ydinase

Maailmanhistorian suurin ydinräjähdys tapahtui lähellä Suomea

Pe, 10/30/2015 - 10:10 Jari Mäkinen
Kuva Tsar-Bomban räjäytyksestä

Päivän kuvaTänään 54 vuotta sitten, 30. lokakuuta vuonna 1961, Neuvostoliitto räjäytti Novaja Zemljassa – vain vähän yli tuhannen kilometrin päässä Suomen rajasta – valtavan suuren ydinpommin. Kyseessä on edelleen suurin koskaan räjäytetty ydinlataus.

Klo 11.32 paikallista aikaa tapahtunut räjähdys oli voimaltaan 57 megatonnia ja tämä Tsar-Bombaksi (Tsaarin pommiksi) kutsuttu pommi tuotti räjähdyshetkellään peräti 5,3 jottawatin tehon. Tämä vastaa noin yhtä prosenttia Auringon tuottamasta tehosta.

Päivän kuvana oleva tulipallo kohosi korkeimmillaan kymmenen kilometrin korkeuteen ja kosketti maata. Taivaalle noussut sienimäinen pilvi oli yli 60 kilometriä korkea ja 40 kilometriä leveä. Räjähdyksen olisi voinut nähdä paljaalla silmällä lähes Suomen Lapista, ja sen paineaalto havaittiinkin Suomessa. Itse asiassa paineaalto kiersi maapallon kolmasti. 

1960-luvun alussa kylmä sota oli käynnissä kenties kiivaimmillaan. Paitsi että suurvallat Neuvostoliitto ja Yhdysvallat nokittelivat toisiaan esimerkiksi avaruuskilpailussa, ne rakensivat toinen toistaan tehokkaampia ydinaseita. Rakettien ja ydinpommien kehitys olikin kytköksissä toisiinsa: jotta pommi olisi tehokas ase (niin taktisesti kuin poliittisestikin), sen tuli olla pieni ja tehokas, ja se piti kyetä lähettämään raketilla milloin vain, minne vain.

Tosin kaikkein voimakkaimpien ydinaseiden kuljettamiseen vaadittiin suuria pommikoneita, koska voimakkaimmatkaan mannertenväliset ohjukset eivät kyenneet niitä lennättämään tarpeeksi pitkälle.

Kilpailun tiimellyksessä hieman kenties suuruudenhullu Neuvostoliiton johtaja Nikita Hruštšov antoi määräyksen kehittää maailman suurin ydinpommi, joka olisi selvästi voimakkaampi kuin mikään Yhdysvaltain suunnittelema. Kyseessä oli pelkkä näytös, sillä näin suuri ydinase ei ollut käyttökelpoinen; sitä ei millään olisi saatu kuljetettua kohteeseensa.

Työ pommin kehittämiseksi alkoi heinäkuussa 1961 ja eteni nopeasti. Akateemikko Juri Borisovitš Haritonin johtama ydinfyysikkoryhmä sai kehitettyä muutamassa kuukaudessa helvetinkoneen, jonka massa oli 27 tonnia ja jonka pituus oli yli kahdeksan metriä.

Pommin kuoren mallikappale on näytteillä Sarovin ydinasemuseossa Venäjällä (kuva alla).

Pommi kuljetettiin erityisesti tehtävää varten muokatulla Tupolev Tu-95 -pommikoneella, joka oli maalattu valkoiseksi, jotta räjähdyksen lämpö ei vaurioittaisi pudotuspaikalta poispäin pakenevaa konetta.

Pudotus tapahtui 10 500 metrin korkeudesta ja räjähdys tapahtui neljässä kilometrissä. Jotta pudotuskone olisi päässyt tarpeeksi kauaksi räjähdyksestä, oli pommiin kiinnitetty putoamista hidastanut laskuvarjo. Siitä huolimatta suuri Tupolev heittelehti paineaallossa kuin lehti ja putosi liki kilometrin alaspäin lentokorkeudestaan räjähdyksen voimasta.

