Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos đã công bố khả năng chụp ảnh động tiên tiến có thể chụp các sự kiện nổ xảy ra chỉ trong bảy micro giây. Tuy nhiên, thông báo này đã gây ra cuộc tranh luận kỹ thuật gay gắt trong cộng đồng khoa học, với các chuyên gia đặt câu hỏi về cả đơn vị đo lường được sử dụng và các tuyên bố hiệu suất thực tế.
Thông số kỹ thuật bị xem xét kỹ lưỡng
Ba cơ sở chính của phòng thí nghiệm— pRad , DARHT , và Scorpius sắp tới—đại diện cho công nghệ tiên tiến nhất trong việc quản lý kho vũ khí hạt nhân. Hệ thống pRad sử dụng chụp X-quang proton với bảy camera tốc độ cao để chụp 20-40 hình ảnh của các vụ nổ, trong khi DARHT sử dụng chùm electron hai trục để tạo ra hình ảnh X-quang ba chiều. Hệ thống tiên tiến nhất, Scorpius , sẽ chụp nhiều hình ảnh chỉ cách nhau hàng trăm nano giây bằng cách sử dụng vật liệu plutonium dưới ngưỡng tới hạn.
Các chuyên gia trong cộng đồng đã nêu lên mối quan ngại về việc trình bày đơn vị gây nhầm lẫn trong bài báo. Cụm từ bảy phần triệu giây đã tạo ra sự nhầm lẫn đáng kể, với một số độc giả ban đầu hiểu nhầm là bảy tháng thay vì micro giây. Các cuộc thảo luận kỹ thuật tiết lộ rằng nếu hệ thống thực sự chụp 20-40 khung hình trong bảy micro giây bằng bảy camera, mỗi camera có thể đạt tốc độ khung hình thấp nhất là 1,4 micro giây mỗi khung hình—ấn tượng nhưng không phải chưa từng có trong nhiếp ảnh tốc độ cao.
Lưu ý: Nano giây là phần tỷ của giây, trong khi micro giây là phần triệu của giây. Plutonium dưới ngưỡng tới hạn đề cập đến lượng dưới ngưỡng cần thiết cho phản ứng dây chuyền hạt nhân tự duy trì.
So sánh Hệ thống Chụp ảnh Động của Los Alamos
| Hệ thống | Công nghệ | Khả năng Chụp ảnh | Mục đích Sử dụng Chính |
|---|---|---|---|
| pRad | Chụp X-quang proton | 20-40 hình ảnh trong 7 micro giây | Phân tích hành vi vật liệu |
| DARHT | Chùm electron hai trục | Chụp X-quang 3D hai góc độ | Kiểm tra hệ thống tích hợp |
| Scorpius | Xung electron tùy chỉnh | Nhiều hình ảnh, cách nhau hàng trăm nano giây | Thí nghiệm plutonium dưới ngưỡng tới hạn |
So sánh với công nghệ tiêu dùng
Cuộc tranh luận trong cộng đồng trở nên gay gắt hơn khi so sánh những khả năng này với các camera tốc độ cao có sẵn trên thị trường. Các kênh khoa học phổ biến như The Slow Mo Guys đã trình diễn các camera có khả năng phơi sáng 95 nano giây với tốc độ lên đến 1,75 triệu khung hình mỗi giây. Một số hệ thống thậm chí đạt tốc độ biểu kiến 10 nghìn tỷ khung hình mỗi giây thông qua các kỹ thuật nhấp nháy chuyên biệt, mặc dù điều này liên quan đến việc tái tạo các sự kiện qua nhiều lần xuất hiện giống hệt nhau thay vì chụp một sự kiện duy nhất theo thời gian thực.
Các Youtuber còn cách xa điều đó vài bậc độ lớn, theo như tôi biết
Sự so sánh này làm nổi bật thách thức độc đáo trong công việc của Los Alamos : chụp các sự kiện nổ không thể lặp lại theo thời gian thực thay vì sử dụng các kỹ thuật nhấp nháy hoặc tái tạo nhiều sự kiện có sẵn cho các ứng dụng tiêu dùng.
