عملیات سایبری مخرب

رازگشایی از ربع‌قرن حسرت جمهوری اسلامی برای «انفجار متقارن کروی»

آیا فست ۱۶، بدافزاری بود که بسیار فراتر از استاکس‌نت، ضربه‌ای اساسی به برنامه ساخت بمب هسته‌ای درون‌فشاری جمهوری اسلامی زد؟

مهدی صارمی‌فر
مهدی صارمی‌فرپژوهشگر OSINT که درباره نظارت دیجیتال، سانسور اینترنت، امنیت سایبری و سیاست‌گذاری فناوری در ایران تحقیق و گزارش می‌کند.
۲۵ اردیبهشت ۱۴۰۵
20 دقیقه مطالعه
رازگشایی از ربع‌قرن حسرت جمهوری اسلامی برای «انفجار متقارن کروی»

روز ۴ خرداد ۱۴۰۴، سرتیپ پاسدار فریدون عباسی دوانی، رئیس پیشین سازمان انرژی اتمی ایران و رئیس گروه فیزیک دانشگاه «امام حسین» زیرمجموعه سپاه پاسدارن انقلاب اسلامی، که فردی کلیدی در پروژه ساخت بمب هسته‌ای جمهوری اسلامی ایران بود در مصاحبه‌ای با خبرگزاری دانشجو در ایران، گفت (دقیقه: ۱:۰۷:۱۰):

کمتر از ۳ هفته بعد، در سحرگاه ۲۳ خرداد، یک موشک بالستیک هواپرتاب، رمپیج یا اسپارو یا موارد مشابه، احتمالا در جایی نزدیک مرز عراق و ایران، از یک جنگنده نیروی هوایی اسرائیل، احتمالا یک اف‌۱۵، به سمت طبقه ۱۳ برج ۱۴ طبقه‌ای در شهرک محلاتی (منطقه مسکونی مقامات ارشد سپاه پاسداران انقلاب اسلامی) تهران شلیک شد و مستقیم وارد اتاق خواب فریدون عباسی دوانی شد. همسرش بعدها در مصاحبه ای گفت: «همسرم با موج انفجار از طبقه سیزدهم ساختمان به پایین پرت شده و به خیابان روبرو منزل افتاده بود.»

دو صفحه نخست یک پروپوزال تحقیقاتی شش‌صفحه‌ای در دانشگاه امام حسین، به رهبری فریدون عباسی دوانی و دو دانشجوی فوق‌لیسانس مجید شهریاری و محسن شایسته در زمینه توسعه شبیه‌سازی کامپیوتری سلاح هسته‌ای. مجید شهریاری در آذر ۱۳۸۹ در عملیات ترور منسوب به اسرائیل، کشته شد. Albright et al., p. 68.

اهمیت «انفجار متقارن کروی» در برنامه هسته‌ای جمهوری اسلامی

در یک انفجار معمولی، انرژی و موج فشار به بیرون گسترش پیدا می‌کند و مواد اطراف را از مرکز انفجار دور می‌سازد. اما در طراحی یک دسته‌ از بمب‌های هسته‌ای، هدف معکوس است: مواد منفجره متعارف (مثل TNT یا RDX) باید در پیرامون یک کره اورانیوم یا پلوتونیوم چنان هم‌زمان و کنترل‌شده عمل کنند که موج فشار، به جای پراکندگی نامتقارن، به سمت مرکز همگرا شود. بنابراین مسئله، صرفا ایجاد یک انفجار قوی نیست؛ مسئله، مهندسی هندسه، زمان‌بندی و یکنواختی موج فشار در یک طراحی بسیار دقیق (با دقت میلیونیوم ثانیه) است. در ادبیات فنی سلاح هسته‌ای، واژه دقیق‌تر «موج درون‌فشاری کروی» است: موجی که باید از پیرامون به سمت مرکز حرکت کند و ماده شکافت‌پذیر را از همه جهات، تا حد ممکن هم‌زمان و یکنواخت، فشرده سازد.

هدف از این طراحی آن است که یک موج درون‌فشاری تا حد ممکن کروی و متقارن ایجاد شود. در مرکز این طراحی اورانیوم شکافت‌پذیر با غنای تسلیحاتی، در اثر این موج، مانند هر فلزی که ضربه سنگینی به آن بخورد، در زمانی بسیار کوتاه و در مقیاس چند میلیونیم ثانیه، به‌طور یکنواخت فشرده می‌شود. با افزایش فشردگی، چگالی ماده و در نتیجه احتمال برخورد نوترون‌ها با هسته‌های شکافت‌پذیر افزایش می‌یابد؛ اگر این فرایند از آستانه لازم برای تداوم واکنش زنجیره‌ای عبور کند، سامانه وارد وضعیت فوق‌بحرانی می‌شود و آزادسازی ناگهانی انرژی رخ می‌دهد (بمب منفجر می‌شود). بنابراین در بمب درون‌فشاری، «تقارن کروی» صرفا یک ویژگی هندسی نیست؛ شرط لازم برای رساندن ماده شکافت‌پذیر به وضعیتی است که واکنش زنجیره‌ای بتواند به‌صورت انفجاری گسترش پیدا کند.

