om plaatselijke vogels af te leiden van de oogverblindende flits die zou volgen.

Volgens Spriggs wisten wetenschappers al dat een kernexplosie in de ruimte een heel andere uitwerking had dan een kernexplosie op de grond. Zo ontstaat er in de ruimte geen ‘paddenstoel’ en is de kenmerkende ‘dubbele flits’ niet te zien. Op de grond zullen mensen evenmin een drukgolf voelen of enig geluid horen. Het enige wat er te zien is, is een grote bol plasma, die van kleur verandert naarmate de geladen deeltjes die bij de explosie vrijkomen door het magneetveld van de aarde de atmosfeer in worden getrokken. Dit effect levert kleurige flarden van ‘noorderlicht’ op en het is ook de reden waarom kernexplosies op grote hoogte ook wel ‘regenboogbommen’ worden genoemd.

Terwijl de geïoniseerde straling van de Starfish Prime-explosie door het magneetveld van de aarde werd ingevangen, ontstond er een tijdelijke en kunstmatige stralingsgordel die veel sterker was en ook veel langer aanwezig bleef dan de wetenschappers hadden voorspeld. De onverwachte ‘Starfish-gordel’ bleef maar liefst tien jaar hangen en verwoestte de Telstar 1, de allereerste satelliet die een televisiesignaal doorgaf, en de Ariel-1, de eerste Britse satelliet.

“Het was een verrassing dat die straling zo sterk was, zo lang bleef hangen en zoveel schade aanrichtte aan satellieten die door die gordel vlogen en het daardoor begaven,” zegt Sibeck.

Fall-out

Toch leverde de test belangrijke informatie op over de stralingsgordels rond de aarde. Bij de ontploffing kwam een speciaal toegevoegd isotoop vrij waarmee de straling in kaart gebracht kon worden: cadmium-190. Aanvankelijk was het doel daarvan om de fall-out van de test te kunnen volgen, maar het cadmium bleek ook belangrijke inzichten in de weerspatronen in de bovenste atmosfeer op te leveren.

De test vergrootte de mogelijkheden van de VS om kernexplosies in de ruimte te detecteren en droeg bij aan de bouw van een systeem dat later onder de naam ‘Vela Hotel’ werd ingezet om kernproeven van andere landen te registreren. De geboekte voortuitgang op dat gebied maakte het afdwingen van een verbod op kernproeven in de ruimte veel realistischer.

Maar er zijn nog andere potentiële bronnen van radioactieve straling in de ruimte. Volgens Sibeck bestaat er een zeer kleine kans dat een zonnevlam die zich precies op het verkeerde moment voordoet de aarde met een vergelijkbare hoeveelheid straling zal treffen.

“Het zou dan om een zonnevlam moeten gaan die zwaarder is dan de uitbarstingen die we gedurende ons leven of gedurende de ruimterace hebben gezien,” zegt hij. “Maar zulke zware geomagnetische stormen hebben zich eerder voorgedaan en dat weten we omdat mensen aan het begin van het technologische tijdperk het noorderlicht op zeer zuidelijke breedten hebben waargenomen.”

De zwaarste geomagnetische storm die ooit is geregistreerd, het zogenaamde ‘Carrington Event’, trof de aarde in 1859 en leidde ertoe dat het noorderlicht tot boven Australië was te zien en dat telegrafisten in de VS door een elektrisch schokje van hun apparaat werden getroffen. Als zo’n storm de aarde in onze tijd zou treffen, zouden de gevolgen veel ernstiger zijn dan een paar uitgevallen telegraaflijnen.

“Veel meer apparaten zijn afhankelijk van computerchips en elektriciteit dan in 1962. Apparaten in huis, in de auto, alle telecommunicatie... De gevolgen zouden enorm zijn,” zegt Sibeck.

Geoff Reeves, research fellow aan het Los Alamos National Laboratory in New Mexico, heeft een snelle manier bedacht om stralingsgordels teniet te doen die zouden ontstaan als er opnieuw een kernwapen in de ruimte tot ontploffing zou worden gebracht, wat niet erg waarschijnlijk is. Zijn idee bestaat uit een satelliet met een kleine zender, die de vrijgekomen straling in het aardmagnetisch veld met speciale kortegolfstraling zal bombarderen, waardoor de geladen deeltjes naar de lagere atmosfeer worden afgebogen en daar zonder verdere schade worden geabsorbeerd.

“Dus als er nu een Starfish-gordel zou ontstaan, dan hebben we de beschikking over de juiste technologie om die straling binnen enkele weken onschadelijk te maken,” zegt Reeves.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer

Dit vindt u misschien ook interessant

Wetenschap
Nieuwe expedities naar de zon: een brandend mysterie
Wetenschap
Vlucht van Virgin Galactic is mijlpaal voor ruimtetoerisme
Wetenschap
Astronomen identificeren de sterren vanwaar aliens de aarde kunnen zien
Wetenschap
Mysterieus object blokkeert licht van ster maandenlang
Wetenschap
Zonnestormen bereiken hoogtepunt rond totale eclips van 2024

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.