Nationella tekniska metoder för verifiering

Nationella tekniska verifikationsmetoder (NTM) är övervakningstekniker, såsom satellitfotografering, som används för att verifiera att internationella avtal följs. Frasen förekom först, men var inte detaljerad, i fördraget om begränsning av strategiska vapen (SALT) mellan USA och Sovjetunionen. Till en början återspeglade frasen en oro över att "Sovjetunionen kan bli särskilt störd av allmänhetens erkännande av denna förmåga [satellitfotografering]...som det har beslöjat." I modern användning täcker termen en mängd olika övervakningstekniker, inklusive andra som användes vid tiden för SALT I.

Det fortsätter att dyka upp i efterföljande vapenkontrollförhandlingar, som har ett allmänt tema som kallas " trust but verify ". Verifiering, utöver information som uttryckligen tillhandahålls från den ena sidan till den andra, involverar många tekniska underrättelsediscipliner. Mät- och signaturintelligens (MASINT)-tekniker, många är särskilt oklara tekniska metoder, är extremt viktiga delar av verifieringen.

Utanför fördrag är de tekniker som beskrivs här avgörande i det övergripande arbetet mot spridning. De kan samla information om de stater, med kända eller förmodade kärnvapen, som inte har ratificerat (eller drar sig ur) icke-spridningsavtalet för kärnvapen (NPT): Indien, Israel, Nordkorea och Pakistan.

Medan teknikerna här främst är inriktade på begränsning av missiler och kärnvapen, gäller de allmänna principerna för verifiering av fördrag för att motverka spridningen av kemisk och biologisk krigföringskapacitet: "lita på men verifiera".

Imagery Intelligence

Bildintelligens ( IMINT ) tagna av satelliter (t.ex. US CORONA , KH-5 , etc.), hemliga höghöjdsspaningsflygplan (t.ex. Lockheed U-2 ) och drönare/obemannade flygfarkoster (t.ex. Global Hawk ) och sensor - Att transportera flygplan som tillåts enligt fördraget (t.ex. OC-135B Open Skies ), är en grundläggande metod för verifiering. Specifika "protokoll" som preciserar detaljerna i fördragsimplementeringen kan kräva samarbete med IMINT, såsom att öppna dörrarna till missilsilos vid överenskomna tider, eller göra modifieringar av flygplan som kan leverera kärnvapen, så att dessa flygplan kan identifieras i fotografier.

Dessa metoder ger en faktisk räkning av leveransfordon. även om de inte kan titta in och räkna stridsspetsar eller bomber.

Tolkning involverar konst, vetenskap och erfarenhet. Till exempel använde den amerikanska underrättelsetjänsten en disciplin som kallas " krateologi " för att känna igen sovjetiska missiler och bombplan, från det särpräglade sättet som sovjeterna förpackade dem för havstransport. Dino Brugioni ger en omfattande redogörelse för bildtolkning under den kubanska missilkrisen i sin bok, Eyeball to Eyeball . Metoden han beskriver för att räkna missiler som rör sig in i Kuba, placeras där och senare tas bort är direkta paralleller till det sätt på vilket bilder används för verifiering i vapenkontroll.

Telemetri intelligens

TELINT är ett av de "nationella metoderna för teknisk verifiering" som nämns, men inte detaljerat, i fördraget om begränsning av strategiska vapen (SALT) . Dessa data kan ge värdefull information om missilens faktiska prestanda och särskilt dess kastvikt , dvs. den potentiella storleken på dess kärnstridsspetsar . ( SALT I ) fördragsspråk "avtalen innehåller bestämmelser som är viktiga steg för att stärka säkerheten mot kränkningar: båda sidor åtar sig att inte störa nationella tekniska verifieringsmetoder. Dessutom har båda länderna gå med på att inte använda avsiktliga döljande åtgärder för att hindra verifiering." hänvisar till, delvis, ett tekniskt avtal om att inte kryptera strategisk testtelemetri och därmed försvåra verifiering av TELINT.

