En 1958, en pleno apogeo de la Guerra Fría, los EEUU llevaron a cabo un experimento en el Atlántico Sur que tenía como objetivo testar un original sistema de defensa. Consistía éste en generar un manto de radiación en la capa exterior de la atmósfera, sobre el país, de manera que los misiles lanzados en un posible ataque nuclear soviético vieran afectados sus sistemas electrónicos por la interacción de los electrones y quedasen inutilizados. Basado en el llamado Efecto Christofilos, aquellas pruebas recibieron el nombre de Operación Argus.

Nicholas Christofilos era un ingeniero electromecánico estadounidense, de ascendencia griega, que durante la Segunda Guerra Mundial trabajaba en Atenas en una empresa de ascensores pero que, paralelamente, se formó en física de forma autodidacta con textos americanos y alemanes, de manera que a partir de 1946 empezó a desarrollar avanzadas ideas sobre aceleración de partículas hasta descubrir que cuando electrones libres caían en un campo magnético dentro de una cámara de vacío, parecían seguir el camino de dicho campo magnético.

Tres años más tarde Christofilos concibió el principio de enfoque fuerte o de gradiente alterno (uso de electroimanes para que un haz de partículas converja simultáneamente en ambas direcciones perpendiculares a la dirección de viaje), sentando las bases para que en la década siguiente se creara el primer AGS o Sincotrón de Gradiente Alterno (un acelerador de partículas) ubicado en el Brookehaven National Laboratory de Nueva York y el mayor del mundo durante mucho tiempo. Fue capaz de alcanzar una energía de 33 mil millones de electronvoltios y sigue en activo.

Nicholas Christofilos explicando los cinturones Van Allen durante la preparación de la Operación Argus
Nicholas Christofilos explicando los cinturones Van Allen durante la preparación de la Operación Argus. Crédito: Dominio público / Wikimedia Commons

Christofilos no publicó su trabajo en una revista científica sino que lo patentó, por eso pasó desapercibido un tiempo y otros científicos terminaron llegando a sus mismas conclusiones, aunque reconocieron su antelación. En 1956 fue contratado por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore para trabajar en el Astron, un reactor de fusión nuclear al mismo tiempo que participaba en varios proyectos militares, convirtiéndose en miembro de JASON, un grupo de jóvenes científicos que asesoraban al gobierno de EEUU en ciencia y tecnología.

Dentro de esa institución, Christofilos pasó a ser el principal investigador de un proyecto concebido por la DTRA (Defense Threat Reduction Agency), una agencia del Departamento de Defensa que trabajaba en programas para contrarrestar ataques con armas de destrucción masiva, ya fueran atómicas, químicas, biológicas, etc. En concreto, su atención debía centrarse en las primeras y para ello Christofilos ideó en 1957 el efecto que lleva su nombre, basado en la captura de partículas cargadas a lo largo de líneas de fuerza magnéticas. Poco después supuso que ese efecto podía aplicarse para proteger EEUU de un ataque con misiles nucleares.

¿Cómo? Produciendo explosiones atómicas a gran altitud, en la capa exterior de la atmósfera, para originar un cinturón de radiación que funcionaría de forma similar a la de los cinturones de Van Allen. Éstos, descubiertos por el físico norteamericano James Alfred van Allen muy poco antes, en enero de 1958, gracias al lanzamiento del Explorer I, son dos zonas de la magnetosfera terrestre en las que se concentran grandes cantidades de protones y electrones procedentes del viento solar que captura el campo magnético de la Tierra (en menor medida, también de rayos cósmicos).

Los cinturones de Van Allen
Los cinturones de Van Allen. Crédito: Booyabazooka / Dominio público / Wikimedia Commons

Al atrapar el viento solar, el campo magnético desvía esas partículas energéticas y protege la atmósfera de la destrucción… pero pone en peligro los satélites, cuyos sensibles componentes deben estar debidamente protegidos por un blindaje adecuado. Consecuentemente, Christofilos dedujo que lo mismo podría pasar con los misiles intercontinentales. Cabe precisar al respecto que éstos, una vez que han sido disparados desde sus rampas de lanzamiento contra el objetivo, no vuelan continuamente por el cielo sino que salen al espacio y realizan una trayectoria suborbital para después reentrar en la atmósfera.

Por tanto, si tuvieran que atravesar un cinturón de radiación lleno de partículas beta (electrones), éstas pasarían al interior de los misiles en forma de enormes corrientes eléctricas y estropearían los mecanismos electrónicos de armado de sus ojivas, dejando de constituir un peligro. La forma de ponerlo en práctica, de crear esa pantalla defensiva, era provocar en el límite del espacio una serie de reacciones de fisión nuclear que generasen esas partículas, las cuales, al estar por encima de un centenar de kilómetros de altitud, descenderían hasta el punto en que la atmósfera alcance una densidad crítica (de 50 a 60 km).

