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Starfish Prime

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Starfish Prime

La bola de fuego de la explosión estirándose a lo largo del campo magnético de la Tierra con una brillante aurora, visto 3 minutos después de la explosión desde un avión de reconocimiento KC-135.
Potencia 1.4 megatones
Ubicación 17°12′N 169°06′O / 17.2, -169.1
Área Atolón Johnston
Operador Estados Unidos
Fecha de la prueba 9 de julio de 1962
Cronología
Starfish Starfish Prime Bluegill Prime
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Starfish Prime fue una prueba nuclear parte de la Operación Fishbowl realizada por los Estados Unidos el 9 de julio de 1962, mediante la Defense Atomic Support Agency (DASA) y la Atomic Energy Commission (Comisión de energía atómica, o AEC). La bomba, fabricada en Los Alamos Scientific Laboratory (Laboratorio Científico de Los Álamos) fue lanzada por medio de un cohete PGM-17 Thor. La explosión de esta prueba atómica ocurrió a 400 km (250 millas) de altura sobre la isla de Johnston en el Océano Pacífico.[1]

Operación Fishbowl

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Artículo principal: Operación Fishbowl

High Altitude Weapons Effects (1962), película oficial desclasificada de la Comisión de Energía Atómica (AEC).

El ensayo Starfish fue una de las cinco pruebas de gran altitud agrupadas dentro de la Operación Fishbowl, a su vez parte de la Operación Dominic, una serie de ensayos realizados en 1962 que comenzaron en respuesta al anuncio soviético del 30 de agosto de 1961 de que pondrían fin a una moratoria de tres años sobre las pruebas nucleares.[2]

En 1958, Estados Unidos había realizado seis pruebas nucleares de gran altitud que produjeron muchos resultados inesperados y plantearon numerosas nuevas preguntas. Según el informe interino del oficial del proyecto del gobierno de EE. UU. sobre el proyecto Starfish Prime:[3]

Pruebas nucleares de gran altitud anteriores: YUCCA, TEAK y ORANGE, además de los tres ensayos ARGUS, estuvieron pobremente instrumentados y se ejecutaron de manera apresurada. A pesar de estudios exhaustivos de los escasos datos, los modelos actuales de estas explosiones son imprecisos y tentativos. Estos modelos son demasiado inciertos como para permitir extrapolaciones a otras altitudes y rendimientos con algún grado de confianza. Por lo tanto, existe una fuerte necesidad no solo de mejor instrumentación, sino también de más pruebas que cubran un rango de altitudes y rendimientos.

La prueba Starfish estaba originalmente planificada como la segunda de la serie Fishbowl, pero el primer lanzamiento (Bluegill) se perdió por el equipo de seguimiento por radar y tuvo que ser destruido en pleno vuelo.[4]

El intento inicial de lanzamiento de Starfish el 20 de junio también fue abortado en pleno vuelo, esta vez debido a una falla del vehículo de lanzamiento Thor. El misil Thor voló una trayectoria normal durante 59 segundos; luego el motor del cohete se detuvo y el misil comenzó a desintegrarse. El oficial de seguridad de rango ordenó la destrucción del misil y la ojiva. El misil se encontraba entre 30.000 y 35.000 pies (9.100 y 10.700 m) de altitud cuando fue destruido. Partes del misil y cierta contaminación radiactiva cayeron sobre el Atolón Johnston, la cercana isla Sand y el océano circundante.[4]

Explosión

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Otra vista de Starfish Prime a través de nubes delgadas, vista desde Honolulu.

