Всеобъемлющее запрещение испытаний ядерного оружия нуждается во всеобъемлющем контроле
ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 2/1995, стр. 9-14
Всеобъемлющее запрещение испытаний ядерного оружия нуждается во всеобъемлющем контроле
Генерал-полковник Е.П.МАСЛИН
Генерал-майор А.В.РОГОЖИН
Капитан 1 ранга в отставке М.С.МАМСУРОВ,
доктор технических наук, профессор
Капитан 1 ранга запаса Э.Г.ШЕВЕЛЕВ,
академик АЕН РФ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ядерной безопасности мирового сообщества едва ли не самая актуальная проблема нашего времени. Заключение международного Договора о всеобъемлющем запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве, под землей и под водой - важный шаг на этом пути. Строгое соблюдение Договора по существу будет означать отказ от разработки новых видов ядерного оружия ядерными державами, а также теми странами, которые хотели бы его создать.
Теоретические расчеты и косвенные эксперименты пока не позволяют получить достаточно надежных оценок соответствия вновь созданного ядерного боеприпаса проектным характеристикам: требуется проведение полномасштабных испытаний (ядерных взрывов). В этом смысле полное запрещение ядерных испытаний во всех средах, безусловно, явится серьезным препятствием на пути совершенствования ядерного оружия. Несомненно и то, что это эффективный стабилизирующий фактор, сдерживающий гонку самого опасного из всех видов вооружений и создающий благоприятные условия для перехода ведущих ядерных стран на новый, более низкий уровень ядерного противостояния, который и может быть закреплен соответствующим договором.
Международные договоры об ограничении и сокращении ядерных вооружений, запрещении ядерных испытаний в случае их заключения становятся мощными регуляторами, определяющими обязанности и права сторон. Уважающая себя держава не должна и не может без потери престижа идти на их нарушение. Примером является советско-американский «пороговый» Договор 1974 года. Он ратифицирован сторонами осенью 1990 года, и ни одно из государств в течение длительного времени не позволило себе превысить установленный Договором «порог» в 150 кт.
К сожалению, Договор не является абсолютной гарантией, поскольку степень недоверия между государствами и опасения по поводу возможного скрытого проведения ядерных взрывов (особенно подземных) той или иной стороной еще очень велики, что вполне обоснованно. Например, технология декаплинга (взрыва в полости с применением поглощающих материалов или без них) достаточно проста и широко известна. Ее реализация позволяет значительно уменьшить вероятность обнаружения подземного ядерного взрыва вследствие резкого снижения доли энергии, переходящей в сейсмическую волну.
Хорошо известно, что ряд стран не отказался от намерений создать собственное ядерное оружие и использовать его не только как средство давления и шантажа, но и как оружие при ведении региональных и иных войн, а в отдельных случаях и крупномасштабных террористических акций.
Горький опыт Чернобыля (для ядерной энергетической установки которого вероятность аварии составляла менее одной на 10 000 лет) свидетельствует, что ни при каких обстоятельствах нельзя допускать даже одиночной аварии ядерного устройства или одиночного нерегламентированного ядерного взрыва. Каждый такой взрыв должен рассматриваться как прямая угроза международной безопасности и стабильности, как удар по экологическому равновесию окружающей среды. Отсюда проблема надежного обнаружения любого ядерного взрыва. А это, в свою очередь, приводит к необходимости создания специальной системы глобального контроля за ядерными испытаниями, способной эффективно засекать ядерные взрывы под землей, под водой, в атмосфере, в космическом пространстве и служить реальной основой для Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ВЗЯИ).
В настоящее время существует сейсмическая система, успешно осуществляющая глобальный контроль за подземными ядерными испытаниями. Земной шар «прослушивают» более 2500 сейсмостанций, часть которых объединена в специальные сети контроля за ядерными взрывами. Система способна регистрировать и подводные ядерные взрывы, поскольку выход сейсмической энергии при таких взрывах в среднем в несколько раз превышает таковой при подземных ядерных взрывах. В процессе функционирования сейсмической системы накоплен богатый опыт по обнаружению и идентификации (распознаванию) ядерных взрывов на фоне землетрясений и других природных явлений. По приоритетности она должна быть, безусловно, поставлена на первое место. Оценки возможностей проведения скрытых ядерных испытаний в атмосфере и околоземном космическом пространстве показывают, что эти события имеют заметно меньшую вероятность реализации, чем подземные ядерные испытания.