Alun perin pommin oli tarkoitus olla vieläkin voimakkaampi, sillä teoreettisesti se olisi voinut olla teholtaan jopa 100 megatonnia. Tehoa päätettiin kuitenkin rajoittaa, koska laskelmien mukaan näin valtava räjähdys olisi saanut aikaan todella suuren radioaktiivisen laskeutuman, joka olisi mahdollisesti ulottunut paitsi laajalle Neuvostoliiton alueelle, niin mahdollisesti myös maan rajojen ulkopuolelle. 

Jos siis nykymeno maailmassa tuntuu toisinaan hullulta, kannattaa olla vain onnellinen, että Tsar-Bomban kaltaista hulluutta ei kuitenkaan enää esiinny. 



Lisäys klo 12:28

Ilmatieteen laitoksen mukaan Suomeen ei tullut käytännössä lainkaan laskeutumaa Tsar-Bombsta. Sen sijaan noin kymmenestä muusta ydinpommista on tullut saastepilviä, kuten Vihreän langan artikkeli kertoo.

Mars räjäyttelemällä asuinkelpoiseksi

Sanotaan heti aluksi: Minusta Marsin kuut voisi ihan hyvin tiputtaa planeetan pinnalle.

Naapuriplaneettamme on ihastuttanut mahdollisena ihmiskunnan kakkoskotina jo kauan. Vaikka Mars on nyt kylmä, karu ja asumaton, se voitaisiin kuitenkin saattaa asumiskelpoiseksi. Tai ainakin sitä voitaisiin kokeilla, jo ihan nykytekniikalla.

Maankaltaistamiseksi kutsuttu prosessi eittämättä sisältää monia ongelmia: Kuka maksaa, miksi sinne pitäisi mennä, kannattaako se, onko meillä oikeutta sotkea toistakin planeettaa, mitä jos tuhoamme samalla sikäläisen alkeellisen elämän, ja niin edelleen. En kuitenkaan halua keskittyä noihin asioihin.

Tässä tekstissä käsittellään vain yhtä käytännön ongelmaa: Räjähdyksiä.

Mistä nyt on siis kysymys?

Suurin este eläkepäiviemme auvoisalle vietolle Marsissa on sen nykyinen kaasukehä. Paine pinnalla on vain sadasosa täkäläisestä, eikä myrkyllistä kaasua voisi muutoinkaan hengittää. Planeetalla vallitsee lisäksi ikävä pakkanen, eikä kaasuista ole törmäys- tai säteilysuojaksikaan kuin vain nimeksi.

Marsiin lähitulevaisuudessa asumaan halajavat joutuvatkin suunnittelemaan asumuksensa ja pukunsa aivan yhtä tiiviiksi kuin Kuuhun tai asteroideille muuttavat.

Ratkaisu ongelmaan on keksitty. Buustataan kasvihuoneilmiötä.

Kasvihuonekaasut nostavat jo nyt Marsin pintalämpötilaa viidellä asteella, mutta se ei riitä. Ilman tuota samaa ilmiötä Maassakin olisi hulppeat 30°C kylmempää. Mutta, koska Mars on kauempana Auringosta, naapurissamme lämmitysvaikutus pitäisi nostaa 50–80 asteeseen. Jotta se siis olisi meille miellyttävä paikka.

Ratkaisun avain löytyy vedestä ja hiilidioksidista. Kumpaakin on aimo kasa jäätyneenä napajäätiköissä, ja ainakin vesijäätä löytyy pinnan alta lähempänä päiväntasaajaakin. Aineet ovat merkittäviä kasvihuonekaasuja. Jos ne vain saataisiin jotenkin kaasuuntumaan, paine ja lämpötila pinnalla nousisivat pian siedettävälle tasolle. Mutta kuinka se tapahtuisi?

Tarvitaan paljon energiaa. Räjäytyksiä. Ja kuka nyt räjäytyksiä voisi vastustaa?