El 9 de julio de 1962, a las 09:00:09 en Tiempo Universal Coordinado (11:00:09 p. m. del 8 de julio de 1962, hora de Honolulu), la prueba Starfish Prime fue detonada a una altitud de 250 millas (400 km). Las coordenadas de la detonación fueron 16°28′N 169°38′W.[1]El rendimiento real del arma estuvo muy cerca del valor de diseño, que diversas fuentes sitúan en un rango de 1,4 a 1,45 megatones (5,9 a 6,1 petajulios). La ojiva nuclear detonó 13 minutos y 41 segundos después del despegue del misil Thor desde el Atolón Johnston.[5]

Starfish Prime provocó un pulso electromagnético (PEM) mucho mayor de lo esperado, tan grande que desbordó gran parte de los instrumentos de medición, causando grandes dificultades para obtener mediciones precisas. El PEM de Starfish Prime también hizo que estos efectos se hicieran conocidos por el público al causar daños eléctricos en Hawái, a unos 900 millas (1.450 km) del punto de detonación, dejando fuera de servicio alrededor de 300 farolas,[1]activando numerosas alarmas antirrobo y dañando un enlace de microondas de una compañía telefónica.[6]El daño del PEM en el enlace de microondas interrumpió las llamadas telefónicas desde Kauai hacia el resto del archipiélago de Hawái.[7]

Un total de 27 pequeños cohetes fueron lanzados desde el Atolón Johnston para obtener datos experimentales de la detonación de Starfish Prime. Además, se lanzó un gran número de instrumentos a bordo de cohetes desde Barking Sands, Kauai, en el archipiélago de Hawái.[8]

Un gran número de barcos y aeronaves militares de los Estados Unidos operaban en apoyo de Starfish Prime en el área del Atolón Johnston y en toda la región cercana del Pacífico Norte.

Algunos barcos y aeronaves militares también fueron posicionados en la región del océano Pacífico Sur, cerca del archipiélago de Samoa. Esta ubicación se encontraba en el extremo sur de la línea del campo magnético de la Tierra desde la posición de la detonación nuclear, un área conocida como la “región conjugada sur” para la prueba. Se encontraba una expedición científica no invitada de la Unión Soviética cerca del Atolón Johnston durante la prueba, y otra expedición científica soviética estaba en la región conjugada sur, cerca del archipiélago de Samoa.[9]

Después de la detonación de Starfish Prime, se observaron auroras brillantes en el área de la explosión, así como en la región conjugada sur, al otro lado del ecuador respecto a la detonación. Según uno de los primeros informes técnicos:[8]

Los fenómenos visibles causados por la explosión fueron extensos y bastante intensos; un área muy grande del Pacífico fue iluminada por fenómenos aurorales, desde muy al sur de la región magnética conjugada sur (Tongatapu) pasando por el área de la explosión hasta muy al norte de la región conjugada norte (French Frigate Shoals)… Al atardecer después de la explosión, se observó durante varios días la dispersión resonante de la luz procedente del litio y otros restos en Johnston y en French Frigate Shoals, lo que confirmó la presencia prolongada de escombros en la atmósfera. Un efecto secundario interesante fue que la Real Fuerza Aérea de Nueva Zelanda fue ayudada en maniobras antisubmarinas por la luz de la bomba.

Estos efectos aurorales fueron parcialmente anticipados por Nicholas Christofilos, un científico que anteriormente había trabajado en los ensayos nucleares de gran altitud de la Operación Argus.

Según el veterano atómico estadounidense Cecil R. Coale,[10]algunos hoteles en Hawái ofrecían fiestas de “bombas arcoíris” en sus azoteas para Starfish Prime, lo que contradice algunos informes de que la aurora artificial fue inesperada.

A 'Quick Look' at the Technical Results of Starfish Prime (agosto de 1962) afirma:[8]