Мировой океан, покрывающий около 71 % земной поверхности, позволяет скрыто проводить ядерные испытания. Для предоставления сейсмической системе дополнительных возможностей по обнаружению и идентификации подводных ядерных взрывов целесообразно развернуть гидроакустическую подсистему с использованием до полутора десятков прибрежных датчиков-гидрофонов и гидроакустических буев, а может быть, и небольшого числа донных сейсмогидроакустических станций на некоторых островных полигонах для контроля за ядерными взрывами сверхмалого эквивалента.
Второй по значимости следует признать космическую систему контроля, которая способна регистрировать ядерные взрывы в атмосфере и околоземном космическом пространстве по световому, электромагнитному и ионизирующим излучениям, а также по свечению воздуха на больших высотах, вызываемому рентгеновским излучением космического ядерного взрыва. Соответствующая аппаратура регистрации может быть размещена на спутниках системы, специально спроектированной для регистрации ядерных взрывов и обычно использующей космические аппараты с геостационарными или высокоэллиптическими орбитами. Наиболее эффективные результаты как с точки зрения затрат, так и с точки зрения обеспечения высоких характеристик системы регистрации можно получить при размещении аппаратуры контроля за ядерными взрывами на борту спутников навигационной системы (18 - 24 спутника).
Оценки показывают, что затраты на разработку и развертывание бортовой аппаратуры для комплексной регистрации светового, электромагнитного и ионизирующих излучений атмосферных и космических ядерных взрывов с учетом наземных средств обеспечения и 5-летнего периода ее эксплуатации составят 100 - 120 млн дол. США, а соответствующие сроки - от 3 до 5 лет.
Возможность регистрации одного взрыва сразу 5 - 6 спутниками позволяет достичь заданной точности определения его пространственных координат. На «пороговом» уровне мощности 1 кт среднеквадратическое отклонение оценки координат составит около 1 км. Комплексный анализ информации (при необходимой точности привязки и большой скорости обработки, обмена данными в системе) обеспечивает высокую вероятность обнаружения и идентификации, оперативность доставки информации потребителям, в качестве которых выступают государства-участники Договора о ВЗЯИ, точность оценки времени и мощности взрыва.
Космическая система контроля за выполнением Договора о ВЗЯИ при глобальном пространственно-временном охвате обладает способностью непрерывного одновременного контроля любой точки планеты, атмосферы и околоземного космического пространства, становясь, таким образом, мощным сдерживающим фактором для проведения скрытых ядерных испытаний в этих средах.
Альтернативой космической системе является наземная система контроля за атмосферными и космическими ядерными взрывами. Для обеспечения хотя бы соизмеримости ее характеристик с космической системой она должна осуществлять комплексный контроль за физическими полями ядерного взрыва (обычно электромагнитным, оптическим и инфразвуковым) и иметь в своем составе десятки и сотни соответствующих пунктов регистрации, разбросанных по всему земному шару. При этом система становится громоздкой, сложной в управлении и при любой структуре имеет серьезные ограничения по регистрации космических ядерных взрывов. Ее суммарная стоимость в 1,5 раза превышает стоимость космической системы практически при тех же сроках разработки и 5-летнем периоде эксплуатации. Например, самая дешевая микробарографическая система регистрации инфразвуковых полей ядерного взрыва (для обеспечения удовлетворительных характеристик по обнаружению и локализации явления) нуждается примерно в ста наземных станциях, а затраты на ее создание и развертывание при оговоренных условиях составят около 50 млн дол. США.