Elektrooptiska och radarsensorer i verifiering

Telemetriintelligens på ett missiltest kombineras ofta med elektrooptisk intelligens och radarspårning från kameror på flygplan (t.ex. US RC-135 COBRA BALL), markstationer (t.ex. US Cobra Dane ) och fartyg (t.ex. US Cobra Judy , Cobra King , Cobra Gemini ). Observerade banor, hastigheter etc. kan användas för att verifiera att TELINT-informationen är korrekt. Även om vissa av dessa tekniker tar bilder, betraktas dessa som helhet som MASINT

Metoderna fortsätter att utvecklas. COBRA JUDY var tänkt att samla information om långdistansmissiler, i en strategisk roll. Ett utvecklingssystem, COBRA GEMINI , var tänkt att komplettera COBRA JUDY. Den kan användas för att observera långdistansmissiler, men är också lämplig för vapen på teaternivå, som kan tas upp i regionala vapenbegränsningsavtal, såsom Missile Technology Control Regime (MCTR). Där COBRA JUDY är inbyggd i ett fartyg, är denna dubbelfrekvensradar (S- och X-band) transportabel, kan fungera på fartyg eller på land, och optimerad för övervakning av medeldistans ballistiska missiler och antimissilsystem. Det är lufttransportabelt för att hantera plötsliga övervakningsberedskap. Cobra Gemini installerades ombord på   USNS Invincible (T-AGM-24) runt 2000.

Cobra King var Cobra Judy-ersättaren som började användas på   USNS Howard O. Lorenzen (T-AGM-25) 2014.

Rymdbaserad kärnenergidetektering

1959 började USA experimentera med rymdbaserade nukleära sensorer, med början med VELA HOTEL- satelliterna. Dessa var ursprungligen avsedda att upptäcka kärnvapenexplosioner i rymden med hjälp av röntgen-, neutron- och gammastrålningsdetektorer. Avancerade VELA-satelliter lade till enheter som kallas bhangmeters , som kunde upptäcka kärnvapenprov på jorden genom att detektera en karakteristisk signatur av kärnkraftsutbrott: en dubbel ljusblixt, med blixtarna med millisekunders mellanrum. Dessa satelliter kan också upptäcka elektromagnetiska pulser (EMP) signaturer från händelser på jorden.

Flera mer avancerade satelliter ersatte de tidiga VELA:erna, och funktionen existerar idag som det integrerade operativa kärndetektionssystemet (IONDS), som en extra funktion på NAVSTAR-satelliterna som används för GPS- navigeringsinformation .

Rymdbaserade stirrande infraröda sensorer

USA lanserade 1970 den första av en serie rymdbaserade stirrande array- sensorer som upptäckte och lokaliserade infraröda värmesignaturer. Sådana signaturer, som är förknippade med mätning av energi och plats, är inte bilder i IMINT-bemärkelsen. Programmet kallas för närvarande Satellite Early Warning System (SEWS), och är en ättling till flera generationer av rymdfarkoster för Defense Support Program (DSP).

Ursprungligen avsett att upptäcka den intensiva hettan från en ICBM- uppskjutning, visade sig detta system vara användbart på teaternivå 1990–1991. Den upptäckte lanseringen av irakiska Scud -missiler i tid för att ge tidig varning till potentiella mål.

När ett vapenkontrollavtal, som MCTR, begränsar överföringen av missilteknologi, kan detta system upptäcka missiluppskjutningar som kan ha varit ett resultat av olämplig överföring eller oberoende utveckling av en nation som inte har importerat raketmotorer.

Geofysisk intelligens

( US Army Field Manual 2-0 ) definierar geofysisk intelligens som en gren av MASINT. "det involverar fenomen som överförs genom jorden (mark, vatten, atmosfär) och konstgjorda strukturer inklusive emitterade eller reflekterade ljud, tryckvågor, vibrationer och magnetfält eller jonosfärstörningar."

Seismisk intelligens

( US Army Field Manual 2-0 ) definierar seismisk intelligens som "Den passiva insamlingen och mätningen av seismiska vågor eller vibrationer i jordytan." I samband med verifiering använder seismisk intelligens vetenskapen om seismologi för att lokalisera och karakterisera kärnvapenprov, särskilt underjordiska tester. Seismiska sensorer kan också karakterisera stora konventionella explosioner som används för att testa de högexplosiva komponenterna i kärnvapen.