En Kwajalein, 1450 millas al oeste, un revestimiento denso se extendió por el este del horizonte a una altura de 5 u 8 grados. A las 09:00 GMT un flash blanco brillante surgió a través de las nubes, cambiando rápidamente a una bola verde de irradiación que se extendía en el cielo claro. De su superficie surgieron grandes extensiones blancas, asemejándose a nubes de cirroestratos, que se levantaron a 40 grados sobre el horizonte en unos arcos arrebatadores que daban vuelta hacia abajo hacia los polos y que desaparecían en segundos siendo sustituidos por cirros concéntricos espectaculares, como los anillos que se movían hacia fuera desde el centro de la explosión a enorme velocidad inicial, finalmente parando cuando el anillo exterior alcanzó 50 grados de altura. No desaparecieron, sino persistieron en un estado de calma congelada. Todo esto ocurrió, juzgaría, en el plazo de 45 segundos. La luz verdosa empezó a volverse púrpura y comenzó a descolorarse en el centro de la explosión, un resplandor rojo brillante se comenzó a desarrollar en el horizonte en una dirección de 50 grados noreste y simultáneamente 50 grados al sudeste y hacia arriba, hasta que el cielo del este era un semicírculo rojo ardiente que se extendía 100 grados del norte al sur y hasta la mitad del cenit, que eclipsaba algunas de las estrellas menos brillantes. Esta situación, entremezclada con enormes arco iris blancos, persistió no menos de siete minutos.

En el momento inicial en Johnston, tuvo lugar un flash blanco, pero tan pronto como uno podía quitarse sus gafas, ya no había una luz intensa presente. Un segundo después de la explosión, un disco rojo abigarrado fuera observado directamente por encima y cubría el cielo hasta unos 45 grados del cenit. En general, la región abigarrada roja era más intensa en las partes del este. A lo largo de la línea magnética norte-sur, se extendió una raya blanco-amarilla hasta el norte del cenit cercano. La anchura de la región rayada blanca creció de algunos grados en pocos segundos a cerca de 5-10 grados en 30 segundos. El crecimiento de la región auroral al norte se produjo por la adición de nuevas líneas que se desarrollaban del oeste al este. Las rayas aurorales blanco-amarillas retrocedieron hacia arriba del horizonte al norte y se extendieron al sur, y dos minutos después, las rayas blanco-amarillas seguían teniendo cerca de 10 grados de anchura, y se extendían principalmente del cenit cercano hasta el sur. En unos dos minutos, la región roja del disco había desaparecido completamente en el oeste y se descoloraba rápidamente en la porción del este. En 400 segundos, esencialmente todos los fenómenos visibles importantes habían desaparecido, a excepción posiblemente de un cierto débil resplandor rojo a lo largo de la línea norte-sur y al norte, en el horizonte. No se oyó ningún sonido en la isla de Johnston que se pudiera atribuir definitivamente a la detonación.

Se registraron fuertes señales electromagnéticas debidas a la explosión, al igual que hubo alteraciones del campo magnético y corrientes significativas en la Tierra.

Un informe de 2006 describió las mediciones de partículas y campos de la cavidad diamagnética de Starfish y el flujo de beta inyectado en el cinturón de radiación artificial.[11]Estas mediciones describen la explosión desde 0,1 milisegundos hasta 16 minutos después de la detonación.

Observaciones en Christchurch, Nueva Zelanda

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En el momento de la explosión de Starfish Prime, el departamento de física de la Universidad de Canterbury, en Christchurch, Nueva Zelanda, estaba operando un fotómetro de brillo del aire en una estación de campo cerca de Rolleston, a veinte millas al sureste de Christchurch. El fotómetro fue diseñado y calibrado por el Dr. I. Filósofo y otros en el Instituto de Tecnología de Illinois.[12]

El programa de observación del brillo del aire formaba parte de una investigación de la alta atmósfera dirigida por el Dr. C. Ellyett.

El 9 de julio de 1962, Samuel Neff y su esposa Ruth Neff estuvieron en la estación de campo de Rolleston para operar el fotómetro y registrar cualquier observación. Los resultados fotométricos fueron publicados en el Journal of Geophysical Research Letters.[13]Christchurch se encuentra aproximadamente en la misma longitud que la isla Johnston, pero mucho más alejada del ecuador; por lo tanto, se asumía que las líneas de fuerza del campo magnético terrestre que entran en la atmósfera cerca de Christchurch estaban demasiado altas sobre la isla Johnston como para que existiera mucha conexión entre Christchurch y la explosión. Esta suposición resultó ser falsa.

