viernes, 3 de noviembre de 2023

Argentina: Un UGV para la Antártida

Robot para el frío


La empresa argentina American Robotics desarrolló un vehículo terrestre eléctrico no tripulado para las bases antárticas. Podrá hacer mapeo del terreno, incluyendo las grietas subterráneas en el hielo, facilitar tareas de rescate y relevamientos de fauna, entre otras tareas. El proyecto fue encargado por el Ministerio de Defensa y permitirá bajar el riesgo del personal científico y militar que realiza actividades en la Antártida.

Por Matías Alonso  || TSS



Agencia TSS – El clima extremo de la Antártida es el principal desafío para quienes deben trabajar en las bases, tanto en misiones científicas como militares. La posibilidad de delegar algunas de esas tareas en un vehículo no tripulado supone una baja en los riesgos que implican las campañas en ese continente. Ese fue el principal objetivo en el desarrollo de Skua –bautizado con el nombre de un ave antártica–, un robot autónomo diseñado para trabajar en este ambiente adverso.

El Skua posee cámaras ópticas, lidar –dispositivo que permite determinar la distancia mediante un emisor láser–, GPS y georradar para mapear el subsuelo. Se puede manejar por control remoto o trabajar de forma autónoma. De manera complementaria, también se están desarrollando para el vehículo una cubierta blindada y un brazo robótico para tomar mediciones o muestras que necesitan los científicos residentes en la Antártida, sin necesidad de que salgan de los espacios calefaccionados de la base. También se le pueden instalar muchos tipos de sensores para monitorear distintos aspectos del ambiente antártico: temperatura, presencia de gases, humedad y ph, entre otros, según las necesidades de cada misión.

Otra de las funciones principales para la que está pensado el Skua es para la búsqueda y rescate, como enviar camillas o suministros sin arriesgar personal, sobre todo en zonas de grietas. Para estas últimas es útil su georradar, que permite detectar huecos con aire debajo de la nieve, su tamaño y profundidad, y así evitar caídas. Una vez que el sistema de reconocimiento de grietas esté desarrollado se podrá acoplar el georradar a cualquier vehículo, como motos de nieve, para hacer un mapeo constante de los alrededores de las bases.


El Skua tiene un alto de un metro treinta y un largo de un metro setenta. Puede circular a 15 kilómetros por hora, con una autonomía de hasta 10 horas.

También se está trabajando en el desarrollo de un sistema de reconocimiento de imágenes, con el objetivo de automatizar el relevamiento de especies como los pingüinos emperadores, para el control de la población de las colonias de la Antártida. Así, mediante el uso de estas herramientas de inteligencia artificial, se podría realizar el conteo de poblaciones de especies a través de Skua, y así acelerar y facilitar un proceso que usualmente se hace con científicos a la intemperie con un cuentaganado, contando hasta 500.000 pingüinos por cada colonia.

El proyecto Skua fue ganador del concurso Neofutura, organizado por el sitio Periferia, en la categoría Tecnología para la Defensa. Su fabricante, American Robotics, una empresa de Gualeguaychú, Entre Ríos, que se dedica principalmente a la investigación y al desarrollo de vehículos no tripulados, tanto para uso civil –principalmente en el segmento de seguridad electrónica, rubro al que se dedicaba otra empresa vinculada– como para uso militar.

Sebastián Mirich, CEO de American Robotics, le dijo a TSS: “El equipo está yendo y viniendo todo el tiempo porque necesitamos hacerle ajustes y descargar los videos, para entrenar al sistema de inteligencia artificial. Los entrenamos en una tarea, los traemos y generamos los nuevos módulos. También le vamos haciendo adaptaciones que vamos aprendiendo por la baja temperatura, que puede llegar a 30 grados bajo cero. Las baterías tienen un sistema de calefacción para el momento de carga, ya que se ven muy afectadas por el frío”.

Otra de las funciones principales para la que está pensado el Skua es para la búsqueda y rescate, como enviar camillas o suministros sin arriesgar personal


Una de las funciones principales para la que está pensado el Skua es para la búsqueda y rescate, como enviar camillas o suministros sin arriesgar personal.

El Skua tiene un alto de un metro treinta y un largo de un metro setenta. Puede circular a 15 kilómetros por hora, con una autonomía de hasta 10 horas. Sus cámaras le permiten detectar personas o vehículos a cuatro kilómetros de distancia, aun sin luz, gracias a su cámara térmica. Gracias al lidar y al GPS puede hacer un mapa en 3D de la zona que va recorriendo. La comunicación con la base podrá ser por WiFi, 4G, 5G, RF y sistemas específicos de comunicación militar, además de un sistema de audio bidireccional para la comunicación de personas. Posee detectores de gases y variables climáticas, sensores médicos y un carro para transportar hasta 300 kilos de carga.

Si bien los sensores son importados, la electrónica general está desarrollada por la empresa. El proyecto es financiado y realizado en conjunto con la Dirección General de Investigación y Desarrollo del Ejército Argentino (DGIyDE), que es el enlace del Comando Conjunto Antártico.

Por parte de la empresa hay siete ingenieros dedicados al proyecto, que trabajan en conjunto con pares de la DGIyDE, de la Universidad Nacional de San Juan y del CONICET, que desarrollan software o módulos específicos para el Skua. Desde la empresa estiman que la inversión en este modelo –tienen otros vehículos no tripulados para otros tipos de terreno– está por sobre los 350 millones de pesos y durante el proceso de desarrollo recibieron un ANR de la Agencia I+D+i por 7 millones de pesos.

Guerra contra Hamas 2023: RPG contra Merkava




jueves, 2 de noviembre de 2023

SGM: La bomba

La Bomba

Parte I || Parte II
Weapons and Warfare


 




Construyendo la bomba

Albert Einstein firmó la carta. Años más tarde se arrepentiría, llamándolo el único error que había cometido en su vida. Pero en agosto de 1939, los ejércitos de Adolf Hitler ya ocupaban Checoslovaquia y Austria y sus matones fascistas arrestaban a judíos y opositores políticos en todo el Tercer Reich. Firmar la carta parecía vital. Sus amigos y compañeros físicos, Leo Szilard y Eugene Wigner, habían redactado la nota que ahora enviaría al presidente Franklin D. Roosevelt.