Thông số kỹ thuật hiệu suất
- Tốc độ khung hình: Lên đến 140.000 ảnh mỗi giây (được tính toán từ cửa sổ chụp 7 micro giây)
- Độ phân giải: Khả năng phân biệt mật độ vật liệu có thể phân biệt các kim loại và chất nổ cụ thể
- Tốc độ chụp: Hiệu suất camera riêng lẻ thấp nhất 1,4 micro giây mỗi khung hình
- Độ phân giải thời gian: Hệ thống Scorpius đạt được 100 nano giây (0,1 micro giây) giữa các khung hình
- Hình ảnh 3D: DARHT cung cấp phân tích độ sâu lập thể từ các góc cố định kép
 |
|---|
| Biểu diễn trực quan của năng lượng bùng nổ tương tự như khả năng hình ảnh động được thảo luận trong cuộc tranh luận cộng đồng |
Việc thiếu bằng chứng hình ảnh khiến cộng đồng thất vọng
Có lẽ lời chỉ trích quan trọng nhất từ cộng đồng tập trung vào việc thivắng các hình ảnh nổ thực tế trong thông báo. Mặc dù mô tả khả năng chụp ảnh cách mạng cho các sự kiện nổ, bài báo chỉ cung cấp các sơ đồ kỹ thuật và mô tả cơ sở. Sự thiếu sót này đã khiến độc giả thất vọng, những người mong đợi được thấy kết quả ấn tượng của công nghệ tiên tiến này. Cách tiếp cận truyền thông khoa học đã bị chỉ trích là không đạt mục tiêu khi hứa hẹn hình ảnh nspectacular nhưng chỉ cung cấp thông số kỹ thuật.
Mạng lưới Phòng thí nghiệm Quốc gia
- Los Alamos ( New Mexico ): hệ thống pRad, DARHT
- Nevada National Security Site: cơ sở Scorpius sắp tới, hệ thống Cygnus hiện có ( Sandia )
- Lawrence Livermore ( California ): hệ thống Flash X Ray (FXR)
- Nguồn tài trợ: Cơ quan Quản lý An ninh Hạt nhân Quốc gia thuộc Bộ Năng lượng
- Sứ mệnh: Quản lý kho vũ khí hạt nhân mà không cần thử nghiệm nổ
Tác động tương lai và mối quan ngại về tài trợ
Cơ sở Scorpius đại diện cho sự phát triển tiếp theo của công nghệ này, được lên kế hoạch cho Nevada National Security Site với khả năng chụp ảnh các thí nghiệm plutonium dưới ngưỡng tới hạn. Tuy nhiên, các cuộc thảo luận trong cộng đồng đã nêu lên mối quan ngại về việc cắt giảm ngân sách có thể ảnh hưởng đến các chương trình phòng thí nghiệm quốc gia này. Nghiên cứu thuộc về National Nuclear Security Administration của Bộ Năng lượng, cơ quan duy trì nguồn tài trợ riêng biệt với ngân sách quốc phòng chung, mặc dù những thay đổi chính sách gần đây đã tạo ra sự không chắc chắn về hỗ trợ dài hạn cho các cơ sở khoa học chuyên biệt như vậy.
Những khả năng chụp ảnh động này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì an toàn và độ tin cậy của vũ khí hạt nhân mà không tiến hành các thử nghiệm hạt nhân thực tế, khiến chúng trở nên thiết yếu cho an ninh quốc gia bất kể những thay đổi chính trị. Công nghệ này đại diện cho hàng thập kỷ đầu tư vào cơ sở hạ tầng chuyên biệt mà sẽ cực kỳ khó khăn và tốn kém để thay thế hoặc sao chép trong ngành công nghiệp tư nhân.
Tham khảo: The Dynamics of Dynamic Imaging