Um sistema de deteção de detonação nuclear (em inglês: nuclear detonation detection system ou NDDS) é um dispositivo ou uma série de dispositivos capazes de indicar e localizar com precisão a ocorrência de uma explosão nuclear, bem como a direção da mesma. O principal objetivo destes dispositivos ou sistemas era verificar a conformidade dos países signatários de tratados nucleares, como o Tratado de Proibição Parcial de Testes Nucleares de 1963 (PTBT) e o Tratado de Tlatelolco.
Existem muitas formas diferentes de detetar uma detonação nuclear, incluindo deteção sísmica, hidroacústica e infrassónica, amostragem de ar e satélites. Elas têm as suas próprias fraquezas e pontos fortes, bem como diferentes utilidades. Cada uma tem sido usada separadamente, mas atualmente os melhores resultados ocorrem quando os dados são usados em conjunto, uma vez que a energia causada por uma explosão será transferida para diferentes meios.
Sísmico As redes sísmicas são uma das possibilidades de deteção de detonações. Durante uma explosão nuclear acima do solo, haverá um cogumelo desabrochando no céu, mas também haverá uma vibração através do solo que se propaga por uma longa distância. Na década de 1980, os testes de armas nucleares foram transferidos para o subsolo. Mesmo assim, é difícil detectá-los, e especialmente complicado quando a explosão tem uma potência pequena. Com uma rede sísmica, a deteção desses testes nucleares é possível.
O Tratado de Proibição Parcial de Testes Nucleares (em inglês: Partial Test Ban Treaty ou PTBT) proibiu testes nucleares na atmosfera, debaixo de água e no espaço sideral. Os EUA desenvolveram diversos dispositivos para garantir que a União Soviética cumprisse a sua parte do tratado. O PTBT visava também proibir testes subterrâneos, mas, na época, a tecnologia não conseguia detetar detonações com precisão usando sismógrafos, muito menos diferenciá-las de terremotos, tornando os testes subterrâneos mais difíceis de identificar do que as detonações na atmosfera ou debaixo de água. Detonações de maior potência podiam ser diferenciadas, mas as de menor potência não. Mesmo assim, explosões maiores podiam ser atenuadas por uma cavidade maior no solo. Diante da ameaça de a União Soviética realizar detonações subterrâneas, os EUA investiram fortemente em investigações sismológicas.
Hidroacústico Existem 11 estações hidroacústicas instaladas para monitorizar qualquer atividade nos oceanos. Elas foram desenvolvidas para garantir a proibição de testes subaquáticos e, devido à capacidade da água de propagar o som, são muito eficientes. Estas estações coletam dados em tempo real, funcionando 24 horas por dia, 365 dias por ano. No entanto, a hidroacústica tem dificuldades em determinar a localização exata de uma explosão ou evento, sendo necessário o uso de outros métodos de deteção. Outros problemas enfrentados pela hidroacústica são as dificuldades causadas pela estrutura do fundo do mar, bem como pelas ilhas que podem bloquear o som. O som propaga-se melhor em águas profundas, pelo que os eventos próximos de águas pouco profundas não serão tão bem detetados. Os dispositivos hidroacústicos também servem a outros propósitos e são utilizados como um recurso único para a investigação de fenómenos oceânicos.
Infrassom O infrassom funciona com múltiplas estações que utilizam microbarómetros para captar ondas ultrassónicas causadas por explosões, vulcões ou outros eventos naturais. Assim como outros métodos de deteção, o infrassom foi desenvolvido durante a Guerra Fria. Estas estações foram projetadas para detetar explosões com forças de até 1 quilotonelada. Mas, após o Tratado de Proibição Parcial de Testes Nucleares (PTBT), a deteção de detonações atmosféricas passou a ser feita por satélites. Embora as ondas ultrassónicas possam atravessar a Terra diversas vezes, elas são muito suscetíveis à influência do vento e das variações de temperatura. As fontes de ondas ultrassónicas de longo alcance são difíceis de diferenciar (por exemplo, explosão química versus explosão nuclear).
Amostragem de ar Outra forma de detetar uma detonação nuclear é através da amostragem do ar; após uma explosão nuclear, os isótopos radioativos libertados no ar podem ser coletados por aviões. Estes radionuclídeos incluem amerício-241, iodo-131, césio-137, criptônio-85, estrôncio-90, plutônio-239, trítio e xenónio. O sobrevoo de uma área por aviões pode revelar se houve uma detonação nuclear recente, embora a maioria das amostras de ar seja coletada numa das muitas estações de radionuclídeos instaladas em todo o mundo. Mesmo detonações subterrâneas eventualmente libertam gases radioativos (principalmente xenónio), que também podem ser detetados por estes métodos. Os problemas com os instrumentos de deteção por amostragem do ar incluem sensibilidade, praticidade, confiabilidade, precisão e requisitos de energia.
