!GPS Block II-F satellite in Earth orbit. Credit: NASA
近60年来，《外层空间条约》一直禁止在轨道上部署核武器。但该条约始终依赖于信誉体系，没有任何核查遵守情况的手段。这种情况可能即将改变。
由MIT核物理学家Areg Danagoulian领导的研究团队提出了一种探测系统，利用宇宙射线来嗅探卫星上隐藏的核武器。这项于7月8日发表在《自然》期刊上的研究，概述了一种可为1967年条约提供首个客观核查机制的方法。
时机至关重要。地缘政治紧张局势的加剧以及俄罗斯可疑的卫星活动，加剧了人们对条约可能失效的担忧。美国官员声称，俄罗斯于2022年2月发射的Kosmos 2553卫星是核反卫星武器开发计划的一部分。该卫星被放置在一条穿过内范艾伦辐射带的轨道上。
“把卫星放在那种地方太糟糕了。那么多的辐射会损坏你的卫星，”Danagoulian说。但那里却是引爆核武器的理想位置。这种爆炸产生的辐射会在地球磁场的束缚下在辐射带中积聚，并摧毁低轨道上的数千颗卫星。
威胁已从冷战时期对太空核武器 targeting 地球的恐惧发生了巨大转变。专家们现在担心的是旨在大规模摧毁轨道基础设施的核反卫星武器。
“这项条约面临压力的原因是，美国在军事力量上严重依赖太空能力，而俄罗斯，尤其是正在探索如何剥夺这些太空能力，”外交政策研究所的核不扩散专家Jeffrey Lewis说。
“他们似乎正在考虑大规模摧毁轨道上的卫星。想想看，摆脱所有这些星链卫星最简单的方法是什么？那就是引爆少量核武器。”
Danagoulian提出的方案利用了一种称为散裂的基本物理现象。当高能宇宙射线质子撞击核武器中的铀原子时，会撞击出中子。定位在可疑航天器约4公里（2.5英里）范围内的探测卫星可以捕捉到那些特征性的中子。
“如果你探测到那些中子，这本身就是一个明显的信号，表明卫星上存在异常数量的铀，而且很可能是核武器，”Danagoulian说。
检查卫星将使用覆盖有金刚石层的像素阵列探测器。金刚石可以探测电子和质子等带电粒子，但对中子保持透明，提供了一种天然的过滤器。中子散射相机将在几分之一秒内追踪探测到的中子的轨迹，以区分武器特征中子与从地球反弹的背景中子。
模拟表明，探测器需要观察目标卫星长达一周才能获得可靠的读数。如果采用更近的接近距离或多颗检查卫星，任务可以在一次飞越中数小时内完成。
“这并不容易，但我们相信可以做到，”Danagoulian说。
实际挑战依然存在。4公里（2.5英里）的接近距离要求意味着检查卫星必须飞到目标”几乎紧挨着”的位置，用Lewis的话来说。这种近距离跟踪本身可能被视为一种侵略行为，引发政治复杂化。但Danagoulian指出，他的工作得到了”篱笆另一边”国家安全界同仁的鼓励。
“我们希望，随着我们发表这篇论文，从事机密研究的人可以采纳并改进它。希望这能引领我们找到一个可行的解决方案，”Danagoulian说。
利害关系重大。商业和军用卫星星座现在已达数千颗，现代文明依赖它们进行通信、导航、天气预报和国家安全。在轨道上一次单一的核爆炸就可能在数年内瘫痪这些基础设施。
《自然》杂志的论文提出了技术前进的道路，但行动的地缘政治意愿仍然是更大的问题。然而，技术界首次为自1967年以来一直悬而未决的问题提供了可信的答案：如何真正核查条约是否得到遵守。
婷 翻译