Существует еще один важный аспект, непосредственно примыкающий к проблеме контроля за выполнением Договора о ВЗЯИ, - радиационный контроль ядерных взрывов и различных радиоактивных выбросов в атмосфере.
Как известно, атмосферный ядерный взрыв является мощным источником радионуклидов. К тому же при подземных и подводных взрывах радионуклиды, хотя и в значительно меньшей степени и в виде газа, также попадают в атмосферу и могут разноситься воздушными массами на большие расстояния. Поэтому весьма важно применение специальной подсистемы контроля за радионуклидами, которая путем отбора проб и их последующего анализа способна устанавливать факт ядерного взрыва по характерным для него радионуклидам для всех трех указанных разновидностей ядерных взрывов. Оценки показывают, что для осуществления глобального контроля за распространением радионуклидов достаточно развернуть около 100 газоаэрозольных станций, способных обеспечить хотя и растянутое во времени (до 7 дней), но достаточно надежное подтверждение того, что анализируемое явление действительно было ядерным взрывом.
Важными элементами системы глобального контроля за ядерными испытаниями являются центры сбора и обработки данных. Информация от основных систем и подсистем контроля поступает в единый Международный центр сбора и обработки данных (МЦД), который, по-видимому, наиболее рационально разместить на территории нейтральной, не обладающей ядерным оружием страны. Равноправное участие в работе МЦД достигается путем формирования интернационального персонала с соответствующим представительством от каждого государства-участника Договора о ВЗЯИ. Кроме того, целесообразно, чтобы каждое государство-участник Договора имело свой национальный центр сбора и обработки данных (НЦД), связанный с Международным центром и решающий специфические задачи как в интересах своей страны, так и в интересах мирового сообщества.
Весьма важен также рациональный выбор иерархии построения и общего алгоритма функционирования глобальной сети контроля. В этой области накоплен достаточно большой опыт создания национальных сетей контроля и национальных центров данных, международного сотрудничества, разработок и рекомендаций группы экспертов-сейсмологов и проведения международных экспериментов.
Рассмотрим принципы построения и функционирования глобальной сети контроля на примере развития наиболее приоритетной сейсмической системы контроля за ядерными взрывами.
Все станции глобальной сети сейсмических станций предполагается разделить на три иерархических уровня:
альфа-станции - малые сейсмические группы и трехкомпонентные (X,Y,Z) сейсмометрические установки;
бета-станции - трехкомпонентные установки и некоторое количество сейсмических групп;
гамма-станции - все остальные станции мировой сейсмической сети, в большинстве однокомпонентные.
Альфа- и бета-станции работают в соответствии с международными протоколами и стандартами, комплектуются наиболее современными и вновь разрабатываемыми станциями и группами. Гамма-станции могут использовать национальные протоколы и стандарты.
Альфа-станции в круглосуточном режиме обеспечивают Международный центр непрерывной сейсмической информацией, которая подвергается автоматической обработке для обнаружения события, определения его координат, глубины, магнитуды и выпуска автоматического бюллетеня альфа-событий ориентировочно через час после того, как событие произошло.
Информация от бета-станций поступает по запросу из Международного центра в виде волновых форм сигнала (фрагментов непрерывной сейсмической информации) и используется для уточнения и повышения достоверности информации от альфа-станций. После обработки этой (дополнительной) информации примерно через каждые четыре часа выдается уточненный автоматический бюллетень альфа-бета-событий.
Оценки показывают, что для устойчивости регистрации ядерных взрывов с эквивалентом от десятых долей до единиц килотонн с доверительной вероятностью не менее 0,9 число альфа-станций глобальной сейсмической сети должно составлять 60, а бета-станций - 120. При этом благодаря разветвленной сети станций регистрация событий производится в основном на региональных расстояниях (до 3000 км), и энергия полезного сигнала оказывается достаточно большой для его выделения, несмотря на сложную волновую картину в региональной области. Определенная часть надежно функционирующих бета-станций может переводиться в разряд альфа-станций и, наоборот, недостаточно эффективно работающие альфа-станции могут переводиться в разряд бета-станций. Таким образом, окончательное соотношение числа альфа- и бета-станций определяется исходя из накопленного опыта эксплуатации глобальной сейсмической сети.