Uma das desvantagens do método de amostragem do ar é que as correntes de ar podem movimentar os gases ou radionuclídeos de maneiras imprevisíveis, dependendo do local da explosão e das condições climatéricas no momento. O processo de deteção envolve a coleta de amostras de ar com um papel de filtro que retém o material radioativo, o qual pode então ser contado e analisado por um computador. Ruídos externos, como outras formas de radiação, como as libertadas por fábricas ou centrais nucleares, podem afetar os resultados. Outra desvantagem deste método é a necessidade de meios especiais para certos radionuclídeos. O iodo radioativo é um exemplo disso, pois existe em muitas formas químicas, combinado com uma variedade de gases diferentes que não são adequados para métodos de leitura direta por absorção ou coleta de um volume fixo em recipientes.
Um exemplo de como as correntes de ar podem dispersar facilmente partículas radioativas é o desastre de Chernobyl; quando o reator começou a falhar, uma grande quantidade de radionuclídeos foi libertada para o ar. Espalhados pelas correntes de ar, estes radionuclídeos foram detetados na Suécia e em outros países a centenas de quilómetros de distância da central em poucos dias; o mesmo ocorreu no desastre de Fukushima Daiichi . A dispersão de gás xenónio radioativo, iodo-131 e césio-137 pôde ser detetada em diferentes continentes a muitos quilómetros de distância.
Satélites Os satélites dependem de sensores para monitorizar a radiação de explosões nucleares que sempre produzem raios gama, raios X e neutrões. As explosões nucleares libertam uma enorme rajada de raios X que ocorre repetidamente com um intervalo de menos de 1 microssegundo, que pode ser detetada pelo satélite. Grupos de satélites podem captar estes sinais e triangular a localização da explosão. Os satélites foram usados pela primeira vez em 1963 e durante toda a Guerra Fria para garantir que nenhum teste nuclear fosse realizado. Uma pequena desvantagem do método de deteção por satélite é que alguns raios cósmicos emitem neutrões e podem gerar sinais falsos para o sensor.
A partir de 17 de outubro de 1963, nos EUA, os satélites Vela foram utilizados pela primeira vez pela Força Aérea e pela Comissão de Energia Atómica, organização predecessora do atual Departamento de Energia. O satélite Vela foi criado após o Tratado de Proibição Parcial de Testes Nucleares (PTBT), assinado em agosto de 1963. O objetivo do Vela era responder ao PTBT, atuando como um detetor de detonações nucleares. O Vela é considerado um satélite GPA, enquanto que o Departamento de Energia opera os sensores. O projeto consistia em 12 satélites, cada um equipado com detetores de raios X, neutrões e raios gama. Também estavam equipados para medir emissões físicas: luz (por meio de um fotodiodo) e ondas de rádio.
Os satélites agora também estão equipados com câmeras que medem todo o espectro da luz visível e são capazes de capturar explosões acima do solo. Com o advento dos satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS) sendo lançados com sistemas de deteção nuclear, os satélites tornaram-se um método importante de deteção de detonações.
Satélites com equipamentos aprimorados do Sistema de Relatório de Explosões Espaciais e Atmosféricas (em inglês: Space and Atmospheric Burst Reporting System ou SABRS) foram lançados após 2018, com tais equipamentos aumentando a confiabilidade, reduzindo o tamanho e melhorando as capacidades de deteção de detonações nucleares.
Tratado de Proibição Completa de Testes Nucleares O Tratado de Proibição Completa de Testes Nucleares (em inglês: Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty ou CTBT) proibiu todas as formas de testes nucleares numa tentativa de desarmar e abandonar as armas nucleares, mas com isso surgiram antigos desafios, como garantir que os membros não violassem o tratado. Para esse fim, nasceu o Sistema Internacional de Monitoramento (IMS), com 321 estações, que utilizam todos os tipos de sensores descritos. Utilizando dados coletados de cada fonte para calcular detonações, o IMS emprega sistemas de deteção hidroacústica, infrassónica e de ondas sísmicas, bem como amostradores de ar para radionuclídeos. Todas estas informações são coletadas pela Comissão Preparatória da Organização do Tratado de Proibição Completa de Testes Nucleares (CTBTO), que se encontra sediada em Viena, Áustria .
Eficácia Uma das primeiras ocasiões em que a CTBTO e os seus sistemas de deteção mostraram-se eficazes foi quando conseguiram identificar testes nucleares realizados pela Índia e pelo Paquistão em maio de 1998.
Outro exemplo notável é a deteção de testes norte-coreanos. Como a maioria dos países abandonou os testes de detonação nuclear, a Coreia do Norte tentou criar uma ogiva nuclear poderosa. Devido ao sigilo da Coreia do Norte, cabe ao IMS fornecer aos investigadores as informações necessárias para avaliar as ameaças norte-coreanas. Mesmo a sua primeira tentativa de arma nuclear de baixo rendimento (0,6 quilotoneladas) foi detetada e isolada em 2006.
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