تصویر افشا شده از اسناد آرشیو هسته‌ای جمهوری اسلامی در شورآباد، شماتیک یک طراحی درون‌فشاری بر پایه اورانیوم با غنای تسلیحاتی را نشان می‌دهد. در این تصویر، اجزای اصلی شامل منبع نوترونی، هسته U235، فضای خالی، صفحه پرنده، خرج اصلی، توزیع‌کننده انفجار (موج شوک)، و پوسته بیرونی مشخص است. Albright et al., p. 50.

اگر این دقت میکروثانیه‌ای رعایت نشود و موج انفجار دقیقا در مرکز کره همگرا نشود، هسته اورانیومی به‌جای فشرده‌شدن متقارن، دچار تغییر شکل نامتقارن می‌شود و سامانه ممکن است هرگز به آستانه لازم برای آغاز و تداوم واکنش زنجیره‌ای شکافت نرسد.

انواع سلاح شکافت هسته‌ای: طراحی تفنگی و طراحی درون‌فشاری

در حال حاضر دو مسیر متفاوت برای ساخت بمب شکافت هسته‌ای وجود دارد؛ مدل تفنگ یا توپ یا Gun-type (شبیه بمب هیروشیما - Little Boy) و مدل درون‌فشاری (شبیه بمب ناکازاکی - Fat Man).

در مدل ساده‌تر و قدیمی‌تر طراحی تفنگی، ماده شکافت‌پذیر (معمولا اورانیوم) را دو بخش می‌کنند و آنها را به شکل دو نیم‌کره یا استوانه و مخروط درمیاورند. این دو تکه را دو سر یک لوله حدود یک متری شبیه لوله توپ می‌گذارند. وقتی بمب رها شد و به نقطه مناسب رسید، مواد منفجره متعارف منفجر شده و باعث می‌شود این دو تکه اورانیومی برخورد سربه‌سر بکنند و در اثر فشردگی به آستانه چگالی نوترونی لازم برای واکنش زنجیره‌ای شکافت و انفجار بمب برسند.

شماتیک بمب پسر کوچک (هیروشیما) مدل تفنگی

مسیر دوم، طراحی درون‌فشاری است؛ مدلی پیچیده‌تر که در آن ماده شکافت‌پذیر (معمولا پلوتونیوم) با موج انفجاری همگرا به طور متقارن در مرکز فشرده می‌شود. در این مدل، مسئله، فشرده‌سازی دقیق و سریع یک هسته مرکزی است. به همین دلیل، طراحی درون‌فشاری به مجموعه‌ای از توانایی‌های هم‌زمان نیاز دارد: مواد منفجره پرقدرت، چاشنی‌های دقیق، سامانه آغاز چندنقطه‌ای، مدل‌سازی هیدرودینامیکی، آزمون‌های مکرر، و سنجش دقیق رفتار موج فشار. همین پیچیدگی است که «درون‌فشاری کروی» را به یکی از سخت‌ترین گلوگاه‌های طراحی بمب تبدیل می‌کند. داشتن اورانیوم با غنای تسلیحاتی یا پلوتونیوم به تنهایی کافی نیست؛ ماده باید در زمان و هندسه درست به وضعیت فوق‌بحرانی رسانده شود.

شماتیک بمب مرد چاق (ناکازاکی) مدل درون‌فشاری

اسناد آرشیو هسته‌ای نشان می‌دهد جمهوری اسلامی به دنبال یک طراحی کوچک‌شده و قابل نصب روی موشک بود، نه صرفاً یک ابزار آزمایشگاهی بزرگ و غیرقابل حمل. برای همین روی طراحی درون‌فشاری متمرکز شد که نسبت به مدل تفنگی به ماده شکافت‌پذیر کمتری نیاز دارد، اما توسعه آن دشوارتر است.

نمودار مسیر جمهوری اسلامی در طرح آماد برای رسیدن به سلاح هسته‌ای؛ از تولید ماده شکافت‌پذیر و قطعات غیرهسته‌ای کلاهک تا مونتاژ، ادغام در محفظه بازگشتی و نصب روی موشک شهاب ۳. این تصویر نشان می‌دهد که طراحی درون‌فشاری در پرونده جمهوری اسلامی یک بحث نظری جدا از برنامه موشکی نبود، بلکه بخشی از مسیر ساخت کلاهک قابل حمل با موشک بالستیک بود. Albright et al., p. 55.