Сеть гамма-станций включает почти все станции мировой сейсмической сети. Ими накоплен большой опыт регистрации и интерпретации сейсмических событий. Информация, поступающая от этих станций, обобщается и анализируется национальными центрами сбора и обработки данных. Все данные, представляющие интерес с точки зрения контроля за соблюдением Договора о ВЗЯИ, передаются в Международный центр. Кроме того, Международный центр может самостоятельно запрашивать интересующую его информацию по той или иной гамма-станции. Процедура обработки данных от гамма-станций в НЦД и МЦД в основном не автоматическая, базирующаяся на интерактивном (диалоговом) режиме с привлечением операторов-аналитиков и интерпретаторов. В результате этой работы примерно через двое суток выдается достаточно полный уточненный бюллетень альфа-бетта-гамма-событий.
Важно отметить, что плохо поддающаяся формализации процедура распознавания событий на данном этапе целиком возлагается на национальные центры обработки данных, обладающие практическим опытом в области интерпретации и идентификации сейсмических событий, а также достаточными знаниями особенностей подведомственных регионов контроля. Задача Международного центра заключается в оперативном обеспечении национальных центров всей необходимой информацией для решения задачи распознавания. Со своей стороны НЦД могут запрашивать у Международного центра любую интересующую их дополнительную информацию.
Широкий обмен глобальной сейсмической информацией между МЦД и НЦД позволяет в значительной степени компенсировать ограничения и недостатки, присущие национальным системам контроля, и облегчать реализацию проблемы идентификации событий.
Серьезные трудности возникают при идентификации событий с малым тротиловым эквивалентом. Диапазон от 10 т до 10 кт оказывается достаточно трудным для решения задачи распознавания, хотя именно в этом диапазоне вероятнее всего проведение скрытых испытаний ядерного оружия.
Страны «третьего мира», стремящиеся к обладанию ядерным оружием, не владеют технологией разработки ядерных боеприпасов сверхмалого калибра и их испытательные ядерные взрывы будут иметь тротиловый эквивалент на уровне нескольких килотонн. При взрыве с эквивалентом более 10 кт проблема идентификации решается достаточно просто, а проведение скрытых испытаний ядерного оружия становится сложным и дорогостоящим мероприятием. Таким образом, эквивалент около 10 кт является своеобразным верхним «порогом» для скрытого осуществления ядерных испытаний. С другой стороны, уровень в 10 т образует своеобразный нижний «порог» регистрации. Большое количество нерегламентированных химических взрывов взрывчатых веществ (ВВ) эквивалентом 10 т и менее производится по всему земному шару в промышленных и иных целях и создает довольно устойчивый фон, на котором весьма сложно обнаружить ядерный взрыв, вообще трудно отличимый от химического взрыва. Химические взрывы эквивалентом 10 т и менее практически невозможно регламентировать, и рассчитывать на получение каких-либо уведомлений о производстве подобных взрывов не приходится. Но эквивалент 10 т соответствует конструктивно достижимому нижнему уровню мощности реального ядерного боеприпаса и в этом смысле некоторому нижнему «порогу» мощности испытательного ядерного взрыва. С повышением эквивалента химического взрыва до десятков и сотен тонн появляется возможность получения уведомления о проведении таких взрывов, поскольку они являются достаточно редкими событиями, что позволяет заметно упростить решение задачи идентификации.
Как бы то ни было, но возможности глобальной сейсмической системы контроля за подземными и подводными ядерными взрывами (даже с привлечением данных других систем, получением уведомлений и различных косвенных признаков события) в ряде случаев могут оказаться недостаточными. Система лишь укажет на то, что имело место некое явление, возможно, ядерный взрыв и определит его координаты с разбросом в несколько десятков километров. В таких ситуациях приводится в действие механизм инспекции на месте, осуществляемый специальным оперативным подразделением, действующим в рамках Договора о ВЗЯИ. Подразделение реализует права и функции международной инспекции. Его персонал должен быть оснащен необходимой геофизической аппаратурой контроля и разведки, средствами пробоотборного радио-нуклидного контроля и радиационной разведки. Кроме того, он должен обладать возможностью использования в необходимых случаях различных транспортных средств (автомобильных, вертолетных, самолетных и судовых). Обследуя интересующий район, инспекция обязана окончательно выяснить, является ли сомнительное явление скрыто проведенным ядерным взрывом или нет.