1960 introducerade George Kistiakowsky "tröskelprincipen" som balanserar behoven av vapenkontroll med seismisk verifiering. Han hänvisade till svårigheten med att övervaka missilubåtar och föreslog att vapenkontrollstrategin skulle fokusera på nedrustning snarare än inspektioner för verifiering, vilket accepterar att nationer kan göra kärntekniska eller simulerade kärntekniska tester av en explosiv avkastning under den energinivå som seismiska intelligenssensorer kan upptäcka. Alla kärnvapenprovningar, oavsett nivå, var förbjudna enligt Comprehensive Test Ban Treaty (CTBT) (som inte har trätt i kraft), men det råder kontroverser om huruvida Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organisation (CTBTO) eller dess förberedande kommission kommer att kunna upptäcka tillräckligt små händelser. Det är möjligt att få värdefull data från ett kärnvapenprov som har extremt låg avkastning, värdelöst som vapen men tillräckligt för att testa vapenteknologi. CTBT känner inte igen tröskelprincipen och antar att alla tester är detekterbara.

CTBTO kommer att driva ett internationellt övervakningssystem (IMS) av MASINT-sensorer för verifiering, vilket inkluderar seismiska, akustiska och radionuklidtekniker. Det är kontroversiellt om IMS kommer att kunna upptäcka alla händelser.

Motståndare ( Bailey ) är oroade över att "motståndare till CTBT är mest oroade över en fråga: i avsaknad av kärnvapenprov kan amerikanska kärnvapen varken vara så säkra eller tillförlitliga som de borde vara … Medan fördraget kommer att begränsa USA från att modernisera och utveckla vapen, kommer det att vara möjligt för andra nationer att fuska med liten eller ingen risk att bli fångad eftersom CTBT inte kan verifieras....CTBT:s IMS är förväntas ge förmågan att upptäcka, lokalisera och identifiera icke-undvikande kärnvapenprovningar med avkastning på 1 kiloton eller mer. Den kommer inte att kunna detektera, med någon betydande grad av tillförsikt, kärnvapenprovning under 1 kiloton. Om testet utförs undvikande , kommer systemet inte att upptäcka ett test på flera kiloton."

Förespråkare av CTBT ( Paine ) argumenterar "...det har nyligen visat sig att IMS kommer att kunna upptäcka och identifiera icke-undvikande explosioner på mindre än 1 kiloton i några strategiskt viktiga områden ." De första indikationerna, i augusti 1997, pekade på en seismisk händelse i Novaja Zemlja, som är Rysslands främsta testplats. Till en början troddes det vara ett dolt kärnvapenprov. IMS-sensorer hjälpte dock till att lokalisera händelsen offshore, i Karasjön. IMS konstaterade också att det var en jordbävning, inte en explosion.

"Hade detta varit ett underjordiskt kärnvapenprov, skulle dess magnitud (3,3) ha motsvarat en avkastning på mindre än 100 ton (0,1 kiloton) i avsaknad av undvikande åtgärder. En närliggande händelse som identifierades som en jordbävning i januari 1996 var en faktor av tio mindre (2,4), motsvarande en avkastning på cirka 10 ton." Motståndare av IMS hade hävdat att det bästa som kunde göras var att känna igen en händelse på 1 kt, inte dold och av Richter magnitud 4,0.

( Paine ) verkar anta att tester fortfarande kommer att vara inom ett rimligt vapenintervall, och en avkastning på 10 ton kan fortfarande vara användbar i vissa taktiska tillämpningar. Det finns en klass av testning av tillämpad forskning, hydronukleära tester, som ger användbar information men har en avkastning så låg som ett kilogram, upp till låga ton. Hydronukleära tester involverar kärnreaktioner, men mycket små. En teknik som faktiskt kan ha mer explosiv avkastning, av hög explosiv, är hydrodynamisk testning, där extremt snabb röntgen, neutron eller annan specialiserad kamera mäter, i mikrosekunder, den explosiva kompressionen av en simulant av klyvbart material. Utarmat uran har till exempel samma fysikaliska egenskaper som anrikat uran och liknar plutonium.

Akustisk intelligens

Sensorer som är relativt nära en kärnkraftshändelse, eller ett högexplosivt test som simulerar en kärnvapenhändelse, kan med hjälp av akustiska metoder upptäcka trycket som sprängningen ger upphov till. Dessa inkluderar infraljudsmikrobarografer (akustiska trycksensorer) som upptäcker mycket lågfrekventa ljudvågor i atmosfären som produceras av naturliga och konstgjorda händelser.