Los científicos habían visto cómo su entusiasmo por los recientes descubrimientos revolucionarios de los secretos más profundos del átomo se convertía en miedo al darse cuenta de lo que podría significar la liberación de energías atómicas. Ahora no se podía negar el peligro. Los nazis podrían estar trabajando en una superarma; tuvieron que ser detenidos.

En su famosa carta, Einstein advirtió a Roosevelt que en el futuro inmediato, basándose en un nuevo trabajo de Szilard y el físico italiano Enrico Fermi, “podría ser posible establecer una reacción nuclear en cadena en una gran masa de uranio, mediante la cual grandes cantidades de energía y se generarían grandes cantidades de nuevos elementos parecidos al radio”. Este “nuevo fenómeno”, dijo, podría conducir a la construcción de “bombas extremadamente poderosas de un nuevo tipo”. Una sola de estas bombas, “llevada por barco y explotada en un puerto, podría muy bien destruir todo el puerto junto con parte del territorio circundante”. Es posible que los nazis ya estén trabajando en una bomba de este tipo. “Alemania ha detenido la venta de uranio de las minas checoslovacas, de las que se ha hecho cargo”, informó Einstein.

Roosevelt respondió, pero tentativamente. Formó un Comité Asesor sobre Uranio para supervisar la investigación preliminar sobre fisión nuclear. Para la primavera de 1940, el comité había asignado solo $6,000 para comprar ladrillos de grafito, un componente crítico de los experimentos que Fermi y Szilard estaban realizando en la Universidad de Columbia. En 1941, sin embargo, el ingeniero Vannevar Bush, presidente de la Institución Carnegie de Washington y asesor científico informal del presidente, convenció a Roosevelt de actuar más rápido. El primer ministro británico, Winston Churchill, también intervino y envió al presidente nuevos estudios críticos realizados por científicos en Inglaterra.

El más importante fue un memorando de dos científicos refugiados alemanes que vivían en Inglaterra, Otto Frisch y Rudolph Peierls. A partir de sus primeros experimentos y cálculos, detallaron cuán vasto podría ser el poder destructivo potencial de la energía atómica, y las implicaciones militares de dicho poder. Su memorando al gobierno británico estimó que la energía liberada de solo 5 kilogramos de uranio produciría una explosión equivalente a varios miles de toneladas de dinamita.

Esta energía se libera en un pequeño volumen, en el que producirá, por un instante, una temperatura comparable a la del interior del sol. La explosión de tal explosión destruiría la vida en un área amplia. El tamaño de esta área es difícil de estimar, pero probablemente cubrirá el centro de una gran ciudad.

Además, una parte de la energía liberada por la bomba se destina a producir sustancias radiactivas, y estas emitirán radiaciones muy potentes y peligrosas. Los efectos de estas radiaciones son mayores inmediatamente después de la explosión, pero solo decaen gradualmente e incluso durante días después de la explosión, cualquier persona que ingrese al área afectada morirá.

Parte de esta radiactividad será transportada por el viento y esparcirá la contaminación; varias millas a favor del viento esto puede matar a la gente.

Los científicos concluyeron:

Si uno trabaja asumiendo que Alemania está, o estará, en posesión de esta arma, debe darse cuenta de que no hay refugios disponibles que sean efectivos y que puedan usarse a gran escala. La respuesta más eficaz sería una contraamenaza con una bomba similar. Por lo tanto, nos parece importante comenzar la producción lo antes y lo más rápido posible.


En ese momento, no consideraron realmente usar la bomba, ya que “la bomba probablemente no podría usarse sin matar a un gran número de civiles, y esto puede hacer que no sea un arma adecuada para su uso en este país”. Más bien, pensaron que era necesario tener una bomba para disuadir el uso alemán. Este fue exactamente el razonamiento de Einstein, Szilard y otros.

Poco después de que el memorándum de Frisch-Peierls circulara en los niveles más altos del gobierno británico, un comité especial sobre uranio, llamado confusamente comité MAUD por una enfermera británica que había trabajado con la familia del físico danés Niels Bohr, comenzó a evaluar los resultados de los dos científicos. conclusiones. El informe MAUD sobre “Uso de uranio para una bomba” tendría un impacto inmediato en el pensamiento de Churchill y Franklin Roosevelt en el verano y otoño de 1941. Concluyó que una “bomba de uranio” podría estar disponible a tiempo para ayudar a la esfuerzo bélico: “el material para la primera bomba podría estar listo a fines de 1943”. Al reunirse con Vannevar Bush y enterarse de las dramáticas conclusiones del comité MAUD el 9 de octubre de 1941, Roosevelt autorizó el primer proyecto de bomba atómica.

Bush, entonces jefe del recién formado Comité de Investigación de la Defensa Nacional, le pidió al presidente de Harvard, James Conant, que dirigiera un panel especial de la Academia Nacional de Ciencias para revisar todos los estudios y experimentos de energía atómica. Aunque el comité de Bush recomendó el “desarrollo urgente” de la bomba, el ataque de diciembre de 1941 a Pearl Harbor dio mayor prioridad a otras preocupaciones militares convencionales. No fue sino hasta un año después que el trabajo comenzó en serio.

El Proyecto Manhattan, formalmente el “Distrito de Ingeniería de Manhattan”, fue creado en agosto de 1942 dentro del Cuerpo de Ingenieros del Ejército. La investigación de laboratorio se convirtió ahora en una actividad militar, en parte para enmascarar su enorme presupuesto. El general de brigada Leslie Groves asumió el liderazgo del proyecto en septiembre de 1942 e inmediatamente aceleró el trabajo en todos los frentes. El historiador Robert Norris dice de Groves: "De todos los participantes en el Proyecto Manhattan, él y solo él era indispensable".

