Các nước không còn được thử bom hạt nhân nữa, vậy làm thế nào họ biết chúng sẽ hoạt động tốt?

Từ sau năm 1945, sức mạnh của hai quả bom nguyên tử thả Hiroshima và Nagasaki đã tạo động lực cho các quốc gia chạy đua chế tạo vũ khí hạt nhân. Tới những năm 90 của thế kỷ trước, đã có hơn 2.000 vụ nổ thử hạt nhân được thực hiện. Điều này đã buộc các quốc gia trên thế giới cảm thấy cần phải làm gì đó để hạn chế tình trạng này, và tiến đến hủy bỏ vũ khí hạt nhân.

Năm 1963, Hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân một phần (Partial Nuclear Test Ban Treaty) ra đời, cho phép ngăn chặn các vụ nổ thử hạt nhân trong không gian, trong khí quyển và trong môi trường nước. Hiệp ước này đã giúp giảm đi sự rơi lắng phóng xạ trên bề mặt trái đất, tuy nhiên, nó không làm giảm các vụ nổ thử hạt nhân vì các vụ nổ thử hạt nhân lại được gia tăng trong lòng đất.

Một vụ thử bom nguyên tử ở bãi thử Nevada, Mỹ năm 1951.

Phải đến năm 1996, Hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân toàn diện (Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty) mới được thông qua và ký kết bởi hầu hết các quốc gia trên thế giới. Trong khi ông Obama đang tìm cách thuyết phục Liên Hiệp Quốc củng cố sức mạnh cho Hiệp ước 20 năm tuổi này, các tiến bộ công nghệ đã làm cho việc thử nghiệm các vụ nổ này trên thực địa trở thành vô nghĩa. Giờ chúng chỉ có thể được thực hiện trong phòng thí nghiệm.

Làm thế nào để biết một quả bom sẽ hoạt động mà không phải kích nổ nó.

Bom hạt nhân có một địa vị đặc biệt. Chúng là vũ khí của Tổng thống. Nhưng lập trường của ông Obama từ lâu cho rằng, nước Mỹ có thể thiết kế, xây dựng và duy trì các vũ khí hạt nhân mà không phải thử nghiệm chúng. Quan điểm của ông làm dấy lên ít nhất một câu hỏi thực tế: Nếu không có các vụ nổ thử nghiệm, làm thế nào mọi người có thể biết rằng vũ khí đó sẽ hoạt động?

Những tiến bộ trong công nghệ mô phỏng sẽ giúp trả lời câu hỏi đó, nhưng trước tiên hãy quay trở lại quá khứ trong chốc lát.

Khi chính phủ Mỹ khởi động Dự án Manhattan của mình để tạo một vũ khí hạt nhân vào đầu những năm 1940, các nhà vật lý hàng đầu nước Mỹ phải đảm bảo chắc chắn rằng nó là một loại vũ khí khả thi và không gây ra bất cứ rủi ro thảm họa không mong muốn nào.

Quả bom thuộc dự án Manhattan.

Edward Teller, nhà vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển bom khinh khí, đã hỏi đồng nghiệp của mình một “câu hỏi hiển nhiên”, theo hồi ký của nhà vật lý Robert Serber: “Liệu một vụ nổ hạt nhân có đốt cháy bầu khí quyển hay không?” Nhà vật lý Hans Bethe “tính toán theo cách thông thường của mình, đặt các số liệu vào đó, và cho thấy rằng điều đó là không thể xảy ra.” ông Serber viết trong cuốn hồi ký của mình.

Các công cụ tính toán của Bethe thời điểm đó còn quá thô sơ để cho ông cái nhìn sâu sắc hơn bên trong vật lý và hóa học của một vụ nổ nguyên tử đầy đủ. Trong vòng ba năm sau đó, quân đội Mỹ sẽ cho nổ quả bom đầu tiên của mình ở bãi thử Trinity tại Alamogordo, New Mexico.

Nhập vào các con số và chạy mô hình

Ngày nay có một cụm từ để mô tả những gì Bethe đã làm. Ông đã “chạy một mô hình”. Lúc đó, không có các bộ vi xử lý, các hệ thống mạng, hay các màn hình LED. Nó chủ yếu là một mô hình theo đúng nghĩa cổ điển, một mô hình khái niệm, một nền tảng giúp chúng ta cảm nhận được thực tế sẽ diễn ra như thế nào.