Nära besläktade med mikrobarograferna, men som upptäcker tryckvågor i vatten, är hydroakustiska sensorer, både undervattensmikrofoner och specialiserade seismiska sensorer som detekterar öarnas rörelse.

Besiktning på plats

USA och Ryssland har kommit överens om att under kontrollerade förhållanden låta inspektörer från andra sidan fysiskt undersöka platser där ett förbjudet kärnvapenprov, eventuellt under andra upptäcktströsklar, kan ha ägt rum. I USA drivs dessa program av Defense Threat Reduction Agency , som ersatte On-Site Inspection Agency.

Även om inspektionsförfaranden som är så specifika som de för kärnvapen inte har utvecklats för kemiska och biologiska hot, kommer det sannolikt att behövas inspektion på plats, eftersom långt fler kemiska och biologiska tillverkningsprocesser har egenskaper med dubbla användningsområden: de kan användas för perfekt legitima civila ändamål. Direktören för DTRA är också "dubbelhattad" som chef för Center for Combating Weapons of Mass Destruction (SCC WMD), en byrå inom det amerikanska försvarsdepartementets strategiska kommando. Detta uppdrag relaterar också till CIA:s Counterproliferation Center.

Materialintelligens och luftprovtagning

Kärnprov, inklusive underjordiska tester som släpper ut i atmosfären, producerar nedfall som inte bara indikerar att en kärnvapenhändelse har ägt rum, utan, genom radiokemisk analys av radionuklider i nedfallet, karakteriserar tekniken och källan till enheten. Till exempel kommer en ren fissionsanordning att ha olika nedfallsprodukter från en boostad fissionsanordning, som i sin tur skiljer sig från olika typer av termonukleära anordningar.

Ett exempel i verkligheten är en genomgång av hur nivåerna av xenonbiprodukter kan användas för att särskilja om luftprovtagning från ett nordkoreanskt test, antingen atmosfäriska tester eller läckage från ett underjordiskt test, skulle kunna användas för att avgöra om bomben var kärnvapen, och, om så är fallet, om Primären var plutonium eller höganrikat uran (HEU)

En fallstudie: Multiple Intelligence Disciplines som karakteriserar atmosfäriska kärnvapenprov

Frankrike testade sitt första kärnvapen den 13 februari 1960 i Algeriet. Detta kom inte som någon överraskning, eftersom flera amerikanska underrättelsekällor och metoder hade följt programmet sedan Frankrike började överväga kärnvapen 1946.

Efter Algeriets självständighet flyttade Frankrike sitt testområde till franska öar i Tuamoto-skärgården i västra Stilla havet. Typiska övervakningsscenarier för tester 1968 och 1970 involverade NSA COMINT som fastställde att ett franskt test var nära förestående. Efter det meddelandet skulle KC-135R-tankfartyg, tillfälligt modifierade för att bära MASINT-sensorer, flyga runt testområdet, som en del av Operation BURNING LIGHT. Ett sensorsystem mätte detonationens elektromagnetiska puls . Ett annat system fotograferade kärnmolnet för att mäta dess densitet och opacitet.

Under FY 1974 flögs ytterligare SAC-uppdrag för att samla information om kinesiska och franska tester. U-2 R-flygplan, i Operation OLYMPIC RACE, flög uppdrag, nära Spanien, för att fånga faktiska luftburna partiklar som meteorologer förutspådde skulle vara i det luftrummet

BURNING LIGHT, det luftburna EMP- och molnfotograferingsprogrammet, var den bemannade flygplansdelen av ett större program för Defense Nuclear Agency kallat HULA HOOP (namn från 1973) och DICE GAME (namn från 1974). En annan del av detta program involverade ett US Navy-fartyg, i internationellt vatten, som skickade obemannade luftprovtagningsdrönare in i molnet. Så, 1974, fångade både U-2R och drönarflygplan faktiska luftburna partiklar från kärnkraftsprängningar för MASINT-disciplinen nuclear Materials Intelligence, medan BURNING LIGHT-flygplanen arbetade i de elektrooptiska och radiofrekvens- (EMP) MASINT-disciplinerna.