نگاهی به درون آزمایشگاه‌های فوق‌محرمانه آمریکا که سلاح هسته‌ای می‌سازند

در دل تأسیساتی فوق‌محرمانه آمریکا، دانشمندان با پیشرفته‌ترین لیزرها، ابررایانه‌ها و فناوری‌های علمی، درحال نگهداری، شبیه‌سازی و طراحی سلاح‌های هسته‌ای هستند. در ادامه این مطلب طبق گزارشی از اکونومیست به مهم‌ترین آزمایشگاه‌های سری آمریکا برای ساخت و تولید سلاح هسته‌ای نگاهی خواهیم انداخت.

قدرتمندترین مرکز لیزری جهان

در تأسیسات ملی احتراق و علوم فوتونی (NIF) آمریکا که در کالیفرنیا مستقر است، هر آزمایش که به آن «شلیک» گفته می‌شود، تنها چند میلیاردم ثانیه طول می‌کشد. اما در همین لحظه کوتاه، 192 پرتو لیزری با قدرتی معادل 500 تریلیون وات در محفظه هدف متمرکز شده و انرژی خود را روی یک استوانه طلایی تخلیه می‌کنند. درون این استوانه، یک کره الماسی (به‌اندازه دانه فلفل) وجود دارد که با ترکیبی از دوتریوم و تریتیوم (ایزوتوپ‌های سنگین هیدروژن)، پر شده است.

با جذب انرژی لیزر توسط این کره، لایه‌های بیرونی آن به سرعت بخار می‌شوند و این فرایند موج شوکی با سرعت 300 کیلومتربرثانیه ایجاد می‌کند که به درون کره ضربه زده و آن را متراکم می‌کند. اتم‌های دوتریوم و تریتیوم در فشارهایی معادل میلیاردها برابر فشار جو و در دمایی بالاتر از 100 میلیون درجه سلسیوس به هم فشرده می‌شوند و شروع به هم‌جوشی و آزادسازی مقدار عظیمی انرژی می‌کنند.

دانشمندان آمریکایی از این فناوری برای شبیه‌سازی انفجار یک سلاح هسته‌ای استفاده می‌کنند، بدون آنکه نیازی به بمب واقعی باشد.

NIF در دهه 1990 و چند سال پس از آن‌که آمریکا تصمیم گرفت آزمایش‌های هسته‌ای زیرزمینی خود را متوقف کند، پا به عرصه گذاشت. از این تأسیسات به‌عنوان قدرتمندترین مرکز لیزری جهان یاد می‌شود و در کنار «ال کاپیتان» (El Capitan)، از جمله تأسیسات پیشرفته این کشور محسوب می‌شوند.

قدرتمندترین ابررایانه آمریکا برای ساخت سلاح هسته‌ای

ال کاپیتان سریع‌ترین و توانمندترین ابررایانه آمریکا است. از نظر قدرت، این ابررایانه می‌تواند یک «کوینتیلیون» (10 به توان 18) عملیات را در ثانیه انجام دهد، یعنی از یک لپ‌تاپ معمولی حدود 100 میلیون برابر سریع‌تر است.

این ابررایانه بخشی از برنامه «شبیه‌سازی و محاسبه پیشرفته» (ASC) آمریکا است که در سال 1995 همزمان با NIF برای جبران توقف آزمایش‌های هسته‌ای ایجاد شد. یکی از اهداف اولیه آن، ایجاد سخت‌افزار و نرم‌افزار لازم برای شبیه‌سازی سه‌بعدی یک سامانه تسلیحاتی بود.

برخلاف رایانه‌های معمولی که از CPU و GPU جداگانه استفاده می‌کنند، ال کاپیتان از تراشه‌های ویژه‌ای بهره می‌برد که توسط شرکت AMD طراحی شده‌اند و به آنها APU (واحد پردازش شتاب‌یافته) گفته می‌شود. در APUها، بخش‌های CPU و GPU روی یک تراشه مشترک قرار دارند و حافظه بین آنها به اشتراک گذاشته می‌شود.

دو ابزار یادشده هم‌اکنون در مرکز توجه مأموریت‌ تازه‌ای برای آزمایش سلاح هسته‌ای در آمریکا قرار گرفته‌اند. هدف این مأموریت ارتقای بمب‌های موجود و طراحی نسل جدیدی از سلاح‌های هسته‌ای است.

علاوه‌بر NIF، آزمایشگاه‌های لیورمور و لوس‌آلاموس نیز در فرایند ساخت سلاح هسته‌ای در آمریکا نقش دارند و «بسته‌های فیزیکی» کلاهک‌های هسته‌ای را طراحی می‌کنند. آزمایشگاه ملی ساندیا نیز بخش‌های غیرهسته‌ای مانند چاشنی، باتری، حسگر و مدارهای مقاوم در برابر تشعشع را طراحی می‌کند.

تمام این نهادها زیر نظر اداره امنیت ملی هسته‌ای آمریکا (NNSA) فعالیت می‌کنند و ده‌ها هزار دانشمند و مهندس در آنها مشغول به کارند.