Entre cinco y diez segundos después de la explosión se observaron columnas aurorales blancas que parecían emanar del cenit magnético. En el transcurso de un minuto, estas columnas adquirieron un tono rojizo, y para las 9:04 (GMT) la estructura blanca estaba dominada por un resplandor rojo que cubría la mayor parte del cielo hacia el norte y se extendía más allá del cenit hacia el sur. El fenómeno luminoso fue visible a simple vista durante aproximadamente doce minutos, aunque los valores fotométricos de intensidad se mantuvieron por encima de lo normal durante más de una hora.

El fotómetro fue diseñado para medir específicamente las emisiones atómicas del estado fundamental del átomo de oxígeno resultantes de las transiciones de 1S a 1D (557,7 nm) y de 1D a 3P (630,0 nm). Ambas emisiones son componentes del brillo del aire normal y de las auroras. Las mediciones mostraron un máximo para 557,7 nm de 2 × 10⁴ rayleighs aproximadamente dos minutos después de la detonación. Este valor era aproximadamente 200 veces el valor normal del brillo del aire. El máximo para 630,0 nm fue de 1,8 × 10⁵ rayleighs, o 2,4 × 10³ veces el valor normal, correspondiente a una aurora de clase 3. La intensidad máxima se alcanzó 4 minutos después de la detonación, y el retraso respecto a 557,7 nm se debe a la mayor vida media del estado 1D. La emisión desde el estado 1D disminuyó de manera estrictamente exponencial durante 7 minutos, lo que permitió una medición precisa de la constante de decaimiento de ese estado. El valor resultante (0,0087 s⁻¹) concuerda estrechamente con el valor de 0,0092 s⁻¹ calculado teóricamente por R. H. Garstang.[14]

En el momento de la explosión, un ionosonda estaba registrando datos en Godley Head, a unas 15 millas de Christchurch. Geoff King y Harvey Cumack, del Observatorio Geofísico (DSIR), Christchurch, combinaron los resultados ionosféricos y fotométricos observados para obtener una comprensión de los mecanismos que podrían explicar las observaciones visuales. Aunque los datos del ionosonda estaban severamente distorsionados, King y Cumack lograron obtener la densidad de electrones en la región F a los cuatro minutos después de la explosión. La excitación del estado 1D del oxígeno en el brillo del aire y la aurora se explica satisfactoriamente por un proceso de recombinación disociativa, para el cual la mayoría de los coeficientes de tasa son conocidos. King y Cumack pudieron demostrar que la intensidad de la radiación de 630,0 nm medida por Samuel Neff era varios órdenes de magnitud mayor que la que produciría la recombinación. La posibilidad restante era que, tras la explosión, una onda de plasma neutro (iones más electrones) ingresara a la atmósfera sobre Christchurch con suficiente densidad y energía como para producir la excitación observada mediante colisiones electrón-átomo. Estos resultados fueron publicados en el New Zealand Journal of Geology and Geophysics, en diciembre de 1962.[15]

Efectos posteriores

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Telstar 1 (el primero), el primer satélite comercial de la AT&T Corporation, y Ariel 1 (el segundo), el primer satélite del Reino Unido, ambos fueron inutilizados por los cinturones de radiación que causaron las pruebas nucleares.

La explosión liberó aproximadamente 10²⁹ electrones en la magnetosfera de la Tierra.[16]Mientras algunas de las partículas beta energéticas siguieron las líneas del campo magnético terrestre e iluminaron el cielo, otros electrones de alta energía quedaron atrapados y formaron cinturones de radiación alrededor de la Tierra. Los electrones añadidos aumentaron la intensidad de los electrones dentro del cinturón de radiación interno natural de Van Allen en varios órdenes de magnitud.[16]En ese momento hubo mucha incertidumbre y debate sobre la composición, magnitud y posibles efectos adversos de la radiación atrapada tras la detonación. Los responsables del armamento se preocuparon bastante cuando tres satélites en órbita terrestre baja quedaron inutilizados, entre ellos TRAAC y Transit 4B.[17]La vida media de los electrones energéticos fue de solo unos pocos días. En ese momento no se sabía que los flujos de partículas solares y cósmicas variaban por un factor de 10 y que las energías podían superar 1 MeV (0,16 pJ). En los meses siguientes, estos cinturones de radiación artificial acabaron causando el fallo de seis o más satélites,[18]debido a que la radiación dañó sus paneles solares o sus sistemas electrónicos, incluyendo el primer satélite de comunicaciones comercial, Telstar 1, así como el primer satélite del Reino Unido, Ariel 1.[19]Los detectores en Telstar, TRAAC, Injun y Ariel 1 fueron utilizados para medir la distribución de la radiación producida por las pruebas.[20]