Groves era el hombre perfecto para dirigir el enorme esfuerzo necesario para crear las materias primas de la bomba, ya que acababa de terminar de supervisar la construcción del edificio de oficinas más grande del mundo, el nuevo Pentágono. Necesitaba encontrar un socio que pudiera movilizar el talento científico que ya participaba en una extensa investigación nuclear en laboratorios de California, Illinois y Nueva York. En la Universidad de California en Berkeley, Groves conoció al físico J. Robert Oppenheimer por primera vez y escuchó su petición de un laboratorio dedicado exclusivamente a trabajar en la propia bomba. Groves pensó que Oppenheimer era “un genio, un verdadero genio”, y pronto lo convenció para que encabezara el esfuerzo científico. Juntos eligieron una remota mesa del sudoeste como el sitio perfecto para la mayor concentración de capacidad intelectual nuclear aplicada que el mundo jamás haya visto.


Una primera atómica

Cuando los jóvenes científicos reclutados para el Proyecto Manhattan se mudaron a los austeros edificios de Los Álamos, Nuevo México, rodeados de alambre de púas, entendieron que estarían trabajando en un proyecto de alto secreto que podría ganar la guerra. La mayoría sabía que estaban allí para construir la primera bomba atómica del mundo, pero no sabía mucho más allá de eso. Para poner a todos al día, el físico Robert Serber dio cinco conferencias a principios de abril de 1943 sobre los desafíos científicos y de ingeniería que se avecinaban. Sus notas de clase, mimeografiadas y entregadas a todos los que llegaron posteriormente, se conocieron como The Los Alamos Primer. Hoy en día, todavía sirve como una valiosa guía de los elementos esenciales de una bomba atómica.

Serber fue directo al grano: “El objeto del Proyecto es producir un arma militar práctica en forma de bomba en la que la energía se libera mediante una reacción en cadena de neutrones rápidos en uno o más de los materiales conocidos por mostrar fisión nuclear. .”

El descubrimiento de la fisión fue nuevo, pero la idea del átomo se remonta a los primeros pensadores griegos. Aproximadamente en el año 400 a. C., Demócrito razonó que si se dividía continuamente la materia, eventualmente se reduciría a la partícula más pequeña e indivisible, a la que llamó átomo, que significa "no divisible". A principios del siglo XX, los científicos se dieron cuenta de que el átomo tenía una estructura interna. En 1908, Ernest Rutherford descubrió que los átomos tenían un núcleo central, o núcleo, compuesto de protones cargados positivamente, rodeados por los electrones cargados negativamente detectados por JJ Thompson once años antes. En 1932 James Chadwick descubrió que había partículas de igual peso que el protón en el núcleo, pero sin carga eléctrica. Los llamó neutrones. Esto condujo al modelo atómico con el que estamos familiarizados hoy en día,

Familiar, pero no del todo correcto. El físico danés Niels Bohr, entre sus muchas otras contribuciones, descubrió que un núcleo grande se comportaba más como una gota de agua. Su idea condujo a un descubrimiento revolucionario en 1939. Los científicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassman, en colaboración con la física Lise Meitner, habían estado bombardeando uranio, el elemento más pesado que se encuentra en la naturaleza, con neutrones y observando los nuevos elementos que parecían formarse. El uranio tiene un número atómico de 92, lo que significa que tiene 92 protones en su núcleo. Los científicos pensaron que los neutrones estaban siendo absorbidos por los átomos de uranio, produciendo nuevos elementos hechos por el hombre, pero el análisis químico indicó que no era así. Cuando Meitner y el físico Otto Frisch aplicaron el modelo de gotas de agua de Bohr a estos resultados experimentales, se dieron cuenta de que bajo ciertas condiciones el núcleo se estiraría y podría dividirse en dos, como una célula viva. Frisch nombró el proceso por su equivalente biológico: fisión.

Tres eventos ocurren durante la fisión. Resulta que lo menos importante es que el átomo de uranio se divide en dos átomos más pequeños (generalmente criptón y bario). Los científicos finalmente habían realizado el sueño de los antiguos alquimistas: la capacidad de transformar un elemento en otro. Pero son los otros dos eventos los que hicieron que el descubrimiento fuera realmente interesante. Los dos átomos recién creados pesan casi exactamente lo que pesaba el átomo de uranio. Ese “casi” es importante. Parte de la pérdida de peso es atribuible a los neutrones que salen volando del átomo. Estos ahora están disponibles para dividir otros núcleos de uranio cercanos. Por cada neutrón que divide un núcleo de uranio, se generan, en promedio, dos más. La división de un núcleo puede, en las condiciones adecuadas, conducir a la división de dos núcleos adicionales, luego cuatro, luego ocho, en adelante.

El tercer evento es la recompensa real. Cada fisión convierte una pequeña cantidad de la masa del átomo en energía. Los primeros científicos que descubrieron la fisión aplicaron la famosa fórmula de Einstein, E = mc2, y rápidamente se dieron cuenta de que incluso esta pequeña cantidad de materia m multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado c2 equivale a una gran cantidad de energía E.

La energía a niveles atómicos se mide en electronvoltios. Las reacciones químicas normales implican la formación o ruptura de enlaces entre los electrones de átomos individuales, cada uno de los cuales libera energías de unos pocos electronvoltios. Los explosivos, como la dinamita, liberan esta energía muy rápidamente, pero cada átomo produce solo una pequeña cantidad de energía. Sin embargo, dividir un solo núcleo de uranio da como resultado una liberación de energía de casi 200 millones de electronvoltios. Dividir los 2.580.000.000.000.000.000.000.000 (2,58 billones de billones) de átomos de uranio en un solo kilogramo de uranio produciría una fuerza explosiva equivalente a diez mil toneladas de dinamita. Este fue el cálculo aterrador detrás del memorando de Frisch-Peierls y la carta de Einstein a Roosevelt. Una bomba pequeña podría igualar la fuerza destructiva incluso del mayor ataque de bombarderos.





El material correcto

Comprender estos cálculos fue la parte fácil. No había ningún gran "secreto" para la energía atómica (y no lo hay ahora). Los físicos de la época en Estados Unidos, Gran Bretaña, Rusia, Alemania, Italia y Japón comprendieron rápidamente la importancia de la fisión nuclear. La parte difícil, y esto sigue siendo cierto hoy en día, es producir los materiales que puedan sostener esta reacción en cadena. Algunos concluyeron que el material no se pudo fabricar, o al menos no a tiempo para afectar el curso de la guerra. Otros no estuvieron de acuerdo, entre ellos los influyentes autores del informe del comité MAUD. La diferencia crucial en los Estados Unidos no fue la experiencia científica superior, sino la capacidad industrial para fabricar los materiales correctos.