Ydinpommeja, asteroideja ja komeettoja

Yrittäjä-sijoittaja-keksijä-ja-ties-mitä-muuta Elon Musk kohautti viikko sitten ehdottamalla, että Marsin napajäätiköitä voitaisin pommittaa ydinpommeilla. Idea sinällään on jo vanha, ja oletan että myös Musk on puhunut siitä julkisesti. Hän vain on sen sortin merkkihenkilö, että saattaa joskus jopa toteuttaa idean. Kannattaa siis suhtautua semivakavasti.

Projekti on jopa toteutettavissa. Yhden suuren ydinlatingin massa on muutamia tonneja. Sellaisen kuskaamiseksi riittää saman kokoinen raketti kuin se, joka vei MSL-mönkijänkin perille. Eikun siis posauttelemaan.

Hetkinen. Yhden pommin – jättimäisenkään – räjäyttäminen ei riitä. Valistunut arvaukseni on, että niitä tarvittaisiin tuhansia, ehkä enemmän, jotta saadaan aikaan mitään pitkällä aikavälillä merkittävää. Mutta jo muutama ydinräjäytys ja alueelta leviävät kaasut riittävät aikaansaamaan ikävän radioaktiivisen ongelman koko pallolle. Ja, koska rakettilaukaisut eivät aina onnistu nappiin, saastumisen vaara lymyää myös kotona Maassa. Puhumattakaan poliittisesta vastustuksesta. Ei siis kovin optimoitu ratkaisu.

Business Insider tarjosi kätevämpää vaihtoehtoa. Miten olisi asteroidin törmäyttäminen napajäätikköön? Sopivan isolla murikalla jäätä saadaan höyrystettyä kerralla kokonaisen ydinpommiarsenaalin voimalla. Ilman radioaktiivisuutta. Vielä parempi idea olisi ohjata jokin pitkulaisemmalla radalla oleva komeetta törmäyskurssille. Sellainen mäjähtäisi pintaan vielä suuremmalla voimalla, ja toisi itsekin kivasti kasvihuonekaasuja mukanaan. Avaruusmurikoiden ohjailuun on keinoja – teoreettisia sellaisia.

Tuossakin on ongelmansa.

Sopivan asteroidin löytäminen riittävän ajoissa on neulan etsimistä heinäladosta. Komeetat ovat vieläkin harvemmassa. "Sopiva" olisi sellainen, joka ohittaa Marsin muutoinkin läheltä, jolloin pelkkä radan pieni tuunaus riittäisi. Mitä enemmän rataa pitää nimittäin muuttaa, sitä suuremmaksi nousee myös ongelmien todennäköisyys. Jo pieni asteroidi olisi massaltaan niin suuri, että projektiin täytyy kaikesta huolimatta varata kymmeniä, ehkä satoja vuosia. Ja lopputuloksen kanssa täytyy olla erittäin tarkkana, sillä napajäätiköt ovat kuitenkin varsin pieniä maaleja (läpimitat 350 ja 1000 km), jotka vieläpä liikkuvat planeetan mukana 24 km/s. Mikä tahansa törmääjän sisäisestä rasituksesta johtuva halkeama, nitkahdus, kaasupurkaus, tai vaikkapa lähiohitus toisen kappaleen kanssa voi siirtää törmäyspaikkaa ratkaisevasti. Eikä hutiosumasta ole mitään hyötyä.

Entäpä kuut?

Itse pitäytyisin tutussa ja turvallisessa. Marsin kuut Phobos ja Deimos ovat jo valmiiksi paikalla. Miksei niitä voisi tiputtaa alas?

Kummallakin on massaa kuin verrattain suurella asteroidilla: isompi on 20-kilometrinen mötikkä, toinen puolet pienempi. Mikä parasta, niiden ratoja voi seurata paikan päältä paljon asteroideja tarkemmin. Niitä voi töniä hiljakseen, ihan samoilla keinoilla kuin asteroidejakin.