En 1963 se informó que Starfish Prime había creado un cinturón de electrones en el rango de MeV. [21]En 1968 se informó que algunos electrones de Starfish habían permanecido en la atmósfera durante 5 años.[22]

Un año después de la prueba, en 1963, Estados Unidos y la URSS firmaron el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares, que prohibía todas las pruebas nucleares en la atmósfera. Francia y China continuaron realizando pruebas en superficie durante algunas décadas más.[23]

Descubrimientos científicos resultantes

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La bomba Starfish contenía ¹⁰⁹Cd como trazador, lo que ayudó a determinar la tasa de mezcla estacional de las masas de aire polares y tropicales.[24]

Los equipos de Christchurch, Nueva Zelanda, mencionados anteriormente utilizaron fotometría atmosférica para medir cambios en la luminiscencia nocturna en los minutos posteriores a la detonación. Esto confirmó los valores teóricos de la constante de decaimiento del estado 1D de los átomos de oxígeno. También determinaron que estaban ocurriendo transiciones de 3P a 1D en los minutos posteriores a la detonación a una tasa miles de veces superior a la normalmente observada en el cielo por procesos naturales. Esto mostró el plasma atmosférico de gran alcance creado por la explosión nuclear de alta altitud.[14][15]

Véase también

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Referencias

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  1. 1 2 3 Vittitoe, Charles N. (1 de junio de 1989). Did High-Altitude EMP Cause the Hawaiian Streetlight Incident? (PDF) (Report). Sandia National Laboratories. Consultado el 12 de junio de 2026.
  2. ↑ "Operation Dominic: 1962 – Christmas Island, Johnston Island, Central Pacific". nuclearweaponarchive.org. 3 de enero de 2005. Consultado el 12 de junio de 2026. "La Unión Soviética había anulado la moratoria de facto sobre pruebas nucleares, que tenía 34 meses de antigüedad, el 1 de septiembre de 1961, al iniciar una serie sin precedentes de pruebas nucleares atmosféricas".
  3. ↑ Loadabrand, Ray L.; Dolphin, Lambert T. (1 de agosto de 1962). "Chapter 1" (PDF). Project Officer's Interim Report: Starfish Prime (Report). Field Command, Defense Atomic Support Agency. p. 2. DA 49-146-XZ-137. Consultado el 12 de junio de 2026.
  4. 1 2 Berkhouse, L.; Davis, S. E.; Gladeck, F. R.; Hallowell, J. H.; Jones, C. B.; et al. (1 de febrero de 1983). "Chapter 7 – Fishbowl – High-Altitude Events" (PDF). Operation Dominic I–1962. Defense Threat Reduction Agency. dtra.mil (Report). p. 247. Consultado el 12 de junio de 2026.
  5. ↑ Dyal, P., Air Force Weapons Laboratory. Report ADA995428. "Operation Dominic. Fish Bowl Series. Debris Expansion Experiment". 10 de diciembre de 1965. p. 15. Consultado el 12 de junio de 2026.
  6. ↑ Michio Kaku; Daniel Axelrod (1987). To Win a Nuclear War: The Pentagon's Secret War Plans. Black Rose Books Ltd. p. 152. ISBN 978-0-921689-06-5. Consultado el 12 de junio de 2026.
  7. ↑ Conca, James "Can Nuclear Power Plants Resist Attack of Electromagnetic Pulse (EMP)" Forbes. Consultado el 12 de junio de 2026.
  8. 1 2 3 United States Department of Defense. Report ADA955411. "A Quick Look at the Technical Results of Starfish Prime". Agosto de 1962. Consultado el 12 de junio de 2026.