عبدالقدیر خان، طرح آماد و انتقال دانش طراحی

اگر مسیر غنی‌سازی اورانیوم جمهوری اسلامی سال‌ها با نام شبکه عبدالقدیر خان (پدر بمب اتم پاکستان) شناخته شده، بخش کمتر دیده‌شده این پرونده، انتقال دانش و اسناد مربوط به ساخت اجزای فلزی سلاح هسته‌ای است. شبکه خان فقط فروشنده فناوری سانتریفیوژ نبود. این شبکه به مسیری وصل می‌شود که از تبدیل ترکیبات اورانیوم به فلز اورانیوم، ذوب و قالب‌ریزی، ماشین‌کاری، و در نهایت تولید قطعات نیم‌کره‌ای عبور می‌کرد. اهمیت این موضوع در این است که برنامه ساخت سلاح شکافت هسته‌ای، پس از رسیدن به ماده شکافت‌پذیر، به توان متالورژی و شکل‌دهی دقیق آن ماده نیاز دارد؛ یعنی همان نقطه‌ای که «ماده» به «فناوری انفجاری» وصل می‌شود.

روی جلد کتاب خان، تصویر آغازگر UD3 در مرکز وسیله انفجاری دیده می‌شود. این بخش، دقیقا همان طراحی پروژه آماد از چشمه نوترونی در مرکز بمب است. Albright et al., p. 74.

جمهوری اسلامی ایران در میانه دهه ۲۰۰۰، در پاسخ به پرسش‌های آژانس، سندی ۱۵ صفحه‌ای ارائه کرد که فرایند کاهش هگزافلوراید اورانیوم به فلز اورانیوم و سپس ذوب، قالب‌ریزی و ماشین‌کاری اورانیوم را توضیح می‌داد. این سند در اواخر دهه ۱۹۸۰ یا اوایل دهه ۱۹۹۰ از پاکستان دریافت شده بود و مقام‌های پاکستانی نیز به آژانس گفته بودند سندی مشابه در پاکستان وجود داشته است. مهم‌ترین بخش این سند، از منظر طراحی بمب درون‌فشاری، قسمت مربوط به ماشین‌کاری اورانیوم بود.

در طراحی درون‌فشاری، هسته شکافت‌پذیر باید به شکلی دقیق، با هندسه مناسب، کیفیت سطحی کنترل‌شده، و ایمنی بحرانی ساخته شود. بنابراین سند پاکستانی، حلقه‌ای برای اتصال «ماده» به «فناوری انفجاری» بود: رسیدن به کره یا نیم‌کره‌ای که بتواند در یک موج درون‌فشاری کروی فشرده شود. به این ترتیب در سازمان صنایع دفاع، زیرمجموعه وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح جمهوری اسلامی ایران، زیر نظر محسن فخری‌زاده، طرحی در اواخر دهه ۱۹۹۰ ریخته شد که امروز می دانیم طرح آماد» نام داشت.

جلد یک ارائه ایرانی از پروژه کلاهک که درباره «طراحی، ایجاد و آزمایش سامانه عملیاتی به عنوان کلاهک قابل ادغام روی موشک» است. واژه رمزی «سیستم عامل» در این سند به جای سلاح یا ابزار هسته‌ای به کار رفته است. طرح آماد فقط درباره غنی‌سازی یا آزمایش نظری نبود، بلکه به طراحی کلاهک قابل نصب روی موشک می‌رسید. Albright et al., p. 64.

طرح آماد، چارچوبی بود که این دانش پراکنده را به یک برنامه سازمان‌یافته تسلیحاتی تبدیل می‌کرد؛ برنامه‌ای با سه ستون اصلی: تولید ماده انفجاری هسته‌ای، توسعه و ساخت کلاهک، و ادغام آن در موشک بالستیک. در این چارچوب، طراحی، آزمون، متالورژی، آغازگر نوترونی، سامانه موج شوک، و ادغام کلاهک در محفظه بازگشتی، پروژه‌های جدا از هم نبودند؛ اجزای یک مسیر واحد برای تولید سلاح هسته‌ای قابل حمل با موشک بودند.

جدول برنامه مصوب شورای عالی فناوری‌های پیشرفته برای ساخت سلاح هسته‌ای در اواخر ۱۹۹۹ یا اوایل ۲۰۰۰. در این جدول، فعالیت‌هایی مانند تکمیل محاسبات و شبیه‌سازی‌ها، تکمیل ابزارهای آزمایش و اندازه‌گیری، خرید اطلاعات و دانش فنی و به‌کارگیری دانشمندان خارجی، انجام آزمایش‌های سرد، ساخت پنج «سامانه انفجاری» و تولید پنج «سامانه کلاهک» دیده می‌شود. این تصویر نشان می‌دهد که طرح آماد فقط یک مجموعه مطالعات پراکنده نبود، بلکه برنامه‌ای زمان‌بندی‌شده برای عبور از طراحی و آزمایش به تولید کلاهک بود. Albright et al., p. 31.