Para comprender el desafío al que se enfrentó Estados Unidos entonces, y al que se enfrentan hoy otras naciones que quieren armas nucleares, tenemos que profundizar un poco más en las estructuras atómicas. El uranio ordinario no se puede utilizar para fabricar una bomba. El uranio, como muchos otros elementos, existe en varias formas alternativas, llamadas isótopos. Cada isótopo tiene el mismo número de protones (y por lo tanto mantiene la misma carga eléctrica) pero varía en el número de neutrones (y por lo tanto, en peso). La mayoría de los átomos en el uranio natural son del isótopo U-238, lo que significa que cada uno tiene 92 protones y 146 neutrones para un peso atómico total de 238. Cuando un átomo de U-238 absorbe un neutrón, puede fisionarse, pero esto ocurre sólo alrededor de una cuarta parte del tiempo. Por lo tanto, no puede sostener la rápida reacción en cadena necesaria para liberar enormes cantidades de energía. Pero uno de cada 140 átomos en el uranio natural (alrededor del 0,7 por ciento) es de otro isótopo de uranio, el U-235. Cada núcleo de U-235 tiene 92 protones pero solo 143 neutrones. Este isótopo se fisiona casi cada vez que un neutrón lo golpea. El desafío para los científicos es separar suficiente de esta parte de uranio fisible de las 139 partes de uranio no fisible para producir una cantidad que pueda sostener una reacción en cadena. Esta cantidad se llama masa crítica. El proceso de separación del U-235 se denomina enriquecimiento. El desafío para los científicos es separar suficiente de esta parte de uranio fisible de las 139 partes de uranio no fisible para producir una cantidad que pueda sostener una reacción en cadena. Esta cantidad se llama masa crítica. El proceso de separación del U-235 se denomina enriquecimiento. El desafío para los científicos es separar suficiente de esta parte de uranio fisible de las 139 partes de uranio no fisible para producir una cantidad que pueda sostener una reacción en cadena. Esta cantidad se llama masa crítica. El proceso de separación del U-235 se denomina enriquecimiento.

Casi la totalidad de los 2.000 millones de dólares gastados en el Proyecto Manhattan (alrededor de 23.000 millones de dólares de 2006) se destinaron a la construcción de las grandes instalaciones industriales necesarias para enriquecer uranio. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército construyó enormes edificios en Oak Ridge, Tennessee, para buscar dos métodos de enriquecimiento diferentes. El primero fue la difusión gaseosa. Este proceso convierte el uranio en gas, luego utiliza las tasas ligeramente diferentes a las que un isótopo se difunde a través de una barrera porosa para separar el U-235. La difusión es tan ligera que requiere miles de repeticiones y cientos de tanques de difusión. Cada pata de la planta de difusión en forma de U en Oak Ridge tenía media milla de largo.

El otro sistema era la separación electromagnética. De nuevo, el uranio se convierte en gas. Luego se mueve a través de un campo magnético en un tanque de vacío curvo. El isótopo más pesado tiende a volar hacia el exterior de la curva, lo que permite que el U-235 más ligero sea desviado de la curva interior. Nuevamente, este proceso debe repetirse miles de veces para producir incluso pequeñas cantidades de uranio rico en U-235. La mayor parte del uranio para la bomba lanzada sobre Hiroshima se produjo de esta manera.

Ambos procesos son formas de enriquecimiento de uranio y todavía se utilizan en la actualidad. Sin embargo, el método más común y más económico para enriquecer uranio es el uso de grandes centrifugadoras de gas. Este método (considerado pero rechazado en el Proyecto Manhattan) canaliza gas de uranio a grandes tanques de vacío; luego, los rotores lo hacen girar a velocidades supersónicas. El isótopo más pesado tiende a volar hacia la pared exterior del tanque, lo que permite que el U-235 más liviano sea desviado desde el interior. Como con todos los demás métodos, se necesitan miles de ciclos para enriquecer el uranio. El uranio enriquecido al 3-5 por ciento de U-235 se utiliza para fabricar barras de combustible para reactores nucleares modernos. Las mismas instalaciones también pueden enriquecer uranio al 70-90 por ciento de los niveles de U-235 necesarios para las armas.

Hay un segundo elemento que puede sostener una reacción en cadena rápida: el plutonio. Este elemento no se encuentra en la naturaleza y todavía era nuevo en el momento del Proyecto Manhattan. En 1940, los científicos de Berkeley descubrieron que después de absorber un neutrón adicional, algunos de los átomos de U-238 se transformaron en un nuevo elemento con 93 protones y un peso atómico de 239. (El proceso de transformación se llama desintegración beta, donde un neutrón en el núcleo cambia a un protón y emite un electrón.) El uranio recibió su nombre del planeta Urano. Dado que este nuevo elemento estaba "más allá" del uranio, lo llamaron neptunio en honor al siguiente planeta del sistema solar, Neptuno. El neptunio no es un elemento estable. Parte de él se descompone rápidamente en un nuevo elemento con 94 protones. Los científicos de Berkeley Glenn Seaborg y Emilio Segré lograron separar este elemento en 1941,

El plutonio-239 es fisionable. De hecho, se necesita menos plutonio para sostener una reacción en cadena que el uranio. El Proyecto Manhattan emprendió así dos caminos hacia la bomba, los cuales siguen siendo los únicos métodos seguidos en la actualidad. Complementando las plantas de enriquecimiento de uranio en Oak Ridge, el Proyecto construyó un pequeño reactor en el sitio y lo usó para producir los primeros gramos de plutonio en 1944. Los tres primeros reactores nucleares a gran escala del mundo se construyeron ese año en solo cinco meses en Handford, Washington. Allí, barras de uranio fueron bombardeadas con neutrones lentos, transformando parte del uranio en plutonio. Este proceso ocurre en todos los reactores nucleares, pero algunos reactores, como los de Hanford, pueden diseñarse para maximizar este proceso de conversión.

