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核弹都已经飞出去了，如何紧急叫停？
1956年，亨利·基辛格在《外交事务》上推测，美国与苏联之间的核僵局可能会将国家安全官员置于可怕的困境中。他认为，美国可能向潜在侵略者发出信号，让他们觉得在冲突中，防务官员只有两个选择：不惜一切代价寻求和平，或者以热核毁灭进行报复。基辛格写道，“在全面战争中获胜已经技术上变得不可能”，而且，这种胜利“再也无法以可接受的代价实现”。
他的结论是，决策者需要在这些灾难性极端之间找到更好的选择。然而，这一核响应政策中的巨大漏洞至今依然存在。如今，俄罗斯和中国领导的联盟积极对抗西方及志同道合的国家，欧洲和中东的战争，亚洲紧张局势加剧，暗示地球未来的确岌岌可危。是时候找到突破这一死胡同的方法。
七十年前，只有苏联和美国拥有核武器。而今天，拥有大规模杀伤性武器的国家已达八或九个。其中三个——俄罗斯、中国和朝鲜——公开宣称与美国式自由民主不可调和。
这种敌对关系带来了紧迫的安全挑战。在与乌克兰的战争中，俄罗斯领导层多次威胁使用战术核武器。今年早些时候，普京政府阻止联合国执行对朝鲜的国际制裁，使这个孤立王国更容易规避核技术的访问限制。
数千枚核导弹在发出发射命令后几分钟内就能进入空中；操作错误或安全误判的后果将是全球社会的毁灭。从这个角度看，设计一种在核武器飞行中中和导弹的手段，实属刻不容缓。
如今，一旦发出发射命令，核弹的投送就不可逆转。发射后的陆基、海基或巡航导弹不可能被召回或停用。这是出于对电子破坏的担忧，比如敌方的无线电信号可能会在飞行中禁用武器。
然而，误解导致核报复的可能性依然真实。比如，在1983年，斯坦尼斯拉夫·彼得罗夫凭借个人判断，推翻了来自苏联“奥科”卫星监视网络的“高可靠性”报告，拯救了世界。他后来被证明是对的；系统错误地将高空云层的阳光反射解释为火箭信号，表示美国的攻击。如果他遵循培训允许苏联进行报复，他的上级将在几分钟内意识到，他们因技术故障而做出了可怕的反应，而非美国的首次打击。
那么，四十年后，我们为何仍然缺乏避免不可想象的手段？在《指挥与控制》一书中，埃里克·施洛瑟引用了战略空军司令部早期的指挥官托马斯·S·鲍尔将军，他解释了为什么至今没有办法撤回核命令。鲍尔表示，撤回或自毁机制的存在“将为知识代理人创造使武器‘失效’的潜力”。施洛瑟写道，“正在试飞的导弹通常具有命令自毁机制——在机身上安装的炸药可以通过远程控制引爆，如果导弹偏离轨道，将其摧毁。战略空军司令部拒绝将这一能力添加到作战导弹中，担心苏联可能找到办法在飞行中引爆它们。”
1990年，谢尔曼·弗兰克尔在《科学与全球安全》中指出，“美国与苏联之间已有一项协议，通常称为1971年事故协议，规定了核武器意外或未经授权发射时的应对措施。相关部分指出‘在发生事故时，涉及核武器的一方将立即努力采取必要措施，使该武器无害化或摧毁，而不造成损害。’这是个不错的想法，但在随后的几十年中，美国政府并未部署远程偏转或摧毁核武器的能力。”这一点至今依然如此。
无法撤销核决策的现象依然存在，因为两代官员和政策制定者大大低估了我们在对抗敌手攻击核导弹硬件和软件的能力。
运送核弹头的系统分为三大类，统称为核三位一体。它包括潜射弹道导弹(SLBM)、陆基洲际弹道导弹(ICBM)和从战略轰炸机发射的炸弹，包括巡航导弹。美国活跃的核武器库约一半由海军的14艘核三叉戟II弹道导弹潜艇携带，这些潜艇在大西洋和太平洋进行常态巡逻。陆基导弹称为民兵III，作为空军所称的“自由世界的基石”，这一系统已使用超过五十年。约有400枚洲际导弹被储存在蒙大拿、北达科他和怀俄明州的发射井中。近期，美国国防部在名为“哨兵”的大规模计划下，开始了替换民兵III的计划，估计成本为1400亿美元。