با وجود دریافت طراحی‌های هسته‌ای از پاکستان و احتمالا جاهای دیگر، جمهوری اسلامی آن‌ها را کپی نکرد، بلکه توان داخلی خود را برای فهم و طراحی یک کلاهک کوچک‌شده توسعه داد؛ توانایی که به کدهای رایانه‌ای، شبیه‌سازی‌ها و داده‌های آزمایشی نیاز داشت. به این ترتیب، طرح آماد را باید نقطه اتصال سه مسیر دانست: مسیر ماده شکافت‌پذیر، مسیر طراحی انفجاری، و مسیر حامل موشکی. شبکه خان به جمهوری اسلامی کمک کرد تا بخش‌هایی از مسیر اول و دوم را سریع‌تر بفهمد؛ اما تبدیل این دانش به یک کلاهک قابل حمل، به چیزی بسیار بیشتر از سند و سانتریفیوژ نیاز داشت.

صورت‌جلسه کمیته پروژه ۳ در ۲۲ اکتبر ۲۰۰۰ درباره «انتخاب سایت آزمایش برای سامانه عملیاتی». در متن جلسه، نادری پیشنهاد می‌کند هدف، سایتی با حداکثر ظرفیت انفجار ۱۰ کیلوتن باشد.

موشک بالستیک شهاب-۳ و محدودیت هندسی کلاهک

«بازدارندگی هسته‌ای» صرفا با داشتن یک ابزار انفجاری به دست نمی‌آید؛ دارنده بمب باید توان رساندن آن به هدف را نیز داشته باشد. نیروی هوایی جمهوری اسلامی ایران در آغاز دهه ۲۰۰۰ (و حتی تا الان) عمدتا به ناوگانی متکی است که ریشه آن به خریدهای شاه در دهه ۱۹۷۰ بازمی‌گشت و فاقد بمب‌افکن راهبردی یا توان هوایی قابل اتکا برای حمل یک بمب هسته‌ای تا اسرائیل بود. در چنین شرایطی، مسیر عملی‌تر برای جمهوری اسلامی، توسعه موشک‌های بالستیک بود؛ مسیری که بر پایه فناوری خانواده اسکاد شوروی و سپس انتقال فناوری از برنامه نودونگ کره شمالی به شکل‌گیری موشک شهاب-۳ انجامید. برای همین است که غرب، برنامه هسته‌ای و موشکی بالستیک میان‌برد جمهوری اسلامی را اجزای یک برنامه می‌بیند.

  • B. Taleblu, Arsenal; Assessing the Islamic Republic of Iran’s Ballistic Missile Program, FDD, Feb 2023, Download
  • Iran’s Ballistic Missile Program, UANI, Jun 2023, Download
  • R. Einhorn and V. H. Van Diepen, Constraining Iran’s Missile Capabilities, Brookings, Mar 2019, Download

اگر بخش‌های قبلی نشان می‌دادند که «ماده شکافت‌پذیر» و «فناوری انفجاری» چگونه در طرح آماد به هم وصل می‌شدند، پروژه ۱۱۱ برای حل این مساله کلید خورد: طراحی وسیله انفجاری به صورت کلاهکی که بتواند در محفظه بازگشتی یک موشک بالستیک (Re-entry Vehicle) جا بگیرد، پرواز کند، از تنش‌های مکانیکی و حرارتی شدید در طول مسیر جان سالم به در ببرد و در زمان مناسب عمل کند.

شماتیک محفظه بازگشتی موشک شهاب-۳ با «محموله جدید» در داخل آن به دست آمده از آرشیو هسته‌ای جمهوری اسلامی در شورآباد. Albright et al., p. 195.