Luego, las barras del reactor deben procesarse químicamente para separar el plutonio recién producido del uranio restante y otros elementos altamente radiactivos generados en el proceso de fisión. Este reprocesamiento generalmente implica una serie de baños en ácido nítrico y otros solventes y debe realizarse detrás de un blindaje de plomo con maquinaria pesada. El primero de los reactores de Hanford entró en funcionamiento en septiembre de 1944 y produjo las primeras babosas irradiadas (barras de reactor que habían sido bombardeadas con neutrones) el día de Navidad de ese año. Después de enfriar y reprocesar, el primer plutonio Hanford llegó a Los Álamos el 2 de febrero de 1945. El laboratorio había obtenido sus primeros 200 gramos de U-235 de Oak Ridge un año antes y ahora parecía que se podía fabricar suficiente material fisionable para al menos menos una bomba en agosto de 1945.

Los ingenieros y científicos del Proyecto Manhattan habían conquistado la parte más difícil del proceso: producir el material. Pero eso no significa que hacer el resto de la bomba sea fácil.


Diseño de bombas

Los dos diseños básicos de bombas atómicas desarrollados en Los Álamos todavía se usan hoy en día, aunque con refinamientos que aumentan su capacidad explosiva y reducen su tamaño.

En sus conferencias introductorias, Robert Serber explicó el problema básico que todos los diseñadores de bombas deben resolver. Una vez que comienza la reacción en cadena, se necesitan alrededor de 80 generaciones de neutrones para fisionar un kilogramo completo de material. Esto tiene lugar en aproximadamente 0,8 microsegundos, o menos de una millonésima de segundo. “Mientras esto sucede”, dijo Serber, “la liberación de energía está calentando mucho el material, desarrollando una gran presión y, por lo tanto, tendiendo a causar una explosión”.

Esto es un poco un eufemismo. El calor generado rápidamente se eleva a unos 10 mil millones de grados centígrados. A esta temperatura, el uranio ya no es un metal, sino que se ha convertido en gas bajo una enorme presión. El gas se expande a gran velocidad, separando más los átomos, aumentando el tiempo necesario para las colisiones de neutrones y permitiendo que escapen más neutrones sin chocar con ningún átomo. Por lo tanto, el material explotaría antes de que el arma pudiera lograr un rendimiento explosivo completo. Cuando esto sucede en un arma mal diseñada, se llama "fizzle". Todavía hay una explosión, solo que más pequeña de lo diseñado y previsto.

Dirigidos por Robert Oppenheimer, los equipos científicos desarrollaron dos métodos para lograr la masa y el rendimiento explosivo deseados. La primera es la técnica de ensamblaje de armas, que reúne rápidamente dos masas subcríticas para formar la masa crítica necesaria para sostener una reacción en cadena completa. La segunda es la técnica de implosión, que comprime rápidamente una sola masa subcrítica en la densidad crítica.

El diseño del arma es el menos complejo. Básicamente implica colocar una cantidad subcrítica de U-235 en o alrededor de un extremo del cañón de una pistola y disparar un tapón de U-235 en el conjunto. Para evitar un estallido, el enchufe tiene que viajar a una velocidad más rápida que la de la reacción nuclear en cadena, que equivale a unos 1.000 pies por segundo. El material también está rodeado por una "manipulación" de uranio que ayuda a reflejar los neutrones que escapan hacia el núcleo de la bomba, lo que reduce la cantidad de material necesario para lograr una masa crítica.

El arma nuclear que Estados Unidos lanzó sobre Hiroshima, Japón, el 6 de agosto de 1945, era un arma tipo pistola. Llamado "Little Boy", el cañón del arma en el interior pesaba alrededor de 1,000 libras y medía seis pies de largo. La ciencia se entendía tan bien, incluso en ese momento, que se usaba sin haber sido probada con explosivos de antemano. Hoy en día, es casi seguro que este es el diseño que un grupo terrorista intentaría duplicar si pudiera adquirir suficiente uranio altamente enriquecido. La bomba de Hiroshima usó 64 kilogramos de U-235.15 Hoy en día, se podría construir una bomba similar con aproximadamente 25 kilogramos, en una esfera ensamblada del tamaño de un melón pequeño.

Las armas de diseño de armas pueden usar solo uranio como material fisionable. La reacción en cadena en el plutonio avanza más rápidamente de lo que puede acelerarse el tapón, lo que hace que el dispositivo explote prematuramente. Pero el plutonio se puede usar en otro diseño que comprima uniformemente el material para lograr una masa crítica (al igual que el uranio). Este es un diseño más complejo pero permite un dispositivo más pequeño, como los que se usan en las ojivas de misiles modernas de hoy. El diseño de implosión se usó en la primera explosión nuclear, la prueba Trinity en Alamogordo, Nuevo México, el 16 de julio de 1945, y en la bomba nuclear "Fat Man" lanzada sobre Nagasaki, Japón, el 9 de agosto de 1945.

El método de implosión de ensamblaje implica una esfera de material de bomba rodeada por una capa de manipulación y luego una capa de cargas explosivas plásticas cuidadosamente formadas. Con una sincronización exquisita de microsegundos, los explosivos detonan, formando una onda de choque uniforme que comprime el material hasta una masa crítica. Un emisor de neutrones en el centro del dispositivo (generalmente una fina oblea de polonio que se aprieta junto con una lámina de berilio) inicia la reacción en cadena. La prueba Trinity usó alrededor de 6 kilogramos de plutonio, pero los dispositivos de implosión modernos usan aproximadamente 5 kilogramos de plutonio o menos, una esfera del tamaño de una ciruela.

Para la primavera de 1945, los científicos de Los Álamos se apresuraban frenéticamente a ensamblar lo que llamaron el "dispositivo" para la primera prueba atómica del mundo. Aunque habían pasado años en el cálculo, la asombrosa magnitud de 20 kilotones de la explosión de Trinity superó las expectativas. El secretario de Guerra Henry Stimson recibió la noticia de la prueba exitosa mientras acompañaba al presidente Truman en la Conferencia de Potsdam. Al final de la conferencia, Truman hizo un comentario deliberadamente velado a Stalin, aludiendo a una nueva arma estadounidense. El primer ministro soviético respondió con un asentimiento igualmente críptico y "Gracias".