Khái niệm về việc “nhập vào các con số” đã trưởng thành trong nhiều thập kỷ nay và giúp thiết kế các loại bom, tên lửa tầm xa, tàu ngầm, những thứ làm nên chiến lược “bộ ba hạt nhân” ở trung tâm của an ninh nước Mỹ.

Tuy nhiên, sự sụp đổ của Liên bang Xô viết đã kết thúc cuộc chạy đua vũ trang và để lại cho nước Mỹ một kho vũ khí khổng lồ mà không có kẻ thù. Vì vậy, nước Mỹ đã phải thực hiện một một chương trình nhằm loại bỏ các quả bom mà không phải kích nổ chúng. Các tổng thống Mỹ, George H.W. Bush đã dừng việc sản xuất vũ khí hạt nhân mới, và ông Clinton đã yêu cầu phải có các lựa chọn khác để không phải thử nghiệm bom.

Vào giữa những năm 1990, cục An ninh Hạt nhân Quốc gia (NNSA), thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, đã đưa ra một sáng kiến về việc xây dựng các siêu máy tính đủ sức tái hiện cho các nhà lãnh đạo về chính trị và quân sự Mỹ thấy sức sát thương của vũ khí hạt nhân. Sáng kiến đó thực sự là một thách thức với khoa học máy tính.

“Điểm nút của câu chuyện này là chẳng có gì về chương trình này được đảm bảo sẽ thành công.” Tháng Mười năm 2015, bộ trưởng năng lượng Ernest Moniz cho biết tại Chương trình quản lý kho hạt nhân (Stockpile Steward Program). “Chẳng có gì về một cỗ máy như vậy là có sẵn cả. Khoa học và công nghệ phải được phát minh để tiến vào một lĩnh vực hoàn toàn mới.”

Siêu máy tính Trinity.

Giờ các Phòng thí nghiệm Quốc gia thuộc Bộ Năng lượng Mỹ đã trở thành nơi đảm bảo cho sự an toàn và sẵn sàng cho chiến tranh cho kho vũ khí hạt nhân của nước Mỹ, thông qua việc giám sát, mô phỏng, và bảo trì bằng các siêu máy tính. Cái tên “Trinity” giờ không chỉ là một địa điểm từng ảnh hưởng đến an ninh của Mỹ tại New Mexico, mà còn là tên của một siêu máy tính tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Los Alamos, có khả năng thực hiện 40 triệu tỷ phép tính mỗi giây.

Trước đó, vào năm 2009, NNSA cũng ký hợp đồng với IBM để trang bị hệ thống siêu máy tính Sequoia, với tốc độ tính toán 20 triệu tỷ phép tính mỗi giây, cho Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livemore. Các siêu máy tính Sequoia hay Trinity sẽ tập trung củng cố các nền móng cơ sở của các dự báo nhờ việc chạy các phép mô phỏng lớn và phức tạp (các nghiên cứu về Lượng hóa sự không chắc chắn).

Ngoài ra một công nghệ khác nữa cũng gián tiếp thúc đẩy việc tiến hành các thử nghiệm mô phỏng này, đó là công nghệ về các máy đo địa chấn. Hiện 76 quốc gia đang triển khai khoảng 170 trạm giám sát địa chấn trên toàn thế giới. Hỗ trợ cho nó còn có các hệ thống nghe trong đại dương và dò phóng xạ. Những hệ thống như vậy làm cho việc phát hiện và phân biệt đặc tính của các vụ nổ dễ dàng hơn.

Tháng Một năm 2016 vừa qua, một cơn địa chấn mạnh đến từ Bắc Triều Tiên đã được các chuyên gia hạt nhân xác định nguyên nhân là do một vụ nổ bom, nhưng nó không phải bom khinh khí. Các tín hiệu địa chấn cho thấy nó giống như các vụ thử nghiệm bom hạt nhân trước đó. Việc phát hiện nhanh chóng các vụ nổ hạt nhân trên toàn thế giới cũng sẽ làm các quốc gia e ngại hơn trước khi thử nghiệm loại vũ khí này.

Bất chấp các trở ngại về chính trị, các nhà khoa học đang làm việc thử nghiệm vũ khí hạt nhân trở nên ngày càng vô hại với con người và môi trường. Rất nhiều quốc gia sẽ được hưởng lợi từ các tiến bộ này, đặc biệt là các quốc gia đã ký kết Hiệp ước cấm thử nghiệm vũ khí hạt nhân toàn diện.

Tham khảo Bloomberg