Следует отметить, что пробботборный радионуклидный контроль и радиационная разведка в составе инспекции на месте имеют также самостоятельное значение. Они могут использоваться для решения проблем нераспространения ядерного оружия во взаимодействии с системами контроля за производством и распространением делящихся и других ядерных материалов при инспектировании предприятий, подозреваемых в создании и развитии ядерных оружейных технологий.
И наконец, необходимо остановиться еще на одном важном звене системы глобального контроля за ядерными испытаниями. Речь идет о специальном международном органе (возможно, под эгидой Совета Безопасности ООН), который призван осуществлять распорядительно-координационные функции по взаимодействию с государствами-участниками Договора и ООН, обработке запросов на проведение инспекции и интерпретации информации, поступающей от систем контроля, организации и проведению инспекции на месте и принятию решений по ее результатам, совершенствованию международной системы контроля, разрешению претензий и различных спорных вопросов, а возможно, и для осуществления некоторых надзорных функций.
Итак, проведенный анализ позволяет определить наиболее важные составляющие инфраструктуры системы глобального контроля за соблюдением Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний:
две основные системы контроля - сейсмическая и космическая, осуществляющие контроль за взрывами во всех четырех средах (атмосфере, околоземном космическом пространстве, под землей и под водой);
две дополнительные, но весьма важные системы (гидроакустическая и контроля за распространением радионуклидов);
международный центр данных на территории нейтрального государства, пользующегося признанным международным авторитетом, и национальные центры данных на территориях государств-участников Договора;
две международные организации, действующие в рамках Договора о ВЗЯИ (инспекция на месте и международный распорядительно-координационный орган, осуществляющий взаимодействие между государствами-участниками Договора и Советом Безопасности ООН).
К этому нужно добавить постоянный обмен информацией между центрами системы, выпуск бюллетеней, обмен запросами, уведомлениями и другими материалами на базе высокоскоростных цифровых каналов связи.
Создание системы всеобъемлющего контроля за соблюдением Договора о ВЗЯИ невозможно без опоры на последние достижения информатики и вычислительной техники, новейшие текстовые и графические средства обработки информации, современные телекоммуникационные сетевые технологии, экспертные системы и базы знаний, хранящие как данные, так и их логически взаимосвязанные цепочки, отражающие опыт экспертов по анализу и интерпретации информации различного рода. Все это позволит обеспечить оперативную автоматизированную обработку информации, быстрый и прямой доступ любого участника Договора ко всем основным данным на национальном и глобальном уровнях.
Для обеспечения потенциальных возможностей развития и совершенствования система должна иметь открытую архитектуру и расширяемость в сторону освоения новых задач и новых источников информации.
Важно подчеркнуть, что система глобального контроля за непроведением ядерных взрывов не будет ни одного часа работать вхолостую. В непрерывном круглосуточном режиме она будет добывать ценнейшую научную информацию о землетрясениях, геофизических возмущениях и других нарушениях экосферы.
В заключение отметим, что создание эффективной многосторонней системы сотрудничества и контроля в области всеобъемлющего запрещения ядерных испытаний, оперативно реагирующей на изменение обстановки и возможные нарушения Договора, - одна из важнейших гарантий сдерживания дальнейшего развития и распространения ядерного оружия, важный вклад в решение проблемы контроля за состоянием мирового ядерного потенциала и один из определяющих факторов на пути построения устойчивой и надежной системы глобальной ядерной безопасности - жизненно важной цели, в осуществлении которой заинтересованы все народы и страны мира.