En los EE. UU., las ruedas estaban en movimiento y la primera bomba atómica, "Little Boy", estaba en un barco que se dirigía a Tinian, una isla frente a la costa de Japón. En los meses previos a Trinity, altos funcionarios del gobierno seleccionaron objetivos y formaron una política de uso. El Comité Interino de ocho miembros, responsable de la política de bombas atómicas y presidido por Stimson, concluyó que “no podíamos advertir a los japoneses; que no podíamos concentrarnos en un área civil; pero que debemos tratar de causar una profunda impresión psicológica en tantos habitantes como sea posible. . . [y] que el objetivo más deseable sería una planta de guerra vital que empleara a una gran cantidad de trabajadores y estuviera rodeada de cerca por las casas de los trabajadores”. El 6 de agosto de 1945, Little Boy explotó con una fuerza de 15 kilotones sobre la primera ciudad en la lista de objetivos, Hiroshima.


Soltar la bomba

Hasta el día de hoy, la decisión de lanzar la bomba sobre Japón sigue siendo controvertida y los historiadores continúan cuestionando el papel de la bomba en el fin de la guerra del Pacífico. La visión tradicional sostiene que Truman se enfrentó a una elección infernal: usar la bomba o someter a los soldados estadounidenses a una costosa invasión terrestre. Los funcionarios en ese momento no creían que Japón estuviera al borde de la rendición incondicional, y la invasión terrestre planificada de las islas de origen habría resultado en un número extremadamente alto de bajas en ambos lados. Los meses que precedieron a los bombardeos atómicos habían sido testigos de algunas de las batallas más terribles de la guerra en el Pacífico, con miles de soldados estadounidenses muriendo en asaltos a islas. Los historiadores Thomas B. Allen y Norman Polmar escriben:

De haber ocurrido las invasiones, habrían sido las batallas más salvajes de la guerra. Miles de jóvenes militares estadounidenses y quizás millones de soldados y civiles japoneses habrían muerto. Las armas del terror podrían haber marcado la tierra y hacer del final de la guerra un Armagedón aún peor que la devastación causada por dos bombas atómicas.

Inmediatamente después del bombardeo de Hiroshima y Nagasaki, hubo una importante reacción moral, expresada de manera más conmovedora en los escritos de John Hersey, cuya apasionante historia de seis residentes de Hiroshima el día del bombardeo conmocionó a los lectores del New Yorker en 1946. Pero el debate no se trataba de si el bombardeo era realmente necesario para poner fin a la guerra. No fue hasta mediados de la década de 1960 que una interpretación alternativa desató una disputa historiográfica. En 1965, Gar Alperovitz argumentó en su libro Diplomacia atómica que la bomba se lanzó principalmente por razones políticas más que militares. En el verano de 1945, dice, Japón estaba al borde de la rendición. Truman y sus principales asesores lo sabían, pero utilizaron la bomba atómica para intimidar a la Unión Soviética y así ganar ventaja en la situación de la posguerra.

Una interpretación histórica intermedia, argumentada de manera convincente por Barton Bernstein, sugiere que el fin de la guerra del Pacífico fue de hecho la razón principal de Truman para lanzar la bomba, pero que los responsables políticos vieron el potencial para impresionar a los soviéticos y terminar la guerra antes de que Moscú pudiera unirse. una invasión aliada, como una "bonificación". Este punto de vista está respaldado por pruebas convincentes de que la mayoría de los altos funcionarios no vieron una gran diferencia entre matar civiles con bombas incendiarias y matarlos con bombas atómicas. La guerra había brutalizado a todos. La estrategia de atacar intencionalmente objetivos civiles, considerada inaceptable al comienzo de la guerra, se había convertido en un lugar común tanto en el teatro europeo como en el asiático. Hiroshima y Nagasaki, en este contexto, fueron la continuación de decisiones tomadas años antes.




FAA: Dos Pucaras volando hacia FAdeA

miércoles, 1 de noviembre de 2023

Granada de mano: La construcción de la Stielhandgranate 24

Construcción del Stielhandgranate 24

Bergflak's Lounge




El Stielhandgranate 24 constaba de 4 partes principales.

1. La cabeza con el relleno explosivo
2. El mango con la tapa de seguridad y el cordón de tracción.
3. El Brennzünder 24 (BZ24), encendedor por fricción, tipo pull
4. El Sprengkapsel No 8, detonador

El siguiente texto describe una Stielhandgranate 24 que se fabricó en 1940. A medida que avanzaba la guerra se introdujeron ciertas simplificaciones en los procedimientos de producción, y se discutirán en la sección sobre la evolución de la Stielhandgranate 24. 1. La

Cabeza





La cabeza estaba hecha de chapa de acero delgada. Contenía una carga explosiva de 165 g de Füllpulver 02 (Polvo de relleno 02/TNT) o Donarit .

La carga estaba contenida dentro de un contenedor de papel encerado (rojo en la imagen de la izquierda) que encajaba dentro de la cabeza (azul) . El explosivo estaba cubierto con una tapa (verde) que era ligeramente cóncava y contenía el canal para el tubo detonador, el cual estaba soldado o engarzado a la tapa. La placa de cubierta inferior (amarilla) contenía los hilos (marrones) que conectaban la cabeza con el mango y tenía un diseño de cuentas impresas para mayor resistencia. Un anillo de papel engrasado (rosa)se colocaba a modo de sello entre el cabezal y la tapa, y se engarzaba la tapa, visible en el borde inferior del cabezal. Las primeras granadas fueron más "resistentes a la intemperie" con una segunda capa de pintura a lo largo del engarce y la parte inferior de la lata. La lata se pintó antes del ensamblaje, por lo que habría perdido algo de pintura durante el engaste del ensamblaje final que se describe a continuación. El repintado del borde inferior se suspendió en 1943.


