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[多图]研究人员发现GPS和射电望远镜的组合可用于核武器试验的检测以及定位
发布日期:2012-12-17 15:13:40  稿源:
现在,越来越多的国家都开始秘密进行核武器的研发工作。为了能够尽早检测到这些偷偷进行的核武器试验活动,近日,来自美国俄亥俄州立大学的研究人员发现了一种了全新的核武器试验的检测方式--利用GPS以及射电望远镜的组合。
以往,检测地下核爆炸(以下简称UNE)最好方法就是对被监测区域的地震信号进行分析。不过,这种方法的检测效果并不是很好,特别是针对那些小型核武器的 爆炸。比如说朝鲜在2006年进行的核测试,当时测试使用的核能源量为一千吨,而当时的地震数据就不能足以判断它就是一个UNE。

据介绍,GPS是一个可以持续检测卫星和地面基站之间的传输时间的系统。当GPS信号穿过100km到500km之间的电离层时,其传输时间则会发生细微的变化。由于GPS系统在比较基站和卫星之间的传输时间之后,可进行定位,所以它可以持续地提供修正。而这些修正又可以高效地检测到沿着GPS信号路径的总电离子层的密度。
Signature of the 2009 NK nuclear test obtained by measuring changes in transmission time b...
2009年朝鲜核武器测试期间的一张信号变化图

而在2009年之后,俄亥俄州大学的GPS专家发现,位于朝鲜核武器检测点附近的GPS基站检测到电离层电子密度发生了一次短暂的干扰信号。

GPS signatures for traveling ionospheric disturbances associated with the 2009 North Korea...
2009年朝鲜核武器测试中受到电离层感染的GPS信号图

20世纪70年代,核武器效应的研究人员发现被埋在地下的核武器发生的爆炸可生成电离层干扰,至于这个究竟怎么发生的那会儿还不得而知。据悉,一次 UNE可以生成一个巨大的电磁脉冲,并可冲到电离层中。而当这个电磁脉冲对电离层中的电子等离子产生影响时,就会产生一个游动的电离层干扰(以下简称 TID),之后则对地面产生了冲击。

虽然电离层研究人员自1998年起就已经知道TID可以在GPS信号数据中看到,但直到最近俄亥俄州大学近期的研究才使得这一发现得以真正地实用。

俄亥俄州大学的研究人员指出,2009年朝鲜核武器测试中的TID的高度大约为300km,而传输速度约为870km/h。

Ionospheric disturbance from a 1992 20-kiloton underground nuclear test as seen by the Ver...
VLA射电望远镜于1992年检测的一次核武器试验的电离层干扰图

据 悉,位于新墨西哥州边上的甚大阵(VLA)射电望远镜则可以用于查找TID。鉴于其可以检测到电线和天空图像重构之间的信号,所以它会不断更正因电离层波动产生的时间延时问题。OSU研究小队在VLA射电望远镜相关工作人员的帮助下,成功地找到了一个TID信号。

Rogue nuclear tests can be detected in GPS and radio telescope adjustment noise (Image: Sh...
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