Atomowa zemsta fizyki. Dlaczego legendarna pokrywa studzienki nigdy nie opuściła Ziemi

Dariusz Hałas

Dodane: 2 dni temu

Przeglądając X jeden z wpisów przypomniał mi anegdotyczną historię z czasów zimnej wojny, zapewne wielu z was ją słyszało, ale… dziś dysponujemy pod ręką narzędziami, pozwalającymi ją zweryfikować.

W panteonie najbardziej niezwykłych historii z czasów zimnej wojny, opowieść o atomowej pokrywie studzienki z testu „Pascal B” zajmuje honorowe miejsce. Legenda głosi, że w 1957 roku, po podziemnej detonacji jądrowej, stalowy właz o masie 900 kg został wystrzelony w niebo z prędkością sześciokrotnie przekraczającą prędkość ucieczki z Ziemi (czyli jakieś 66 km/s). Kamera rejestrująca 1000 klatek na sekundę uchwyciła go tylko na jednej klatce, po czym zniknął na zawsze. Ta historia rozpala wyobraźnię – czy był to pierwszy obiekt stworzony przez człowieka, który wyruszył w podróż międzygwiezdną?

Beware of hypersonic manhole covers, and check your math.

In 1957 a nuclear containment test called ‘Pascal B’ was conducted as part of ‘Operation Plumbbob’, a hilariously titled series of nuclear tests, which everyone was keen on in the 1950s. Pascal B was an underground test,… pic.twitter.com/DFStyAGC50

— Jordan Taylor (@Jordan_W_Taylor) August 17, 2025

Ta romantyczna wizja stalowego dysku pędzącego przez pustkę kosmosu, by pewnego dnia zaskoczyć obcą cywilizację, jest fascynująca. Jednak, jak to często bywa z legendami, brutalne prawa fizyki mają wobec niej inne plany. Dzięki danym z tamtego okresu możemy dziś przeprowadzić prosty test – sprawdzić, czy energia i warunki panujące podczas eksperymentu w ogóle pozwalały na taki scenariusz. Wyniki są równie spektakularne, co sama eksplozja.

Pierwszym gwoździem do trumny tej legendy jest budżet energetyczny. Wybuch „Pascal B” miał moc około 300 ton trotylu, co przekłada się na 1,26 tryliona dżuli energii. Obliczenia są bezlitosne: aby rozpędzić ważącą około 930 kg pokrywę do mitycznej prędkości 66 km/s (sześciokrotność prędkości ucieczki), potrzeba byłoby… około 160% całej energii wygenerowanej przez bombę. Mówiąc prościej, w wybuchu zabrakło mocy, by zrealizować tak ambitny lot – to fizycznie niemożliwe.

Załóżmy jednak na chwilę, że pokrywa była wolniejsza i osiągnęła „zaledwie” prędkość ucieczki, czyli 11,2 km/s. Czy wtedy jej kosmiczna podróż mogłaby się rozpocząć? Tu do akcji wkracza druga siła niszcząca – atmosfera. Przy takiej prędkości na poziomie morza, opór i tarcie powietrza wygenerowałyby tak ekstremalne temperatury, że stalowy właz zacząłby topić się i parować w czasie znacznie krótszym od mrugnięcia okiem. Zanim zdążyłby opuścić gęste warstwy atmosfery, zamieniłby się w chmurę rozgrzanego metalu.

Choć wizja hipersonicznego, czy raczej wręcz międzygwiezdnego włazu jest kusząca, naukowa prawda jest inna. Pokrywa ze studzienki „Pascal B” nigdy nie opuściła Ziemi. Mimo wszystko, pozostaje ona niekwestionowaną rekordzistką i najszybszą pokrywą studzienki w historii ludzkości. A to już jest wystarczająco imponująca legenda.

Ale zaraz, przecież wspomniałem o narzędziach, prawda? Otóż poprosiłem najnowszy model GPT-5 od OpenAI by zweryfikował wspomnianą legendę. Oto co mi odpowiedział:

Wyjaśnienie wygenerowane przez GPT-5

Super pomysł — policzmy to na chłodno, na ile się da z publicznych danych, a potem zobaczmy, co z tego wynika. Najpierw zebrałem parametry z relacji Roberta Brownlee (Los Alamos): szyb miał średnicę 4 stopy (~1,22 m), a pokrywa była stalowa, grubości 4 cale (~0,102 m). Brownlee podaje też czas dotarcia fali uderzeniowej do wylotu szybu ~31 ms, a „sześciokrotność prędkości ucieczki” była żartobliwą odpowiedzią w modelu bez powietrza i grawitacji; kamera zarejestrowała pokrywę tylko w jednej klatce, więc prędkość znamy jedynie od dołu (minimum).