  9. ↑ United States Central Intelligence Agency. National Intelligence Estimate. Number 11-2A-63. "The Soviet Atomic Energy Program". Consultado el 12 de junio de 2026.
  10. ↑ Schwoch, James. Global TV: New Media and the Cold War, 1946–69 (Illinois, 2009). Consultado el 12 de junio de 2026.
  11. ↑ Dyal, Palmer (2006). "Particle and field measurements of the Starfish diamagnetic cavity". Journal of Geophysical Research. 111 (A12211): A12211. Bibcode:2006JGRA..11112211D. doi:10.1029/2006JA011827. Consultado el 12 de junio de 2026.
  12. ↑ Filosofo, I. (1965). "An Automatic Continuum Compensating Photometer for Observations of Aurora and Airglow". Applied Optics. 4 (2): 215–219. Bibcode:1965ApOpt...4..215F. doi:10.1364/AO.4.000215. Consultado el 12 de junio de 2026.
  13. ↑ Neff, Samuel (January 1963). "Photometric Observation of an Artificial Aurora". Journal of Geophysical Research. 68 (2): 597–598. Bibcode:1963JGR....68..587N. doi:10.1029/JZ068i002p00587. Consultado el 12 de junio de 2026.
  14. 1 2 Garstang, R. H. (1951). "Energy Levels and Transition Probabilities in p2 and p4 configurations". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 111 (115): 115–124. doi:10.1093/mnras/111.1.115. Consultado el 12 de junio de 2026.
  15. 1 2 Neff, Samuel; King, Geof; Cummack, C. H. (1962). "Airglow Emissions and Ionosperic Effects following the Johnston Island Nuclear Explosion on July 9". New Zealand Journal of Geology and Geophysics. 5 (6): 933. Bibcode:1962NZJGG...5..933N. doi:10.1080/00288306.1962.10420043. Consultado el 12 de junio de 2026.
  16. 1 2 Stassinopolous, E. G. (22 de abril de 2015). "The STARFISH Exo-atmospheric, High-altitude Nuclear Weapons Test" (PDF). NASA/Goddard Space Flight Center. Consultado el 12 de junio de 2026.
  17. ↑ "Transit 4B – NSSDC ID: 1961-031A". NASA NSSDC. Consultado el 12 de junio de 2026.
  18. ↑ "The 50th anniversary of Starfish Prime: the nuke that shook the world". Bad Astronomy. 9 de julio de 2012. Consultado el 12 de junio de 2026.
  19. ↑ N (14 de julio de 2012). «50 Years Ago, Communications Became Global». NPR (en inglés). Consultado el 13 de junio de 2026.
  20. ↑ Hess, Wilmot N. (Septiembre de 1964). The Effects of High Altitude Explosions (PDF) (Report). National Aeronautics and Space Administration. NASA TN D-2402. Consultado el 12 de junio de 2026.
  21. ↑ Brown, W. L.; Gabbe, J. D. (Marzo de 1963). "The Electron Distribution in the Earth's Radiation Belts during July 1962 As Measured by Telstar". Journal of Geophysical Research. 68 (3): 607–618. Bibcode:1963JGR....68..607B. doi:10.1029/JZ068i003p00607. Consultado el 12 de junio de 2026.
  22. ↑ Hess, Wilmot N. (1968). The Radiation Belt and Magnetosphere (en inglés). Blaisdell Publishing Company. Consultado el 13 de junio de 2026.
  23. ↑ Noack, Rick (5 de agosto de 2020). «In the 75 years since Hiroshima, nuclear testing killed untold thousands». Washington Post (en inglés). Consultado el 13 de junio de 2026.
  24. ↑ Review of early data on mixing rate of polar and tropical air masses. Consultado el 12 de junio de 2026.

Enlaces externos

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