Eso daría lugar a la formación de un gran disco de aire ionizado debajo del punto de la explosión, pues las partículas se mantendrían paralelas al campo magnético terrestre, viajando a lo largo de las líneas de fuerza (que son curvas y se unen al suelo cerca de los polos magnéticos). De hecho, en el Departamento de Defensa estaban preocupados con la idea de que los cinturones de Van Allen no fueran naturales sino el producto de pruebas atómicas soviéticas a gran altitud. Fue necesario enviar satélites para estudiarlos y concluir que no había motivo para inquietarse.

Esquema del efecto Christofilos
Esquema del efecto Christofilos. Crédito: Heriberto Arribas Abato / Wikimedia Commons

Sin embargo, fue suficiente para impulsar la Operación Hardtack, una serie de pruebas nucleares realizadas entre abril y agosto de 1958 en campos de pruebas del Pacífico, varios sitios de la Micronesia utilizados en ese tipo de experimentos desde 1946. Una de ellas, la denominada Hardtack-Teak, consistió en el lanzamiento de un misil Redstone (el primer modelo de misil balístico de EEUU) desde el atolón Johnston, que se detonó a una altitud de 76,8 km con una potencia de 3,8 megatones. El resultado: interrupción de las comunicaciones por radio de alta frecuencia durante horas a causa de la ionización persistente.

No se había creado un cinturón de radiación, pero el experimento demostraba la utilidad del concepto para anular los sistemas de comunicaciones enemigos; incluso se podría cegar sus radares, si se llevaban a cabo explosiones a baja altitud sobre el Océano Índico (donde la URSS concentraba sus sistemas de seguimiento) de modo que el A-35, el sistema antibalístico soviético, quedaría inoperativo y no podría reaccionar ante un ataque estadounidense. Así que tocaba dar el siguiente paso y originar un cinturón radiactivo.

Christofilos propuso hacer detonaciones nucleares en las regiones superiores de la atmósfera, como se había hecho con Hardtack-Teak , evitando así el efecto sobre las personas que hubieran tenido el pulso electromagnético de las bombas, la radiación y la posterior lluvia radiactiva. El epicentro debería ser el Atlántico sur, para que las partículas resultantes se desplazaran hacia territorio de EEUU y formaran el esperado paraguas protector. Eso sí, tenía que hacerse ya, puesto que en esos momentos las superpotencias estaban negociando una prohibición de las pruebas atómicas atmosféricas y exoatmosféricas a partir de octubre.

USS Norton Sound, el barco que lanzó los tres misiles de la Operación Argus
USS Norton Sound, el barco que lanzó los tres misiles de la Operación Argus. Crédito: Marine Photos / Dominio público / Wikimedia Commons

Así fue cómo, a lo largo de agosto y septiembre de aquel 1958, apenas unos meses después de su concepción (en condiciones normales hubiera durado mucho más, quizá uno o dos años) se puso en marcha la Hardtack-Argus, más tarde rebautizada Floral pero finalmente dejada en Operación Argus por razones de seguridad. Se le asignó un presupuesto de 9.023.000 millones de dólares cuya financiación corrió a cargo del AFSWP (Armed Forces Special Weapons Project), predecesor de la actual DTRA (Defense Threat Reduction Agency), pero la puesta en práctica fue responsabilidad conjunta de la Agencia de Defensa, la Comisión de Energía Atómica y la aeronáutica Lockheed Corporation.

Lo hicieron recurriendo a la Task Force 88, una escuadra antisubmarina creada en abril que reunía a nueve buques de guerra: el portaaviones USS Tarawa; los portahidroaviones USS Albemarle y USS Norton Sound; los destructores USS Warrington, USS Bears, USS Hammerberg y USS Courtney. Otras dos unidades de la Task Force 88 eran el USS Salamonie, un barco de aprovisionamiento que regresó a puerto sin llegar a participar, y el USS Neosho, buque cisterna del que repostaban los demás. En total 4.500 personas, disfrazándose todo el operativo de prueba científica al utilizar equipo del Año Geofísico Internacional para la obtención de datos hidrográficos.

Asimismo, en julio se puso en órbita el satélite Explorer 4 (en agosto falló el lanzamiento del siguiente, el Explorer 5), cuya batería le daba para dos meses de funcionamiento. Debía colaborar en el seguimiento de la prueba junto con unas cuarenta estaciones repartidas por el globo. Como lugar de lanzamiento fue elegido un punto en el océano situado al sur de las Islas Malvinas, debido a que allí se sitúa la llamada anomalía del Atlántico Sur, zona en la que el cinturón de Van Allen está a menor distancia de la superficie terrestre (a unos 200 kilómetros) por una depresión en el campo magnético causada por el hecho de que el centro de éste se halla desviado de su centro geográfico 550 kilómetros.