La tapa con el canal del detonador es visible debajo de la placa de cubierta inferior. Tenga en cuenta que la tapa se pintó antes del montaje. También es visible el patrón de cuentas presionado en la placa de cubierta inferior para mayor resistencia estructural.


El diseño de interiores. Aunque tomado de una granada de humo, creo que el diseño era el mismo. Los hilos se han cortado en un disco de metal ligeramente más grueso que se encuentra incrustado en el patrón de cuentas, soldado por puntos a la placa de cubierta inferior.


Una imagen muy interesante. Esta granada está en perfecto estado, excepto por la cabeza muy corroída. Muestra claramente la bolsa de papel encerado que contenía el relleno explosivo. También queda claro a partir de esta imagen que el canal del detonador se presionó en la bolsa de papel encerado que held el relleno explosivo cuando la tapa estaba engarzada en su lugar con la cubierta inferior.


En las primeras cabezas aparece una banda pintada en la parte inferior. Siempre diferirá en color del cabezal pintado con spray y siempre se aplica de forma desigual con una brocha. Este fue un toque final aplicado en la fábrica para cubrir áreas que habían perdido su pintura durante el proceso de engaste y para mejorar las cualidades de impermeabilización.

El relleno explosivo
El explosivo estándar en el Stielhandgranate 24 desde el inicio de la producción fue el Füllpulver 2 (TNT). El peso total de los explosivos fue de 165 gramos. El 16 de febrero de 1940, el Chef der Heeresrüstung anunció que la cabeza del M24 Stielhandgranate se ocuparía con Ammonalsprengstoffen, Manochit I y II y Donarit I y II, durante el resto de la guerra. Donarit estaba compuesto por un 55-84 % de nitrato de amonio con hasta un 22 % de nitroglicol y un 11-16 % de TNT y podía tener una apariencia de "copos", como se muestra a continuación, o podía ser una sustancia de polvo marrón finamente molida.


El contenido completo de una lata M24 de Donarit. (rondas de 9 mm para comparar).

Venía en bolsas de papel precargadas de los subcontratistas, por lo que los fabricantes reales del Stielhandgranate 24 solo las colocaron dentro de sus propias partes y las engarzaron todas juntas. La bolsa de papel encerado real se llenó con el explosivo y la parte superior se dobló completamente. Luego, la parte superior se selló con un disco de papel que se pegó.  


El papel anterior se extrajo de una granada marcada con ЯR de 1941. En 1941 habían comenzado a utilizar papel reciclado para el disco. El de arriba lleva una impresión comercial, y se pueden leer las palabras "Pudín" y "Turrón", así como el precio de 9 Pfennig. El orificio donde se presionó el canal del detonador cuando se instaló la tapa se puede reconocer fácilmente en el centro del disco.

2. El mango con la tapa de seguridad y el cordón de tracción.
El mango de madera era hueco, con herrajes de metal en ambos extremos. En la parte superior, se presionó una tapa roscada (de color amarillo en la imagen a continuación) con un compuesto sellador. La tapa roscada tenía un orificio roscado a la izquierda en el centro para sujetar el BZ24. Se fijó una manga de lluvia (roja) con un anillo de cartón empapado en aceite (azul) con cuatro tornillos pequeños para madera y mantuvo la tapa roscada en su lugar mientras que al mismo tiempo proporcionaba impermeabilización. El protector de lluvia se pintó después de la instalación, y un poco de pintura verde se derramó sobre el mango de madera. Esto se hizo para impermeabilizar aún más la unión.

                          

La imagen de arriba a la izquierda muestra la tapa para lluvia instalada con tornillos y pintada en su lugar. En la imagen superior de la derecha, tanto la tapa roscada como el manguito de lluvia se han desprendido, mostrando claramente el compuesto de sellado.


Imagen detallada de una tapa roscada. Se pueden ver los agujeros para los pequeños tornillos para madera. Debido a sus posiciones irregulares, lo más probable es que hayan sido perforados después de la instalación en el mango.

El mango se atornilla en las roscas de la placa de cubierta inferior una vez que se han instalado la mecha y el detonador.
El mango hueco contiene el fusible y un cable de tracción que llega hasta el final del mango. 


El cordón constaba de tres partes; el cable trenzado real, una rosquilla de porcelana para dar un agarre firme al tirar y una pequeña cuenta en el extremo opuesto que se usaba para unir el cable al fusible. La bola de porcelana permaneció igual durante todo el tiempo de producción, el cordón cambió de trenzado a torcido y la cuenta cambió de plomo a vidrio a hierro.

                    

El anillo roscado para la tapa de seguridad se presiona en el extremo del mango de madera con un compuesto de sellado y se asegura con clavos pequeños.
Una tapa de seguridad con un disco de cartón tensado por resorte cierra el extremo del mango para agregar presión sobre la bola de porcelana para evitar que traquetee y hace que el extremo sea resistente a la intemperie.
 El mango está hecho de madera dura y empapado en aceite de linaza para que sea resistente a la intemperie.

3. El Brennzünder 24
 

Brennzünder 24 se puede traducir libremente como "Fusible encendido, modelo 1924". Es un detonador metálico resistente al agua con un tiempo de combustión fijo de 4,5 segundos.
El encendedor consta de un tubo de plomo conectado a un accesorio roscado de aleación de metal mediante un tubo de acero (cubierto con laca roja o negra en la imagen de arriba). El tubo de acero está roscado en ambos extremos y contiene el gránulo de retardo de polvo. La vaina de plomo contiene una cápsula de cobre que contiene la composición de fricción. Se enrolla un alambre de fricción para proporcionar resistencia a la tracción y se une al lazo de tracción. El lazo de tracción se extiende a través del tubo conductor, que está aplanado o presionado en el extremo superior, lo que evita que el lazo y el cable de fricción se retiren libremente y sin darse cuenta. Cuando se tira del bucle, se libera del tubo de plomo blando, arrastrando el hilo de fricción a través de la composición de fricción contenida en la cápsula. La llama resultante enciende la pastilla de retardo. Cuando la pastilla de retardo se quema, enciende una mecha o un detonador adjunto al accesorio. El perdigón utilizado con la granada de palo tuvo un retraso de 4,5 segundos, la precisión fue de +/- 0,2 segundos. El tiempo de retardo estaba impreso en el cuerpo del fusible con el texto "4.5 S". El extremo del Brennzünder se enroscó en el exterior para aceptar el Übungsladung 30. (Esto se describirá en la sección que trata sobre elÜbungsstielhandgranaten 24 ). La laca de color aplicada al extremo y al centro del BZ24 pretendía proteger contra la humedad. El color no tenía importancia. La imagen de arriba muestra un fusible temprano con laca roja y un fusible tardío con laca negra.