Eikä hommassa edes tuhottaisi mitään pysyvää, sillä Phobos on ihan muutoinkin törmäämässä Marsiin – vaikkakin aikaisintaan vasta miljoonien vuosien päästä. Deimos taas selviää, jos sen rataa ei aleta muuttamaan.

Reippaasti yksinkertaistettuna tapahtuma näyttäisi siis jotakuinkin tältä:

Tunnustan: Tässäkin ideassa toki piilee ongelman siemen. Tietenkin. Huokaus.

Ensinnäkin, Marsin kuut kiertävät planeettaa lähes päiväntasaajan yläpuolella. Radan muuttaminen napajäätiköiden yli meneväksi vaatii ylettömän paljon energiaa (ja kestänee kauan). Kiertokeinokin on: Jos jäätä on merkittäviä määriä myös muualla kuin napa-alueilla, kuten viimeaikaisten tutkimusten perusteella vaikuttaa todella olevan, jo pieni muutos kuun inklinaatiossa voisi riittää sopivalle alueelle pääsemiseen ennen varsinaista törmäyttämistä.

Toiseksi, kiertoradalla ei tehdä äkkijarrutuksia. Etenkään yli 10-kilometrisillä kivenmurikoilla.

Vuorovesivoimat alkavat repiä kuita kappaleiksi jo hyvän aikaa ennen pintaan osumista, ehkä 2000–4000 km pinnan yläpuolella. Koska kuiden tarkkaa rakennetta ei tunneta, hajoamiskorkeuden tarkka määrittäminen ei onnistu. Kuut kuitenkin hajoavat jossain vaiheessa kivirykelmäksi tai -nauhaksi, joka ei sitten enää ole ohjailtavissa. Pinnalle ei siis synny mitään yksittäistä monttua, vaan pitkä kraattereiden sarja. Tämä voisi toisaalta olla hyväkin: Osaset voivat rei’ittää napajäätikön tehokkaammin, laajemmalta alueelta, aivan kuin konekiväärin luodit. Jos ne vain osuvat kohdalle.

Kolmanneksi, tippuvankin kuun törmäys tapahtuu loivassa kulmassa ja varsin hitaalla nopeudella (kuitenkin useita kilometrejä sekunnissa). Kuun tipahtaminen ei siis vastaa ollenkaan samankokoisen asteroidin törmäystä (vauhti yli 10 km/s). Tällä ei kuitenkaan liene paljoa väliä, sillä Marsin kaikki tunnetut jäävarannot ovat pinnan tuntumassa. Jos niiden lähelle osutaan, ne kaasuuntuvat varmasti.

Paluu todellisuuteen

Ja mitä hyötyä tästä kaikesta sitten on? En oikeastaan tiedä.

Kukaan ei ole ikinä maankaltaistanut Marsia, tai mitään muutakaan. Tai oikeastaan se on kyllä tehty kymmeniä, ehkä satojakin kertoja, mutta vain tieteiskirjallisuudessa, toiveajattelussa ja tätä tekstiä vastaavissa mitäjossitteluissa. Veikkaan, että teoretisoinnin määrä ehtii monikertaistua kauan ennen kuin ihmiskunta ryhtyy asiassa tositoimiin.

Toivon, että Musk tai joku muu rahapohatta-innovaattori innostuu oikeasti yrittämään, sitten kun on kokeillut kaikkea muuta. Mielummin jollain muulla kuin ydinpommeilla.

Olisi nimittäin kiva nähdä tuollainen törmäys. Enkä millään viitsisi odottaa miljoonia vuosia Phoboksen omatoimista tippumista.

 

Seikkaperäisempi versio tekstistä löytyy Kraatterisivustoltamme. Sieltä löytyy myös paremmin linkkejä ja lisätietoja asiaa avaaviin taustamateriaaleihin.