每枚SLBM和ICBM都可以装备多个独立可瞄准再入载具(MIRV)。这些是气动外壳，每个外壳都包含一枚核弹头，可以精确地引导自己到达发射前设定的目标。三叉戟II最多可以携带十二个MIRV，尽管为了遵守条约限制，美国海军将数量限制在约四个。如今，美国在海上、陆地或战略轰炸机上部署的核弹头约为1770枚。
虽然民用火箭和一些军事系统携带双向通信用于遥测和引导，但战略武器故意完全隔离。由于我们在确保无线电信道方面的技术能力极大提高，安全的单向连接可以使总统在事故或和解情况下中止任务。
从美国本土发射的ICBM大约需要三十分钟才能到达俄罗斯；SLBM大约在一半的时间内到达目标。在将火箭升入大气层的五分钟助推阶段，控制人员可以通过地面、海上或太空(卫星)通信渠道与机体联系。发动机熄灭后，导弹继续沿着二十或二十五分钟(SLBM更少)的抛物线轨迹前进，这完全受牛顿力学支配。在此期间，地面和卫星通信仍然可用。然而，当载有弹头的再入载具进入大气层时，会形成等离子体，阻挡无线电波的接收。因此，在再入和下降阶段(合计约一分钟)期间，接收中止指令的可能性仅在等离子体减弱后才能实现。实际上，这意味着在引爆前，通信窗口只有几秒钟，且可能只与太空传输器有效。
设计和实施这一安全机制有几种替代方案。例如，卫星导航信标(如GPS)在L波段传输信号，以每秒约50位的速度解码地面和近地消息，足以满足这一目的。卫星通信系统则通过专门的K波段波束形成天线和抗噪声调制技术，如扩频技术，补偿天气、地形和城市峡谷，其数据速率以兆比特每秒(Mbps)计。
无论哪种信号，接收的载波强度大约为每毫瓦100分贝；在导弹的最高点，这一水平将提高可靠性而不妥协安全。由此可见，实施这一保护方案所需的技术——即便是在导弹轨迹最后几秒内发出的中止命令——如今已经可用。我们如今知道如何可靠地接收极低功率的卫星信号，拒绝干扰和噪声，并使用对称加密等技术对信息进行编码，以确保其足够不可解。
这些信号、代码和禁用协议可以在发射前动态编程。即便对手能够看到数字设计，他们也不会知道使用哪个密钥或如何实施。鉴于此，我们认为在五角大楼扩展有争议的“哨兵”现代化计划时，应包括禁用发射核弹头的能力。
如果发出禁用信息，导弹会发生什么？根据导弹轨迹的不同，可能会有几种结果。它可能指示火箭在上升时自毁，将火箭引导到外太空，或者在再入前或下降时禁用弹头。
当然，所有这些情景都假定支撑导弹和武器的微电子平台是安全的，未被篡改。根据政府问责办公室的说法，“核武器部件的主要国内微电子来源是位于新墨西哥州桑迪亚国家实验室的微系统工程、科学与应用(MESA)综合体。”得益于桑迪亚和其他实验室，微电子篡改面临显著的物理障碍。这些障碍可以通过最近的设计进展来增强，促进半导体供应链的安全。
为此，半导体软件巨头Cadence Design Systems的创始人及前首席执行官乔·科斯特洛，以及考夫曼奖获得者告诉我们，许多安全措施和设备保护层在十年前是不存在的。他表示，“我们有机会，也有责任以我们曾经无法想象的方式保护我们的国家安全基础设施。从设计到制造，我们知道该怎么做。但我们却被一个世纪前的思维和几十年前的技术所束缚。这对我们的未来是一个超越的风险。”
基辛格在他的经典论著中总结道：“我们的困境被定义为大屠杀或不战而败的选择。我们只有通过创造其他选择，才能克服这种前景带来的麻痹，无论是在外交上还是在军事政策上。”确实，撤回或在引爆前禁用核武器对美国国家安全和人类生命的保护至关重要。
本文译自 IEEE Spectrum，由 BALI 编辑发布。