2024年，一名美国政府官员警告称，俄罗斯可能正在研发一种新型卫星，用于将核武器送入太空。此前，俄罗斯于2022年将一颗可疑卫星发射至近地轨道，时间恰在该国全面入侵乌克兰的数周之前。
近地轨道核爆炸将释放数万亿高能电子，摧毁太空中的大量卫星，进而破坏电信网络、GPS、天基互联网等系统。
1967年签订的《外层空间条约》禁止在太空部署核武器，但目前尚无任何方法可以核查卫星是否携带核武器。事实上，在公开发表的同行评审文献中，甚至从未有人提出过任何核查方案。
如今，麻省理工学院教授阿雷格·达纳古利安提出了一种判断地球轨道卫星是否携带核武器的方法。他在《自然》杂志发表的最新论文中，描述了一种基于卫星的传感器系统构想：该系统可在可疑卫星附近运行，通过探测高能质子与放射性物质碰撞所产生的中子来实现核武器检测。
论文中，达纳古利安计算得出，一个大型百科全书大小的传感器系统，若能在距可疑卫星4000米以内的轨道上运行约一周，可实现99%的核武器检测准确率。他还估计，若使用多颗传感器卫星，或传感器卫星能够接近至距可疑卫星1000米以内，检测时间可缩短至数小时。
"如果我们最终能为《外层空间条约》建立某种核查机制，就会对各国形成压力，迫使其遵守条约或公开其行动，因为它们知道一旦试图违约，我们就会发现。"达纳古利安表示，"我非常希望这一构想能发展成真实系统或概念验证系统，但目前的目标是推动国家实验室将这项研究用于自身研究，并促使政策制定者认真考虑将该技术纳入国家技术手段体系。"
保护太空安全
1962年，美国在太空引爆了一枚140万吨当量的热核弹头，意外摧毁了当时许多早期卫星。爆炸释放出大量高能电子，其中许多被困于地球磁场中，持续损伤途经其中的一切电子设备。
"太空核爆发生时，炸弹本体基本上会全部电离，武器质量中几乎每一个电子都会变为自由电子，"达纳古利安解释道，"这些电子被注入所谓的内范艾伦辐射带。进入辐射带后，电子开始撞击穿越其中的一切物体，造成电离、辐射损伤等危害。随着向更远太空延伸，地球周围会形成充满高能质子和电子的厚重辐射带。"
1967年的《外层空间条约》宣布太空是"全人类的共同财产"，并禁止在太空部署核武器等。迄今已有118个国家签署该条约，包括美国、中国和俄罗斯。
自俄罗斯2022年发射可疑卫星"宇宙2553"以来，监督条约执行的紧迫性显著上升。俄方声称该卫星用于监视和传感，但美国当局认为其可能搭载了正在测试中的核装置部件，未来或将发展为真正的核反卫星武器。若该轨道上的核武器被引爆，可能摧毁大量美国侦察卫星、国际通信卫星平台以及星链卫星。
"俄罗斯将这颗卫星发射至一个非常奇特的轨道，因为那里是地球周围辐射环境最为恶劣的区域，"达纳古利安解释道，"没有人会把卫星放在那里，因为那里辐射极强。为什么要把卫星放在那条轨道上？很可能是因为，如果引爆热核武器，那个位置是捕获电子的最佳地点。"
达纳古利安指出，大多数核探测研究属于高度机密，外界难以了解国家实验室的研究进展。但他希望证明，从科学上证实太空核武器的存在是可行的。
粒子轰击原理
达纳古利安提出的方法以"散裂"反应为核心，该反应由放射性环境中的高能质子引发。
"当高能质子撞击铀、钚等高原子序数元素时，每个质子可能击出约40个中子，"他解释道，"这是一个极其庞大的数字。每秒每平方厘米有数百万个质子，其中许多能产生40个中子。问题在于，能否探测到其中一部分中子？"
普通卫星释放的中子数量远不及此，但大气层中，尤其是近地轨道上，仍天然存在质子、中子和电子。达纳古利安的方案采用两块面板，由被称为闪烁体的中子传感器像素阵列构成，可与辐射相互作用并发出光信号。两块面板之间夹有合成金刚石晶体探测器，使系统能够区分来自放射性物质的中子与天然质子和电子。双面板结构还可用于估算中子的来向，从而区分天然大气中子与来自可疑卫星的中子。
"大多数中子探测器对质子非常敏感，因此必须想出一些巧妙的方法来排除质子干扰，同时保留中子信号，"达纳古利安说，"还必须区分天然中子与来自卫星的散裂中子。"
他认为，安装在检查卫星内部的该系统，既能承受近地轨道的恶劣环境，又能足够快速地处理轰击而来的质子、电子和中子。
达纳古利安对探测卫星需要在可疑卫星附近停留多长时间的计算，使他对该系统的可行性充满信心。若探测卫星能接近至距可疑卫星1000米以内，约一小时即可准确探测到核武器，相当于完成一次飞越。
达纳古利安将这篇论文定位为概念可行性研究。
"我在论文中指出，这并非一个完全经过验证的系统，"他说，"论文的目的是向科学界证明，从科学角度而言，这是可以实现的。但要真正建造这些探测器，还有许多实际问题需要考量。"
达纳古利安希望这项研究能推动进一步的研发工作。他还与麻省理工学院核安全与政策中心的研究人员合作，深入了解该议题的政策环境。
他认为，若该系统的某个版本最终得以研发，将有助于推动核不扩散进程，从而保护迄今为止的太空卫星安全。他指出，尽管对立国家之间天然存在相互猜疑，但科学证据将有助于增强互信。
"你可以伪造情报，"他说，"但你无法伪造物理规律。"
本研究部分获得美国国家核安全局、卡内基基金会及长景慈善机构的资助。
Q&A
Q1：达纳古利安提出的太空核武器探测系统是如何工作的？
A：该系统利用"散裂"反应原理。当高能质子撞击铀、钚等高原子序数元素时，每个质子可击出约40个中子。系统由两块闪烁体传感器面板组成，中间夹有合成金刚石晶体探测器，可区分来自放射性物质的中子与天然质子和电子，并通过双面板结构估算中子来向，从而判断可疑卫星是否携带核武器。
Q2：这套探测系统需要多长时间才能确认卫星携带核武器？
A：根据达纳古利安的计算，若探测卫星在距可疑卫星4000米以内运行约一周，可实现99%的检测准确率。若能接近至1000米以内，检测时间可缩短至约一小时，相当于完成一次飞越。使用多颗传感器卫星也可将检测时间压缩至数小时。
Q3：俄罗斯卫星"宇宙2553"为什么会引发国际社会的核武器担忧？
A：美国当局认为"宇宙2553"可能搭载了正在测试中的核装置部件。该卫星被发射至一个辐射极强、通常无人使用的异常轨道，而这一位置恰好是核爆后捕获电子的最佳地点。若在该轨道引爆核武器，可能摧毁大量美国侦察卫星、国际通信卫星及星链卫星。