Kirjoittaja on planetologi, joka harrastaa tällaisia pohdintoja puoliammattimaisesti.

 

Päivitys 25.9. klo 20.50: Lisätty video tapahtumasta.

Otsikkokuva: Mars-juliste Space-X:n toimiston aulassa. Kuva: Steve Jurvetson / Flickr

BLOG

Hiroshiman räjähdys Enola Gayn navigaattorin silmin

Ke, 08/05/2015 - 12:46 Jari Mäkinen
Hiroshiman räjähdys koneesta kuvattuna

Päivän kuvaPäivän kuvana on kuva 70 vuoden takaa: Enola Gay -nimisen B-29 Superfortress -pommikoneen navigaattorin Theodore Van Kirkin ottama kuva siitä, kun heidän kuljettamansa ydinpommi räjähti Hiroshiman päällä klo 8.15 paikallista aikaa 6. elokuuta 1945.

"Nyt minusta on tullut Kuolema, maailmojen tuhoaja." 

Näin sanoi Yhdysvaltain ydinaseohjelmaa vetänyt Robert Oppenheimer vuonna 1965 tuolloin 20 vuoden takaisia tapahtumia muistellessaan. Monille pommia kehitelleille fyysikoille aseen tekeminen oli suuri pala purtavaksi, mutta monet työhön osallistuneista tutkijoista tiesivät perimmäisen syyn, miksi hankkeeseen ryhdyttiin: jotta Natsi-Saksa ei ehtisi saamaan vastaavaa ensinnä aikaiseksi. 

Ydinaseen periaatteen esitti ensimmäisenä unkarilainen Leó Szilárd vuonna 1934. Szilárd tutki ydinfysiikkaa ja erityisesti neutroneja sekä ketjureaktioita Berliinissä 1930-luvun alkuun saakka, jolloin hän joutui juutalaisena muuttamaan ensin Britanniaan ja sitten Yhdysvaltoihin vuonna 1938. Siellä hän huomasi Enrico Fermin kanssa uraanin olevan sopiva alkuaine ketjureaktion aikaansaamiseksi.

Sodan kuluessa Yhdysvaltain ydinpommihankkeen tavoite muuttui ja kun Saksa taipui lopulta perinteisin asein, käytettiin ydinasetta ensimmäisenä Japania vastaan. Monien mielestä turhaan, sillä Japani oli jo heikkenemässä; sotilaat halusivat päästä testaamaan uutta asettaan tositoimissa. Japanilaisista siviileistä tuli koekaniineja. Tosin voi olla, että ilman ydinpommeja ihmisiä olisi kuollut kymmenin tuhansin tavallisissa pommituksissa ennen Japanin antautumista.

Little BoyEnsimmäisenä Hiroshiman päällä räjäytettiin 6.8.1945 uraania käyttänyt Little Boy (oikealla). Noin neljä tonnia massaltaan olleessa pommissa oli 64 kg uraani-235-isotooppia ja sen teho oli noin 16 TNT-kilotonnia. Pommi pudotettiin 9450 metrin korkeudesta ja ohjelmoitiin räjähtämään 550 metrin korkeudessa, koska ilmassa räjähtäessään sen tuhovaikutus on suurin. Räjähdys tappoi välittömästi noin 75 000 ihmistä.

Pommi oli hyvin yksinkertainen ja varmatoiminen, vaikka sen uraanimateriaali ei ollut puhdasta. Se toimi siten, että perinteisellä räjähteellä "ammuttiin" pommin sisällä 24 kg:n uraanikappale 36 kg massaltaan olleen uraanikappaleen sisään, jotka yhdessä muodostivat kriittisen massan, missä ketjureaktio pääsi välittömästi riistäytymään hallinnasta ja synnyttämään siten räjähdyksen.

Ydinaseeksi sen räjähdysvoima oli varsin pieni, mutta verrattuna perinteisiin pommeihin oli se suuri. 

