強いリンク/弱いリンク

強いリンク/弱いリンクと立ち入り禁止区域の核爆発メカニズムは、現代の核兵器の起爆および発射メカニズムに採用されている安全メカニズムの一種です。^[1]

安全機構は、核兵器の起爆と発射に使用される電子機器と機械部品を機械的・電気的隔離障壁であるエネルギーバリアで囲むことから始まります。[ ^{2]エネルギーバリアは、立ち入り}禁止区域を囲み定義します。これは機械的、熱的、電気的障害（静電気、雷、火災など）から遮断されます。^[3]

立入禁止区域と実際の起爆装置の間には、通常は切断されているリンク機構が使用されています。たとえば、スイッチには、それを作動させるためのモーターが内蔵されています。武器内の起爆装置に発射回路を接続するには、武装システムがスイッチを作動させる必要があります。武装機構の動作を必要とするこの切断は、強力なリンクと呼ばれます。

事故（ロケットの爆発、飛行機の墜落、武器の移動中の事故）により、武器が破壊され、立入禁止区域の完全性が損なわれる可能性があります。安全機構として、システムには弱いリンクも組み込まれています。これは、強いリンクよりも低いストレス（熱、機械、電気）で故障するように設計されたコンポーネントのセットであり、強いリンクからの信号が起爆装置に届かないようにします。弱いリンクは、強いリンクが事故のストレスによって破壊され故障する前に、起爆装置との接続を切断する働きをします。強いリンクが故障する頃には、武器はすでに永久に操作不能になっています。^[2]強いリンクとそれに続く弱いリンクは意図的に同じ場所に配置されており、同様の環境条件にさらされます。^{[4] : 71}

次の表は、強いリンクと弱いリンクにおける障害モードの影響をまとめたものです。

強力なリンクは、少なくとも米国の核兵器では、常にモーター駆動スイッチなどの電気機械システムとして実装されています。^[2]主な要件は2つあります。機能しているときに、無効な信号がエネルギーバリアを貫通することを決して許さないこと、および排除ゾーン内の弱いリンクが故障する前に、信号がバリアを通過できるような故障が決して起こらないことです。

MC2935とMC2969は回転ソレノイドをベースにした2つの類似した装置であり、それぞれ「軌道」（ミサイルの物理的な動きが正しい発射を示す場合にのみ信号を渡す）と「意図」（オペレーターが爆発を望んでいることを知らせる）の強力なリンクとして機能します。^{[2] : 6}

機械式安全装置および武装装置 (MSAD) の強力なリンク装置は、小さな高感度爆薬のペレットを使用して、より大きな低感度爆薬の装薬を起爆します。通常、ペレットはメインの装薬から離れた場所に保持され、強力なリンクが有効な入力によって起動され、機械式「スラッパー」によって起爆された場合にのみ、物理的に所定の位置に移動します。MSAD には弱いリンクも含まれていました。ペレットは所定の位置にない場合、火の中で無害に燃えたり爆発したりし、低感度爆薬はまったく起爆できません。

複数のストロングリンクを直列に使用することも可能で、適切に設計すれば安全係数を倍増させることができる。^{[5] : 44}。例えば、B61核爆弾は、意図的ストロングリンクの背後に軌道ストロングリンクをゲートした。正しい意図的固有信号が送信されるまで、軌道固有信号は軌道ストロングリンク入力にさえ提示されない。^{[5] : 図44}

強力なリンクは、単一の固有のエネルギー形態のみが排除ゾーンに入ることができるメカニズムを実装します。このエネルギーは固有の信号としてエンコードされます。つまり、リンクをアクティブにするには、一連の「イベント」が正確かつ事前に設定されたパターンで発生する必要があります。このパターンは、偶然に発生する可能性が極めて低いように特別に設計されています。^{[6] : 18}パターンの有効性は、ディスクリミネーターによってチェックされます。シングルトライディスクリミネーターと呼ばれる一部のデバイスでは、イベントパターンが間違っているとデバイスが動作不能になります。つまり、武器をリセットしてリモートで発射することはできません。「マルチトライ」ディスクリミネーターはリモートでリセットできます。シングルトライの強力なリンクには 24 のイベントシーケンスがありますが、マルチトライデバイスにはさらに多くのイベントがあります。MC2969 には 47 のイベントがありました。^{[7] : 54}。

固有の信号パターンは、特定の強力リンク識別子に対して常に同じであり、秘密でも機密扱いでもなく、安全目的のみで設計されたものであり、セキュリティ目的ではない。^{[8] : 5,37} 。共通モード障害の可能性を回避するために、各強力リンクには異なる信号があった。