El Brennzünder 24 venía en cajas de 15, selladas con cera o cinta adhesiva. Las primeras cajas eran de acero recubierto de cobre, las cajas de segunda generación eran de acero pintado de verde y las cajas de tercera generación estaban hechas de cartón encerado. " Verzögerungsröhrchen " se traduce como "Pequeños tubos de retardo" y " mit weicher Abfeuerung"" significa "con disparo suave". El último texto es una advertencia que se encuentra en las cajas fabricadas a partir de 1942. Cuando se tiraba del cable, este encendedor no daba ninguna pista si de hecho se disparó o no (pero se dispararía). aferrarse a la granada para ver si funcionaba no era una buena idea...

Nueva información añadida:

hasta 1936, el Brennzünder 24 se enviaba con una tapa roscada que cubría el orificio en el que se insertaba el Sprengkapseln y protegía las roscas para el Übungsladung 30. Este detalle fue catalogado como "descontinuado" en 1936.

3.1 El Brennzünder 39 y el Brennzünder 39 (umg.)

A medida que avanzaba la guerra, el suministro de plomo se convirtió rápidamente en un problema y se catalogó como un metal "escaso". El Brennzünder 39 (arriba) se fabricó con el uso de metales alternativos, intercambiando el plomo por aluminio y usando sellos de goma. El retraso de tiempo era el mismo que el Brennzünder 24, pero ya no estaba impreso en el cuerpo. Un hecho interesante es que el manual técnico de EE. UU. sobre artefactos explosivos alemanes, con fecha de marzo de 1953, afirma que el tiempo de combustión del Brennzünder 39 es de 7 segundos en lugar de los 4,5 segundos correctos.
La Brennzünder 39 se introdujo como un nuevo fusible para la Nebelhandgranate 39 (la granada de mano de humo que se parece mucho a la Stielhandgranate 24), y como reemplazo de la Brennzünder 24, utilizada anteriormente con la Stielhandgranate 24 y la Übungs-Stielhandgranate 24. Se introdujo el 20 de agosto de 1940 por el Oberkommando des Heeres, pero no duró demasiado. Debido a accidentes fatales, se emitió una nueva orden en noviembre de 1941 que limitaba el uso del Brennzünder 39. Solo se permitió su uso en Nebelhandgranaten después de esta fecha.


La Brennzünder 39 venía en cajas de 15, selladas en cajas de cartón encerado. Las cajas de finales de la guerra llevaban la misma advertencia que las cajas Brennzünder 24; "mit weicher Abfeuerung".

Se introdujo una nueva versión el 29 de julio de 1942 llamada "Brennzünder 39 (umg.)", siendo "(umg.)" la abreviatura de "umgeändert" (imagen de arriba a la derecha ) . Traducido, diría "Fusible encendido modelo 39 (reconstruido)". Este fusible totalmente nuevo causó problemas. El fusible ya no se podía usar en el Nebelhandgranate, pero ahora estaba listo para funcionar con el Stielhandgranate 24, reemplazando una vez más al Brennzünder 24.


Una etiqueta de papel del interior de una caja de transporte. Indica que la caja contiene 15 Brennzünder 39 (umg.) y 15 Sprengkapseln Nr. 8.

4. El Sprengkapsel No. 8

El comercial "Sprengkapsel No. 8" fue utilizado como detonador.
Era un pequeño tubo de aluminio con un extremo abierto y una carga de 2 gramos.

El explosivo de cualquier granada de mano contiene una cantidad de energía potencial, pero para liberar la energía debe ser detonado. Los explosivos utilizados en las granadas de mano están formulados de la manera más insensible posible, para que sean estables y seguros de manejar. No explotarán si se caen accidentalmente, se manipulan mal o se exponen al fuego. Para detonar una granada de mano, se necesita un detonador (o detonador). El detonador contiene un explosivo que es fácil de encender y que proporcionará la energía necesaria para iniciar una detonación en el explosivo más estable que se usa en la granada de mano. Esta es la razón por la cual el Stielhandgranate 24 se envió sin los detonadores o fusibles instalados.
 
El detonador en sí consistía en un tubo de aluminio de 6,9 ​​mm que contenía una carga de 2 gramos de Tetril como carga principal (explosivo) y azida de plomo como iniciador. El calor emitido por la mecha cuando la pastilla de retardo de tiempo se había quemado sería suficiente para provocar la explosión de la azida de plomo, activando el Tetryl. El Tetryl como alto explosivo detonaría a su vez la carga explosiva Donarit en la cabeza de la granada de mano.
 
El detonador era muy susceptible a la humedad, y una gota de lluvia dentro del detonador probablemente provocaría un fallo de encendido. Para evitar que esto suceda, los detonadores, así como las mechas, se mantendrían en contenedores sellados hasta que se supusiera que se utilizarían.
 
El número asignado al detonador (Sprengkapseln No 8) es el resultado de la cantidad de explosivos en el tubo. Como referencia, un número 6 contendría 1 gramo, un número 8 contendría 2 gramos y un número 10 contendría 3 gramos. El detonador principal para todos los trabajos de demolición militar es el "Detonador n. ° 8".


El Sprengkapseln No 8 vino en una caja de madera que contenía 15, cada Sprengkapsel almacenado en una habitación separada. La caja de madera se cubrió nuevamente con una caja de cartón nuevamente cubierta con cera, para garantizar que los detonadores estuvieran protegidos de la humedad.


El mismo producto también se entregó en cajas de 100, pero estos Sprengkapseln estaban destinados únicamente a cargas explosivas, trabajos de demolición y construcción.

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