Nagasakin päällä kolmea päivää myöhemmin (9. elokuuta 1945) räjäytetty pommi oli puolestaan plutoniumase. Tämä Fat Man painoi 4,5 tonnia ja se oli uraanipommiin verrattuna monimutkaisempi. Siksi sellainen koeräjäytettiin ensin Alamogordossa, New Mexicossa, heinäkuun 16. päivänä 1945. Pommissa oli noin 6,2 kg plutoniumia sekä uraania, jotka ikään kuin puristettiin niiden ympärillä olleilla perinteisillä räjähteillä tiiviiksi kappaleeksi, missä ketjureaktio pääsi valloilleen. Arvioiden mukaan noin yksi gramma ainetta muuttui energiaksi ja vapautui kuumuutena sekä säteilynä ympärille. Tämän pommin teho oli noin 21 kilotonnia TNT:tä ja se tappoi välittömästi noin 73 900 ihmistä.

Kaikkiaan Hiroshiman ja Nagasakin pommituksissa sai surmansa yli 200 000 ihmistä.

Samalla kun tänään muistellaan ydinaseiden kauhuja, kannattaa myös muistaa, että perinteisinkin asein saadaan aikaan suurta tuhoa. Esimerkiksi toisen maailmansodan suurimmassa pommituksessa Dresdenissä helmikuussa vuonna 1945 kuoli noin 25000 ihmistä. 

Ja että maailmassa on edelleen noin 15700 ydinasetta, ja niistä vain 93% on Yhdysvalloissa ja Venäjällä.

Ydinpommeja on myös räjäytelty varsin paljon sitten Hiroshiman – alla on Isao Hashimoton tekemä animaatio kaikista ihmiskunnan ydinräjäyksistä.

Päivän kuva 20.8.2013: Neuvostoliiton vetypommi 60 v.

Ti, 08/20/2013 - 01:28 Toimitus

Puoli vuosisataa sitten maailma oli kylmän sodan partaalla: Yhdysvallat ja Neuvostoliitto kehittivät yhä voimakkaampia ydinaseita, ja tässä tuhovoimakilpailussa Yhdysvallat oli "johdossa" vetypommillaan elokuuhun 1953 saakka, jolloin uutiset kertoivat Neuvostoliiton räjäyttäneen ensimmäisen vetypomminsa. Moskovan tänään 60 vuotta sitten kertomassa uutisessa sanottiin, että koeräjäytys oli tehty jo 12. elokuuta 1953 Kazakstanissa, ja että sen voima oli noin 400 kilotonnia. Tämä oli 30 kertaa enemmän kuin Hiroshimaan pudotetun ydinpommin teho.

Ydinkoe tehtiin vain vajaan vuoden kuluessa siitä, kun Yhdysvallat teki oman ensimmäisen vetypommikokeensa, "Mike" -räjäytyksen marraskuun 1. päivänä 1952. Yhdysvaltain pommiin verrattuna Neuvostoliiton ydinräjähde oli primitiivinen ja heikompi, sillä siinä oli "vain" kerroksittain perinteinen uraaniräjähde ja tritiumia sekä litiumia. Neuvostopommi oli kuitenkin niin pieni, että se pystyttiin laittamaan kätevästi lentokoneeseen ja siten se oli taktisesti parempi - ydinvarustelun ilmapiirissä se oli siten suuri uhka tai mahtava ase, riippuen siitä kummalta puolelta rautaesirippua asiaa katsottiin.

Vaikka kylmä sota on ohi ja ydinkonfliktin vaara on pienempi kuin koskaan pommin keksimisen jälkeen, on maailmassa edelleen noin 17300 ydinpommia. Näistä 8500 on Venäjällä, 7700 Yhdysvalloilla, 300 Ranskalla, 240 Kiinalla, 225 Iso-Britannialla, satakunta Intialla ja Pakistanilla kummallakin sekä 60-80 Israelilla ja alle kymmenen Pohjois-Korella.