ユニーク信号が使用されたのは、「異常な環境」（航空機の崩壊など）では、強力なリンクをあらゆる電気源から完全に分離することは不可能であると認識されていたためである。唯一の有効な信号をユニークな情報パターンとしてエンコードすることにより、「非互換性」の安全原則が導入された。つまり、ユニーク信号を構成する情報は他のコンポーネント（信号バッファやストレージなど）には存在しないため、信号は他のすべての電気エネルギーと「非互換性」である。したがって、UQS が送信されるチャネルが安全な応答を持つことが証明される必要はない。弱いリンクが兵器を不活性化するまで、信号発生器と強力なリンクのみが安全な動作を持つことが証明される必要がある。^{[7] : 1}。

この安全性を維持するために重要なのは、強リンク ディスクリミネータがシステム全体で「決定」が行われる唯一の場所である必要があり、送信チャネルがイベントの知識を保持したり、複数のイベントを同時に処理したり、イベントの順序を変更したりすることが決して許可されないことです。これにより、1 つのアクションで複数の信号イベントが生成される可能性があります。^{[7] : 38}さらに、すべてのイベントは同じように処理される必要があります。そうしないと、UQS の知識が事前に保存され、チャネルにバイアスがかかります。^{[7] : 35} これらの条件が満たされている限り、イベントは任意の形式 (デジタル、電圧レベル、機械的など) で送受信できます。また、トランスレータが各イベントを送信してから次のイベントを処理する限り、形式変換も許可されます。^{[7] : 37}

ユニーク信号は通常、バイナリデータのシーケンスとしてエンコードされます（厳密にはデータはバイナリである必要はありませんが、シーケンスが長い方が実装が単純である方が重要だと考えられていました）。ユニーク信号は、意図せずに存在する可能性が極めて低い統計的特性を持つように注意深く設計されており、電圧またはパルス幅変調による電気的伝送だけでなく、機械的（プッシュプルロッドなど）、光学的、または空気圧的にも伝送できるように設計されていました。^{[7] : 6}イベントは、特定の物理信号との混同を避けるために、数字（ 0と1など）ではなくアルファベットで記述されます。2つのイベントシーケンスには、「A」イベントと「B」イベントがあります。^{[7] : 30}

安全性を損なう統計的弱点の例としては、シーケンスの対​​称性、周期性、繰り返されるイベント、イベント間の不均衡（イベントごとのバランス：「A」イベントと「B」イベントの数がほぼ同数）、ペア間の不均衡（ペアごとのバランス：「AA」、「AB」、「BA」、「BB」の発生数はほぼ同数）、他の固有信号との相関関係（これにより、別のUQSからのイベントがこのUQSにバイアスをかける可能性があるため）などが挙げられます。^{[7] : 30  [6] : 18}

兵器に送信されるテストおよび訓練用の信号も、統計的に弱いユニークな信号となるよう慎重に選択されたが、それでも信号送信システムの完全性をテストすることができた。これは、テスト信号が強力な統計特性を持つ本物の信号と間違われることがないようにするためであった。したがって、テスト信号は有効なUQSと非常に異なり、決して間違われることはない。^{[7] : 30}

固有信号発生器をテストするために、CM-458/U 信号コンパレータなどのデバイスが使用されました (これは、固有信号を兵器の MC2969 インテント ストロング リンクに渡す DCU-201 または DCU-218 航空機コントローラをテストします)。これにより、ストロング リンクに渡される信号が正しいかどうかが確認されます。Sparton Technology によって製造された CM-458 は、ストロング リンクの固定シーケンスに対して電圧、パルス幅、信号シーケンスをテストし、航空機の配線もテストするために航空機のパイロンに取り付けられました。 ^{[8] : 5}

強いリンクの後に続く弱いリンクは、強いリンクよりも早く故障するように設計されています。弱いリンクには多くの種類があり、熱、電気、機械の問題などの条件に敏感です。弱いリンクの中には、信号経路に挿入され、弱いリンクとしてのみ機能する専用デバイスもありますが、特定の条件下で動作しなくなるように設計された兵器の重要な部品である場合もあります。

温度に敏感な弱点の一例として、起爆装置内のコンデンサが挙げられます。コンデンサは充電された後、放電して起爆装置を作動させます。コンデンサは、特定の高温に達すると故意に故障するように設計することができ、これにより起爆装置が爆発物を起爆できなくなります。^{[2] : 6}

これらのメカニズムは、 Permissive Action Linkコード システムによって制限されている武器の誤用や、非常に高い温度、衝撃力、または雷などの電気的障害によって爆発物または起爆装置が物理的に直接起爆する事故を防ぐものではありません。火災、衝撃、または電気によって爆発する可能性が極めて低いTATBなどの非感受性高性能爆薬を使用することで、偶発的な直接爆発のリスクが大幅に軽減されます。TATB は火災で分解または燃焼する可能性がありますが、その分解または燃焼の結果として爆発する可能性は極めて低いです。

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