Ubicación de los barcos de la Taske Force 88 durante los lanzamientos realizados en la Operación Argus
Ubicación de los barcos de la Taske Force 88 durante los lanzamientos realizados en la Operación Argus. Crédito: U.S. Defense Nucelar Agency / Dominio púbico / Wikimedia Commons

El protagonismo correspondió al Norton Sound, capitaneado por Arthur R. Gralla -quien sería condedorado por esta misión- y que tras la Segunda Guerra Mundial había sido reconvertido en una plataforma flotante de misiles. Esa nave se encargó de lanzar los tres misiles X-17A, armados con cabezas nucleares de 1,7 kilotones (un kilotón equivale a mil toneladas de TNT; la bomba de Hiroshima tenía 16 kilotones), en otros tantos días. El Argus I fue detonado el 27 de agosto a 200 kilómetros de altitud; el Argus II, el 30 del mismo mes a 256 kilómetros; y el Argus III, el 6 de septiembre a 539 kilómetros (la explosión nuclear que ha habido a mayor distancia de la Tierra).

Esas altitudes se establecieron para evitar que el personal de la operación se viera expuesto a la radiación ionizante, tomándose además otras medidas complementarias en ese sentido. Porque, tal como estaba previsto, las explosiones generaron cinturones artificiales de electrones y demostraron que, efectivamente, dañaban la transmisión y recepción de señales de radar, así como las de las comunicaciones por radio. Consecuentemente, se dedujo que harían otro tanto con los mecanismos electrónicos de los misiles balísticos intercontinentales y sus ojivas.

La teoría quedó demostrada: una capa de electrones derivada de neutrones y la desintegración β de los productos de fisión y la ionización de materiales de dispositivos en la atmósfera superior podía generar el efecto Christofilos. Lamentablemente, su aplicación práctica distaría de ser satisfactoria. El cinturón no resultaba lo suficientemente fuerte como para asegurar su éxito en caso de ataque -quizá porque las explosiones fueron muy limitadas- y encima únicamente duraba apenas unas semanas, de modo que sería un escudo endeble y efímero. Viendo el vaso medio lleno, sí podría resultar mejor contra los satélites espías.

El misil x-17 Argus 3 preparado para el lanzamiento desde la cubierta de popa del USS Norton Sound
El misil x-17 Argus 3 preparado para el lanzamiento desde la cubierta de popa del USS Norton Sound. Crédito: AEC / USDE / Dominio público / Wikimedia Commons

Concluida la Operación Argus, la Task Force 88 regresó a EEUU haciendo escala en Río de Janeiro y no comunicó oficialmente la realización de las pruebas hasta el año siguiente. En concreto, la documentación fue desclasificada en abril de 1959, aunque el mes anterior dos periodistas de The New York Times, Hanson Baldwin (especialista en armamento) y Walter Sullivan (especialista en ciencia), habían publicado el scoop con el titular «El mayor experimento científico jamás realizado». Causaron sensación, ya que incluso en el mundo académico había bastante desconocimiento sobre los cinturones de Van Allen.

Como epílogo podemos añadir que Nicholas Christofilos reorientó sus investigaciones hacia la ELF (Frecuencia Extremadamente Baja), la banda de radiofrecuencias comprendida entre 3 y 30 hercios, para aplicarla a las comunicaciones con submarinos sumergidos, sistema que adoptaron tanto la armada de EEUU como la URSS y que aún sigue vigente; incluso inventó el dipolo terrestre, antena de transmisión para ponerlo en práctica.

Las ideas de Christofilos, que falleció de un infarto en 1972, no siempre eran buenas (una de las más estrambóticas consistía en construir una pista de aterrizaje que abarcase de Este a Oeste del país para que un ataque soviético no sorprendiera en tierra a todos los aviones), pero, como dijo el físico nuclear Herbert York (uno de los colaboradores de Frank Oppenheimer en el Proyecto Manhattan y director del citado Laboratorio Nacional Lawrence Livermore): Nick realmente era un genio en un sentido muy importante: a menudo inventaba cosas que requerían dos nuevas ideas simultáneamente, algo que normalmente casi nadie hace.

FUENTES

N. C. Christofilos, The Argus Experiment

Defense Nuclear Agency, Operation Argus, 1958

Defense Nuclear Agency, Operation Hardtack I, 1958

Clayton K.S. Chun, Shooting down a «star». Program 437, the US Nuclear ASAT System and present day copycat killers

A. C. Melissinos, Nicholas C. Christofilos: his contributions to physics

Lawrence Livermore National Laboratory, Operation Argus

Wikipedia, Operación Argus

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