پیچیدگی پروژه ۱۱۱ از اینجا روشن می‌شود که موضوع فقط «جا دادن یک کره در دماغه موشک» نبود. شش گروه مهندسی ذیل پروژه ۱۱۱ کار می‌کردند: ساختار و طراحی، سازوکار و جانمایی طراحی، سیالات و حرارت و آیرودینامیک، دینامیک پرواز و کنترل، تحلیل سازه، و برنامه‌ریزی فرایند و ساخت. این گروه‌ها مجموعه‌ای گسترده از گزارش‌های فنی تولید کرده بودند که بخش مهمی از اسناد نظامی برنامه هسته‌ای جمهوری اسلامی را تشکیل می‌داد: دستورالعمل مونتاژ قطعات محفظه، نصب محموله درون محفظه و اتصال محفظه به کلاهک شهاب-۳؛ گزارش طراحی و ساخت سامانه کنترل انفجار؛ دستورالعمل مونتاژ و بهره‌برداری از سامانه کنترل انفجار؛ شبیه‌سازی اجزای محدود و تحلیل دینامیک گذرای ساختار کلاهک؛ و اجرای الزامات ویژگی‌های جرمی کلاهک شهاب ۳ با محموله جدید با استفاده از روش بهینه‌سازی غیرخطی. پروژه ۱۱۱ در مرز میان فیزیک سلاح، مهندسی موشک، دینامیک پرواز و مکانیزم‌های فعال‌سازی قرار داشت.

مسئله عددی مهم در این بخش، محدودیت قطر بود. شماتیک‌های آرشیو هسته‌ای، با تحلیل ابعادی، قطر فضای کروی در کلاهک‌ را حدود ۵۶۰ میلی‌متر به‌دست می‌دهد؛ عددی که با قطر بیرونی حدود ۵۵۰ میلی‌متر برای سامانه R265 یا طراحی نهایی موج شوک در طرح آماد همخوان است. هر دو عدد از قطر تقریبی ۶۰۰ میلی‌متر موجود در محفظه شهاب ۳ کمترند.

دو مقطع از محفظه محموله شهاب ۳، محموله و سامانه کنترل انفجار. قطر این محفظه کروی حدود ۵۶۰ میلی‌متر برآورد می‌شود. Albright et al., p. 196.

این محدودیت هندسی همان جایی است که «درون‌فشاری کروی» به برنامه موشکی وصل می‌شود. در یک طراحی آزمایشگاهی، شاید بتوان با ابعاد بزرگ‌تر، وزن بیشتر و آرایش ساده‌تر کار کرد. اما یک کلاهک موشکی باید در فضای محدود جا بگیرد، توازن جرمی موشک را بر هم نزند، در مرحله پرتاب و مسیر بالستیک از تنش‌ها عبور کند، در بازگشت به جو پایدار بماند و سامانه مسلح‌سازی و انفجار آن در زمان مناسب عمل کند. بنابراین، قطر ۵۵ تا ۵۶ سانتی‌متر صرفا یک عدد مهندسی نیست؛ بلکه گلوگاه اطراحی هسته‌ای، کوچک‌سازی، سامانه موج شوک و انفجار متقارن کروی است.

نام‌گذاری R265 در طرح آماد به شعاع داخلی سامانه موج شوک اشاره داشت. با در نظر گرفتن پوسته‌ای با ضخامت حدود ۱۰ میلی‌متر، شعاع بیرونی این سامانه حدود ۲۷۵ میلی‌متر و قطر بیرونی آن حدود ۵۵۰ میلی‌متر می‌شد؛ اندازه‌ای که برای جا گرفتن در محفظه شهاب-۳ با قطر تخمینی حدود ۶۰۰ میلی‌متر مناسب دانسته شده بود.

تصویری از آرشیو هسته‌ای شورآباد که یک قالب ریخته‌گری مواد منفجره پرقدرت را در مکانی نامشخص در ایران نشان می‌دهد. این قالب برای شکل‌دهی دقیق خرج‌های انفجاری به کار می‌رفت؛ همان مرحله‌ای که فریدون عباسی به آن اشاره کرد و در طراحی درون‌فشاری اهمیت حیاتی دارد، زیرا مواد منفجره باید با هندسه کنترل‌شده و تقارن کافی ساخته شوند تا موج فشار بتواند به‌طور یکنواخت به سمت مرکز همگرا شود. Albright et al., p. 136.

جمهوری اسلامی غیر از موشک‌های بالستیک سوخت مایع شهاب-۳ به فناوری سوخت جامد در موشک بالستیک سجیل هم رسید. هرچند این موشک‌ها کنار گذاشته‌شده‌اند اما نسل‌های بعدی آنها، قدر، عماد، سجیل۲ و خرمشهر، همگی با این محدودیت هندسی برای بمبی به قطر ۵۵ سانتی‌متر مواجه هستند.

از نیم‌کره اورانیوم تا فیبرهای نوری؛ مهندسی انفجار متقارن کروی

در طرح آماد، مسیر رسیدن به یک کلاهک درون‌فشاری از چند حلقه عملیاتی عبور می‌کرد: طراحی و تولید هسته فلزی، طراحی منبع نوترونی، ساخت سامانه موج شوک، آزمون‌های انفجاری، سامانه‌های تشخیصی، و اندازه‌گیری دقیق رفتار موج فشار. در ساختار پروژه ۱۱۰، همین اجزا به صورت پروژه‌های جداگانه دیده می‌شوند: طراحی و تولید source یا منبع نوترونی، طراحی و تولید core یا هسته، و طراحی و تولید shock generator یا سامانه مولد موج شوک.