طبق گزارش اکونومیست، یکی از اهداف اصلی تأسیس آزمایشگاه لیورمور، افزایش سرعت توسعه بمب‌های هیدروژنی یا گرماهسته‌ای است. برخلاف بمب‌های شکافت هسته‌ای که در پروژه منهتن با شکافتن اتم‌های اورانیوم و پلوتونیوم انرژی آزاد می‌کردند، بمب‌های گرماهسته‌ای از هم‌جوشی اتم‌های سبک‌تر مانند دوتریوم و تریتیوم انرژی می‌گیرند.

این بمب‌ها «گرماهسته‌ای» نامیده می‌شوند، چون در دو مرحله عمل می‌کنند: ابتدا یک بمب شکافت با هسته پلوتونیوم، انفجار اولیه را ایجاد می‌کند، و سپس مرحله دوم که هم‌جوشی در آن رخ می‌دهد، فعال می‌شود.

در دهه 1950 وظیفه کوچک‌سازی بمب‌های هسته‌ای به آزمایشگاه لیورمور واگذار شد تا بتوان آنها را روی موشک‌هایی نصب کرد که در زیردریایی‌ها مستقر هستند. دانشمندان این مرکز در کمتر از چهار سال موفق به توسعه سیستم موشکی موسوم به «پولاریس» (Polaris) شدند که زمانی از آن به‌عنوان «مهم‌ترین تغییر فناوری‌محور در تاریخ سلاح‌های هسته‌ای» یاد شده بود.

درحال‌حاضر یکی از بزرگ‌ترین وظایف دانشمندان در سه آزمایشگاه ساندیا، لوس‌آلاموس و لیورمور، پایش دقیق کلاهک‌های هسته‌ای است. «کیم بودیل»، مدیر آزمایشگاه لیورمور می‌گوید:

«یک سلاح هسته‌ای که در قفسه نگهداری می‌شود، شبیه به آزمایش شیمیایی است که سال‌به‌سال تغییر می‌کند. مواد رادیواکتیو به‌مرور زمان دچار واپاشی می‌شوند. پلیمرها تجزیه می‌شوند.»

بنابراین هر سال، تعدادی از این کلاهک‌ها باز شده و به‌طور کامل توسط محققان بررسی می‌شوند. برای این بررسی‌ها نیز آمریکا آزمایشگاه‌های خود را به تجهیزات پیشرفته‌ای مجهز کرده است.

برای مثال، در آزمایشگاه ساندیا، دستگاهی به نام «ماشین Z» (تصویر زیر) وجود دارد که با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی شدید، محیطی شبیه به انفجار هسته‌ای ایجاد می‌کند.

تمام این آزمایش‌ها برای درک بهتر خواص موادی انجام می‌شود که در ساخت بمب از آنها استفاده شده است. همچنین براساس داده‌های آزمایشگاهی، شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای پیشرفته‌تری به کار گرفته می‌شود.

هم‌اکنون در لوس‌آلاموس، براساس شبیه‌سازی‌های ارائه‌شده توسط ابررایانه ال کاپیتان، محققان مشغول کار روی طراحی یک سلاح جدید هستند. گفته شده این سلاح W93 نام دارد و روی موشک‌های بالستیک زیردریایی‌های جدید نیروی دریایی آمریکا نصب خواهد شد.

چهارمین دوره از عصر توسعه سلاح هسته‌ای

«تام میسون»، رئیس لوس‌آلاموس، از دوره فعلی با عنوان «عصر چهارم» سلاح‌های هسته‌ای یاد کرده است. طبق گفته او دوره اول به زمان اختراع بمب هسته‌ای در پروژه منهتن برمی‌گردد و دوره دوم با رقابت در زمان جنگ سرد برای گسترش تأسیسات ادامه پیدا کرده است.

در دوره سوم شاهد فروپاشی شوروی بوده‌ایم که به‌گفته میسون در آن زمان تصور می‌شد نقش بازدارندگی کاهش پیدا می‌کند. و اکنون در عصر چهارم، شاهد فروپاشی توافق‌های تسلیحاتی، تهدیدات هسته‌ای، گسترش سریع تأسیسات، تنش در میان برخی قدرت‌های هسته‌ای و خطر ظهور قدرت‌های هسته‌ای جدید هستیم.

هرچند هدف اصلی آزمایشگاه‌های لوس‌آلاموس و لیورمور، یعنی توسعه سلاح‌های هسته‌ای، هرگز مورد تردید نیست، اما دانشمندان این مراکز دوست دارند به قابلیت‌های غیرنظامی آنها نیز توجه شود. برای مثال، NIF یکی از مراکز پیشتاز در تلاش برای تولید انرژی از طریق هم‌جوشی هسته‌ای است.

با این‌همه، هدف اصلی این آزمایشگاه‌ها همچنان ساخت سلاح‌های جنگی است. زمانی که از دکتر میسون پرسیده شد که او و همکارانش چه احساسی نسبت به نقش خود در توسعه بمب‌های هسته‌ای دارند؛ گزارشگر اکونومیست چنین پاسخی دریافت کرد:

«اگر سلاح‌هایی که ما طراحی می‌کنیم هرگز استفاده نشوند، یعنی موفق بوده‌ایم.»