211service.com
Hur internationella övervakare upptäcker kärnvapen och annat mullrande
Den ultimata mardrömmen för kritiker av det iranska kärnkraftsavtalet som diskuteras i kongressen är att på något sätt, trots avtalet och alla dess inbyggda skyddsåtgärder, kommer Iran fortfarande att lyckas designa och bygga ett kärnvapen och undkomma upptäckt tills en stor stad konsumeras av kärnvapenbrand.
Men att bygga ett tillförlitligt operativt vapen kräver tester, och sedan fullbordandet av det omfattande kärnvapenförbudsavtalet 1996 har ett sofistikerat globalt avkänningsnätverk kommit online för att säkerställa att inga kärnvapenprov någonstans i världen går obemärkt förbi. Känt som International Monitoring System (IMS), är det det första larmsystemet för nukleära överträdelser, som använder fyra distinkta och kompletterande tekniker för att upptäcka och lokalisera en atomär detonation var som helst på jorden. Tjugofyra timmar om dygnet strömmar cirka 26 gigabyte data från IMS-stationer i 89 länder in i ett kontrollcenter i Wien, Österrike, genom satellitnätverk och säkra marklänkar. Det kostade cirka 1 miljard dollar att bygga och finansierades av de nästan 200 medlemsländerna i fördraget från 1996.
Ett av de mest avgörande avkänningssystemen erbjuder radionukliddetektion. Åttio övervakningsposter och 16 laboratorier i IMS är utrustade för att plocka upp och analysera atmosfäriska spår av ädelgaser och radioaktiva partiklar som ger ett tydligt rykande pistoltecken på en hemlig kärnvapensprängning, som de från Nordkoreas kärnvapenprov. IMS-radionuklidnätverket fick ett oväntat men livsviktigt träningspass i mars 2011, och mätte och spårade den radioaktiva plymen som släpptes ut av det skadade kärnkraftverket i Fukushima.
Se även: Karta över världens neutriner avslöjar kärnkraftsaktivitet varhelst det händer
Ett väldesignat underjordiskt test kanske inte släpper ut några detekterbara kärnrester i atmosfären. Det är där de ytterligare teknikerna i nätverket kommer in i bilden. Med 50 primära och 120 hjälpstationer identifierar IMS seismiska nätet cirka 130 händelser per dag: jordskakningar, gruvexplosioner eller något som motsvarar ett skalv på magnituden 3,0, ett nästan oupptäckbart mullret.
De seismiska stationerna är extremt känsliga, säger Gerhard Graham, koordinator för International Data Centre, som drivs av en internationell grupp som kallas Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty Organization. Eftersom det seismiska nätet som helhet identifierar dessa 130 händelser om dagen, övervakar varje enskild station i nätverket nästan allt: En seismometer kan mäta nanometer av markrörelse, säger Graham. För geologer tillhandahåller nätverket en ständigt fördjupad baslinje av seismisk data som möjliggör mer exakta bedömningar av faror i skalvbenägna regioner.
Det seismiska nätets kapacitet kompletteras och utökas med 11 stationer som lyssnar efter den akustiska undervattensignaturen av en kärnvapenexplosion. Fem av stationerna är på land och upptäcker ljudvågor som färdas genom vatten och sedan övergår till seismiska vågor när de träffar kusten. De andra sex stationerna är hydrofoner - undervattensmikrofoner förtöjda ungefär en kilometer under ytan för att detektera och bestämma riktningen för akustiska vågformer. Eftersom ljud färdas så effektivt under vatten kan 11 stationer täcka hela världen, säger George Haralabus, chef för IMS hydroakustiksektion.
IMS-nätverket kompletteras med infraljudssensorer som kan höra ljud vid extremt låga frekvenser, långt under räckvidden för mänsklig hörsel. Jorden är aldrig tyst i detta akustiska rike, med infraljud som genereras inte bara av kärnexplosioner utan av atmosfärens rörelser och jordskorpan, vulkaner, mänskliga aktiviteter av alla slag, och till och med meteorer och rymdskräp som tränger igenom atmosfären. Fyrtioåtta infraljudstationer är för närvarande i drift av planerade 60, med uppsättningar av mikrobarometrar.
Men IMS-nätverket används också på ett sätt som dess ursprungliga designers aldrig kunnat föreställa sig. En av de viktigaste är som ett system för tidig varning för naturkatastrofer. Sedan den förödande jordbävningen i Indiska oceanen och den resulterande tsunamin i december 2004 har IMS kopplat sina betydande resurser till tsunamivarningsstationer över hela världen. Det arrangemanget gav resultat i mars 2011, med IMS-data som gav tillräckligt med varning till japanska myndigheter för att flytta hotade invånare till högre mark under samma katastrof som översvämmade Fukushima. De seismiska stationerna kan till och med lokalisera kraschplatserna för stora flygplan på eller nära land. Samtidigt börjar de andra vetenskapliga möjligheterna med IMS bara att bli fullt uppskattade, från övervakning av kollapsande ishyllor vid polerna och djuphavstemperaturer för bevis på klimatförändringar, till avlyssning av valsånger för nya insikter om valarbeteende och migration mönster.
All sensordata som kommer in till centrum i Wien bearbetas, analyseras och vidarebefordras kontinuerligt till alla medlemsländer i 1996 års testförbudsavtal. Förutsatt att något misstänkt dyker upp är nästa steg en inspektion på plats för bevis på fördragsbrott.
Åtminstone kommer det att bli nästa steg när fördraget om omfattande kärnprovsförbud faktiskt träder i kraft. Även om världens deklarerade kärnvapenmakter har observerat ett frivilligt testmoratorium sedan 1991, släpar flera av de 183 undertecknarna (inklusive USA) efter ratificeringen, mestadels med hänvisning till oro för verifiering. Men de som driver IMS säger att sådana farhågor är aktuella nu. Graham säger att tekniken i systemet gör det nästan omöjligt att undgå upptäckt.