خشی از نمودار گانت پروژه Operating System در طرح آماد که زیرپروژه‌های اصلی طراحی و تولید هسته، منبع نوترونی و مولد موج شوک را نشان می‌دهد. بخش های طراحی و تولید منبع نوترونی تا حدود ۲۶ درصد، طراحی و تولید هسته تا حدود ۵۱ درصد، و پروژه مولد موج شوک تا حدود ۴۵ درصد پیشرفت نشان می‌دهد. پروژه از اول فروردین ۱۳۷۸ شروع شده و قرار بوده در آذر ۱۳۸۲ اولین کلاهک هسته‌ای تولید شده‌باشد. Albright et al., p. 71.

اما در مرکز این طراحی فقط فلز اورانیوم قرار نداشت. منبع نوترونی یا Initiator نیز یکی از گلوگاه‌های حساس بود. در شماتیک طراحی درون‌فشاری جمهوری اسلامی، منبع نوترونی در مرکز هسته قرار دارد. با توجه به جرم کم ماده انفجاری، برای رسیدن نوترون به غلظت آستانه شکافت هسته‌ای، از گاز دوتریم (هیدروژن با یک نوترون اضافه) استفاده شد. این حفره در مرکز با گاز دوترید اورانیوم پر می‌شد و کار آن ایجاد جهشی کوچک از نوترون‌ها برای آغاز واکنش زنجیره‌ای در اورانیوم با غنای تسلیحاتی بود.

تصویر یک دستگاه دریل‌کاری و تبدیل اورانیوم به براده داخل Glove Box را نشان می‌دهد. براده‌های فلز اورانیوم تحت فشار و حرارت با گاز دوتریوم ترکیب شده و UD3 تولید می‌شود.

پس از هسته و منبع نوترونی، مسئله به آزمون و اندازه‌گیری می‌رسد. در طراحی درون‌فشاری، ادعای «تقارن» فقط با نگاه کردن به شکل یک قطعه یا طراحی یک شماتیک ثابت نمی‌شود. باید اندازه‌گیری کرد که موج انفجار چه زمانی و با چه یکنواختی به نقاط مختلف می‌رسد. یکی از ابزارهای مهم در این مسیر، Pin Dome بود؛ ابزاری که در آزمایش‌های هیدرودینامیکی برای سنجش رفتار سامانه درون‌فشاری به کار می‌رفت. این ابزار برای اندازه‌گیری سرعت و زمان رسیدن موج شوک و به دست آوردن داده‌های کلیدی درباره یکنواختی فضایی فشرده‌سازی هسته شبیه‌سازی‌شده استفاده می‌شد. نایکنواختی موج می‌تواند ناشی از تفاوت چگالی مواد منفجره، وجود حفره‌ها، نقص در خود pin dome یا خرابی الکترونیک باشد؛ به همین دلیل، آزمایش‌های متعدد لازم بود.

تصویری از یک Pin Dome در آرشیو هسته‌ای. Albright et al., p. 88.

در سطح بزرگ‌تر، آزمایش‌های مریوان (در بیابان‌های شمال استان فارس نزدیک شهر آباده) نشان می‌دهند که جمهوری اسلامی به سمت آزمون‌های نیم‌کره‌ای و سامانه آغاز چندنقطه‌ای حرکت کرده بود. در یکی از آزمایش‌های بزرگ سال ۲۰۰۳، هدف اندازه‌گیری زمان رسیدن جبهه انفجار در یک پوسته نیم‌کره‌ای بود. در این آرایش، ۵۰ کیلوگرم ماده منفجره Composition B به شکل پوسته‌ای درون یک سامانه نیم‌کره‌ای مولد موج شوک قرار داشت و زمان رسیدن جبهه انفجار با صدها کابل فیبر نوری اندازه‌گیری می‌شد. این کابل‌ها در یک پوسته یا نگهدارنده نازک نیم‌کره‌ای، نزدیک سطح داخلی مواد منفجره، قرار داده شده بودند و نور حاصل از انفجار را به یک دوربین سریع منتقل می‌کردند.

تصویر ماهواره‌ای سایت آزمایش مواد منفجره مریوان در نزدیکی آباده. در تصویر، نقطه انفجار روی تپه خاکی، رمپ آماده‌سازی، بانکر احتمالی دوربین، بانکر احتمالی کنترل و فاصله تقریبی ۱۰۰ متری تا محل انفجار مشخص شده‌اند. Albright et al., p. 128.