Co do mocy: rzetelne zestawienie testów podaje dla Pascal-B „rzeczywistą” wydajność rzędu 300 ton TNT (często tak się ją podaje, choć wokół dokładnej liczby jest nieco niejasności). (nuclearweaponarchive.org, Wikipedia)

Co policzyłem

Na podstawie wymiarów (Ø ≈ 1,219 m, grubość 0,102 m, stal 7850 kg/m³) wychodzi masa ok. 930 kg (zgodna z często cytowanym ~900 kg). Całkowita energia 300 t TNT to ok. 1,26×10¹² J. Zrobiłem kilka prostych, „najrzetelniej pesymistycznych” oszacowań:

Górne ograniczenie prędkości z budżetu energii: gdyby cała energia wybuchu (co jest nierealne) poszła w energię kinetyczną pokrywy, dałoby to ~52 km/s. To i tak mniej niż mityczne „6× v_esc” (~66 km/s). Innymi słowy: nawet w skrajnie nierealistycznym scenariuszu „100% sprzężenia” nie da się uzyskać 66 km/s przy 300 tonach TNT (brakuje energii). To ładnie pokazuje, że „6× v_esc” to była anegdota, nie wynik. (nuclearweaponarchive.org)
Jaki ułamek energii trzeba, by osiągnąć prędkość ucieczki 11,2 km/s?
Wychodzi ~11% całej energii wybuchu. To już ekstremalnie dużo jak na rzeczywiste sprzężenie w takim układzie (długi szyb, rozprężanie, straty, ściśliwość, opór itd.).
20 km/s wymagałoby ~36% energii wybuchu; 66 km/s wymagałoby ~160% całej energii — fizycznie niemożliwe.
Warunki aerodynamiczne i nagrzewanie: nawet przy „zaledwie” 11,2 km/s ciśnienie dynamiczne na poziomie morza to ~75 MPa (gigantyczne obciążenie), a strumień ciepła w punkcie stagnacji (przybliżenie Sutton–Graves) to setki MW/m². To oznacza stopienie płyty w ułamkach milisekundy tuż po starcie; na 20 km wysokości (rzadsze powietrze) wciąż stopienie/vaporyzacja liczona w milisekundach. To z grubsza wyjaśnia, czemu niczego nie znaleziono: płyta bardzo szybko uległaby stopieniu i parowaniu w gęstych warstwach atmosfery. (Brownlee sam podkreślał, że „cap” nie poleciał w kosmos). (Wikipedia)

Wyniki pośrednie, tabele i szczegóły obliczeń (masa z geometrii, budżety energii, strumienie ciepła, czasy stopienia/wrzenia z grubych korelacji hipersonicznych) udostępniłem w arkuszu, który właśnie wygenerowałem: „Pascal B cap energetic & heating estimates”. Jeśli chcesz, mogę dopisać tam dodatkowe wiersze z innymi scenariuszami (np. 5%/10% sprzężenia energii) albo uwzględnić prosty model atmosfery z narastaniem wysokości.

Wnioski w pigułce

Żartobliwe „6× prędkość ucieczki” nie zgadza się z budżetem energii — przy ~300 t TNT to byłoby więcej energii niż w ogóle wybuch posiadał. Realne prędkości musiały być znacznie mniejsze. (nuclearweaponarchive.org)
Nawet gdyby pokrywa zbliżyła się do prędkości ucieczki, gęste powietrze u wylotu szybu oznacza natychmiastową katastrofalną ablację i rozpad — praktycznie zerowe szanse na „ucieczkę w kosmos” w całości. (Wikipedia)
Kamera 1 kHz dała tylko jedną klatkę; znamy więc tylko dolne ograniczenie prędkości (duże), ale nie prawdziwą wartość. Brownlee sam podkreślał legendarny charakter opowieści.