این همان نقطه‌ای است که فیبرهای نوری وارد قلب پرونده «انفجار متقارن کروی» می‌شوند. فیبر نوری در اینجا برای ارتباطات مخابراتی یا کاربرد عمومی نبود؛ نقش آن ثبت زمان رسیدن جبهه انفجار به نقاط مختلف سطح نیم‌کره بود. اگر نور حاصل از رسیدن موج انفجار به هر نقطه در زمان متفاوتی ثبت شود، مهندسان می‌توانند بفهمند موج چقدر یکنواخت یا نامتقارن حرکت کرده است. به همین دلیل، سامانه‌های تشخیصی و دوربین‌های سریع، در کنار مواد منفجره و چاشنی‌ها، بخشی از زیرساخت واقعی طراحی درون‌فشاری بودند. بدون این اندازه‌گیری‌ها، برنامه نمی‌توانست بداند آیا به «تقارن» نزدیک شده یا فقط یک انفجار پرقدرت اما نامتقارن تولید کرده است.

مدلی از یک سامانه آزمایشی در آرشیو هسته‌ای که یک مولد موج شوک و مواد منفجره را با سامانه تشخیصی مبتنی بر کابل‌های فیبر نوری نشان می‌دهد. هدف این سامانه، اندازه‌گیری زمان رسیدن جبهه انفجار در خرج اصلی برای تولید انفجار متقارن هسته‌ای بود. Albright et al., p. 121.

با این حال، همه آزمایش‌ها الزاما نسخه نهایی کروی نبودند. برخی آزمایش‌ها می‌توانستند استوانه‌ای، نیم‌کره‌ای یا مقیاس‌کوچک باشند و همچنان برای مسیر رسیدن به کره اهمیت داشته باشند. در توسعه یک سامانه درون‌فشاری، آزمایش‌ها مرحله‌به‌مرحله انجام می‌شوند: یک آزمون برای بررسی چاشنی، یکی برای سنجش سامانه آغاز چندنقطه‌ای، یکی برای اندازه‌گیری رفتار موج، یکی برای بررسی بقای آشکارسازهای نوترونی، و دیگری برای آزمون ماده جانشین یا هندسه کوچک‌تر.

تصویری از آرشیو هسته‌ای شورآباد که ذوب ماده و تولید قطعات نیم‌کره‌ای در کارخانه پایلوت تولید هسته را نشان می‌دهد. Albright et al., p. 150.

مسیر طبیعی چنین برنامه‌ای از آزمایش فیزیکی به شبیه‌سازی رایانه‌ای می‌رسد. اتاقک‌های انفجار، سامانه‌های فیبر نوری، دوربین‌های سریع و روش‌های تشخیصی منسوب به دانیلنکو می‌توانستند رفتار موج، زمان رسیدن جبهه انفجار و میزان تقارن فشردگی را در آزمون‌های واقعی ثبت کنند؛ اما هر آزمون واقعی پرهزینه، پرخطر، زمان‌بر و از نظر امنیتی قابل کشف بود. داده‌های به دست آمده از این آزمایش‌ها، اگر دقیق و کافی باشند، به خوراک مدل‌های عددی تبدیل می‌شوند تا مهندسان بتوانند هزاران حالت مختلف از هندسه خرج، چگالی مواد، زمان‌بندی چاشنی‌ها، رفتار هسته و موج شوک را در رایانه بازسازی کنند. به همین دلیل، پرونده «انفجار متقارن کروی» ناگزیر از اتاقک انفجار و عکاسی سریع به نرم‌افزارهای شبیه‌سازی هیدرودینامیکی مانند LS-DYNA می‌رسد.

ادعای انفجار متقارن استوانه‌ای فریدون عباسی

پیش از اینکه وارد بحث شبیه‌سازی با LS-DYNA شویم، بد نیست به بخشی دیگر از ادعای فریدون عباسی هم بپردازیم. او وقتی در گفت‌وگوی ۴ خرداد گفت حاضر است «انفجار متقارن استوانه‌ای» را برای منتقدان انجام دهد، از نظر فنی به یکی از مراحل میانی همین مسیر اشاره می‌کرد. همه آزمون‌های لازم برای رسیدن به درون‌فشاری کروی، الزاماً کروی نیستند. برخی آزمون‌ها در هندسه‌های استوانه‌ای یا نیم‌کره‌ای انجام می‌شوند تا برنامه بتواند رفتار موج، هم‌زمانی چاشنی‌ها، عملکرد آشکارسازها، عکاسی سریع، فیبرهای نوری و سامانه‌های تشخیصی را جداگانه بسنجد.

سایت طالقان در مجموعه پارچین، محل یک محفظه نگهدارنده انفجار قوی مناسب و سامانه Flash x ray برای آزمایش‌های مرتبط با توسعه سلاح هسته‌ای بود.

به این ترتیب ساختمانی که در آن تست‌های انفجار متقارن استوانه‌ای انجام می‌شد، از بین رفت.

آیا Fast16 ضربه اصلی را به شبیه‌سازی انفجار متقارن کروی زد؟

در طرح آماد، رسیدن به موج درون‌فشاری کروی فقط با آزمایش فیزیکی ممکن نبود. اتاقک‌های انفجار، فیبرهای نوری، دوربین‌های سریع و سامانه‌های تشخیصی می‌توانستند داده تولید کنند؛ اما برای اصلاح طراحی، کوچک‌سازی کلاهک و آزمون هزاران حالت مختلف از هندسه خرج، چگالی مواد، زمان‌بندی چاشنی‌ها و رفتار موج، برنامه ناگزیر به مدل‌سازی رایانه‌ای می‌رسید. این همان نقطه‌ای است که فرضیه Fast16 وارد می‌شود؛ آیا برای سال‌ها یکی از حساس‌ترین حلقه‌های مسیر جمهوری اسلامی به کنترل «انفجار متقارن کروی» هدف خرابکاری سایبری بوده‌است؟

تصویری از آرشیو هسته‌ای شورآباد که خروجی یک شبیه‌سازی هیدرودینامیکی از انفجار هسته‌ای را نشان می‌دهد. طرح آماد فقط به آزمایش‌های فیزیکی، اتاقک انفجار و تجهیزات تشخیصی متکی نبود، بلکه برای فهم فشردگی، رفتار موج و دینامیک انفجار، از مدل‌سازی عددی نیز استفاده می‌کرد. Albright et al., p. 67.

در گزارش پیشین رازنت درباره Fast16 توضیح دادیم که SentinelLABS این بدافزار را یک چارچوب خرابکاری نرم‌افزاری پیشااستاکس‌نت معرفی کرده است؛ ابزاری که اجزای اصلی آن به سال ۲۰۰۵ بازمی‌گردد و هدفش تخریب آشکار نبود، بلکه دستکاری پنهان محاسبات دقیق بود. طبق تحلیل SentinelOne، Fast16 می‌توانست کد نرم‌افزارهای محاسباتی با دقت بالا را در حافظه دستکاری کند و خروجی‌هایی نادرست اما سازگار و تکرارپذیر بسازد.

اگر چنین حمله‌ای به محیط‌هایی مانند LS-DYNA 970 رسیده باشد، اهمیت آن در پرونده درون‌فشاری روشن می‌شود: نرم‌افزاری از این نوع می‌تواند برای شبیه‌سازی ضربه، انفجار، تغییر شکل مواد و رفتار موج تحت فشار به کار رود. در چنین سناریویی، خرابکاری نه به سانتریفیوژ، بلکه به اعتماد مهندسان به مدل، عدد و نتیجه محاسبات ضربه می‌زند.

مدل‌سازی ابزارهای انفجاری هسته‌ای، در ادبیات پادمانی یکی از حساس‌ترین حوزه‌هاست. بنابراین اگر فرضیه SentinelOne درست باشد، Fast16 می‌توانسته در سطحی عمیق‌تر از استاکس‌نت اثر گذاشته باشد؛ نه در تولید ماده، بلکه در مسیر فهم و اصلاح طراحی.

سند عمومی قطعی وجود ندارد که نشان دهد Fast16 دقیقاً در کدام مرکز یا علیه کدام تیم اجرا شده، اما اهمیت آن این است که برای نخستین بار یک سازوکار فنی قابل توضیح برای خرابکاری در شبیه‌سازی درون‌فشاری ارائه می‌کند. از این زاویه، Fast16 شاید همان حلقه پنهانی باشد که نشان می‌دهد چرا «انفجار متقارن کروی» برای جمهوری اسلامی، با وجود تلاش‌های متالورژیک، انفجاری، موشکی و محاسباتی، به حسرتی ربع‌قرنی تبدیل شد.

در تهیه این گزارش از تصاویر و اسناد به دست آمده از آرشیو هسته‌ای جمهوری اسلامی در انبار شورآباد استفاده شده است؛ آرشیوی که در سال ۲۰۱۸ از ایران خارج شد و بخش‌هایی از آن بعداً در پژوهش‌های مؤسسه علوم و امنیت بین‌الملل منتشر شد. نسخه تصاویر و اسناد مورد استفاده در این گزارش برگرفته از کتاب Iran’s Perilous Pursuit of Nuclear Weapons نوشته David Albright with Sarah Burkhard and the Good ISIS Team است که در مه ۲۰۲۱ از سوی Institute for Science and International Security منتشر شد (لینک دانلود).

اشتراک‌گذاری: