กลไกการระเบิดนิวเคลียร์ แบบเชื่อมโยงที่แข็งแกร่ง/เชื่อมโยงที่อ่อนแอและเขตห้ามเข้าเป็นกลไกความปลอดภัยประเภทหนึ่งที่ใช้ใน กลไก การติดอาวุธและการยิงของอาวุธนิวเคลียร์สมัยใหม่^{[ 1 ]}

กลไกความปลอดภัยเริ่มต้นด้วยการห่อหุ้มชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และชิ้นส่วนกลไกที่ใช้ในการติดตั้งและยิงอาวุธนิวเคลียร์ด้วยสิ่งกีดขวางการแยกทางกลและทางไฟฟ้าซึ่ง ก็ คือสิ่งกีดขวางพลังงาน^{[ 2 ]}ซึ่งห่อหุ้มและกำหนดเขตห้ามเข้าโดยได้รับการแยกออกจากความรบกวนทางกล ความร้อน และไฟฟ้า (เช่นไฟฟ้าสถิตฟ้าผ่าหรือไฟไหม้ ) ^{[ 3 ]}

ระหว่างเขตหวงห้ามและตัวจุดระเบิดจริง จะใช้กลไกเชื่อมต่อที่ปกติแล้วจะแยกออกจากกัน เช่น สวิตช์ที่มีมอเตอร์ในตัวเพื่อกระตุ้นการทำงาน ระบบการเตรียมพร้อมจะต้องกระตุ้นสวิตช์เพื่อเชื่อมต่อวงจรการจุดระเบิดเข้ากับตัวจุดระเบิดในอาวุธ การแยกออกจากกันนี้ ซึ่งต้องอาศัยกลไกการเตรียมพร้อมในการทำงาน เรียกว่า การ เชื่อม ต่อ ที่แข็งแรง

เป็นไปได้ที่อุบัติเหตุ ( การระเบิดของจรวดอุบัติเหตุเครื่องบินตกอุบัติเหตุขณะเคลื่อนย้ายอาวุธ) จะทำให้ระบบอาวุธเสียหายและทำลายความสมบูรณ์ของเขตหวงห้าม เพื่อเป็นกลไกความปลอดภัย ระบบจึงได้สร้าง จุดอ่อนไว้ด้วย ซึ่งเป็นชุดส่วนประกอบที่ออกแบบมาให้เสียหายภายใต้แรงกดดันที่ต่ำกว่า (ความร้อน กลไก และไฟฟ้า) กว่าจุดแข็ง และจะป้องกันไม่ให้สัญญาณจากจุดแข็งไปถึงตัวจุดระเบิด จุดอ่อนจะทำหน้าที่ตัดการเชื่อมต่อกับตัวจุดระเบิดก่อนที่จุดแข็งจะเสียหายและล้มเหลวเนื่องจากแรงกดดันจากอุบัติเหตุ เมื่อจุดแข็งเสียหาย ระบบอาวุธก็จะใช้งานไม่ได้อย่างถาวรแล้ว^{[ 2 ]}จุดแข็งและจุดอ่อนที่ตามมาจะถูกจัดวางไว้ในตำแหน่งเดียวกันโดยเจตนา เพื่อให้ได้รับสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกัน^{[ 4 ] : 71}

ตารางต่อไปนี้สรุปผลกระทบของรูปแบบความล้มเหลวในจุดเชื่อมต่อที่แข็งแรงและอ่อนแอ:

การเชื่อมโยงที่แข็งแกร่ง อย่างน้อยในอาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ มักจะถูกนำไปใช้ในรูปแบบระบบไฟฟ้าเชิงกล เช่น สวิตช์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์^{[ 2 ]}มีข้อกำหนดหลักสองประการ: เมื่อใช้งานได้ จะต้องไม่อนุญาตให้สัญญาณที่ไม่ถูกต้องแทรกซึมผ่านกำแพงพลังงาน และจะต้องไม่ล้มเหลวในลักษณะที่สามารถส่งสัญญาณผ่านกำแพงได้ก่อนที่การเชื่อมโยงที่อ่อนแอภายในเขตห้ามเข้าจะล้มเหลวเช่นกัน

อุปกรณ์ MC2935 และ MC2969 เป็นอุปกรณ์ที่คล้ายกันสองชนิดที่ใช้โซลินอยด์ แบบหมุน โดยทำหน้าที่เป็น "วิถี" (ส่งสัญญาณเฉพาะเมื่อการเคลื่อนที่ทางกายภาพของขีปนาวุธบ่งชี้ถึงการปล่อยที่ถูกต้อง) และ "เจตนา" (ส่งสัญญาณว่าผู้ปฏิบัติงานต้องการให้เกิดการระเบิด) ตามลำดับ^{[ 2 ] : 6}

อุปกรณ์จุดระเบิดและรักษาความปลอดภัยเชิงกล (MSAD) ใช้ส่วนประกอบที่แข็งแรงคือเม็ดวัตถุระเบิดแรงสูงขนาดเล็กเพื่อจุดระเบิดวัตถุระเบิดแรงสูงขนาดใหญ่ที่มีความไวต่อแรงระเบิดน้อยกว่า โดยปกติแล้ว เม็ดวัตถุระเบิดจะถูกวางไว้ห่างจากวัตถุระเบิดหลัก และจะถูกเคลื่อนย้ายไปยังตำแหน่งที่กำหนดก็ต่อเมื่อส่วนประกอบที่แข็งแรงถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณป้อนเข้าที่ถูกต้องและจุดระเบิดโดยกลไก "ตัวดีด" เท่านั้น MSAD ยังมีส่วนประกอบที่อ่อนแอด้วย กล่าวคือ เม็ดวัตถุระเบิดจะไหม้หรือระเบิดอย่างไม่เป็นอันตรายในกองไฟหากไม่ได้อยู่ในตำแหน่งที่กำหนด และวัตถุระเบิดที่มีความไวต่อแรงระเบิดน้อยกว่าจะไม่สามารถจุดระเบิดได้เลย

สามารถใช้ลิงก์ที่แข็งแกร่งหลายลิงก์แบบอนุกรม ซึ่งเมื่อออกแบบอย่างเหมาะสม จะช่วยเพิ่มปัจจัยด้านความปลอดภัย^{[ 5 ] : 44} ตัวอย่างเช่น ระเบิดนิวเคลียร์ B61 จะปิดกั้นลิงก์ที่แข็งแกร่งของวิถีการเคลื่อนที่ไว้ด้านหลังลิงก์ที่แข็งแกร่งของเจตนา จนกว่าจะมีการส่งสัญญาณเฉพาะเจตนาที่ถูกต้อง สัญญาณเฉพาะวิถีการเคลื่อนที่ก็จะไม่ถูกส่งไปยังอินพุตของลิงก์ที่แข็งแกร่งของวิถีการเคลื่อนที่^{[ 5 ] : รูปที่ 44}

ลิงก์ที่แข็งแกร่งใช้กลไกที่อนุญาตให้พลังงานรูปแบบเดียวที่ไม่ซ้ำกันเท่านั้นเข้าสู่โซนการยกเว้น พลังงานนี้ถูกเข้ารหัสเป็นสัญญาณที่ไม่ซ้ำกัน : ลำดับของ "เหตุการณ์" ซึ่งต้องเกิดขึ้นในรูปแบบที่แม่นยำและกำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อให้ลิงก์ทำงาน รูปแบบนี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้มีโอกาสน้อยมากที่จะเกิดขึ้นโดยบังเอิญ^{[ 6 ] : 18} รูปแบบจะถูกตรวจสอบความถูกต้องโดยตัวแยกแยะในอุปกรณ์บางชนิดที่เรียกว่าตัวแยกแยะแบบลองครั้งเดียว รูปแบบเหตุการณ์ที่ไม่ถูกต้องจะทำให้อุปกรณ์ใช้งานไม่ได้: จากนั้นอาวุธจะไม่สามารถรีเซ็ตและยิงจากระยะไกลได้ ตัวแยกแยะแบบ "ลองหลายครั้ง" สามารถรีเซ็ตจากระยะไกลได้ ลิงก์ที่แข็งแกร่งแบบลองครั้งเดียวอาจมีลำดับเหตุการณ์ 24 เหตุการณ์ ในขณะที่อุปกรณ์แบบลองหลายครั้งจะมีมากกว่า: MC2969 มี 47 เหตุการณ์^{[ 7 ] :} 54

รูปแบบสัญญาณเฉพาะจะเหมือนกันเสมอสำหรับตัวแยกความแตกต่างลิงก์ที่แข็งแกร่งที่กำหนด และไม่ได้เป็นความลับหรือถูกจัดประเภท: ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์ด้านความปลอดภัยเท่านั้น ไม่ใช่เพื่อการรักษาความปลอดภัย^{[ 8 ] : 5,37} ลิงก์ที่แข็งแกร่งแต่ละอันมีสัญญาณที่แตกต่างกัน เพื่อหลีกเลี่ยงความเป็นไปได้ของความ ล้มเหลวโหมดทั่วไป

มีการใช้สัญญาณเฉพาะ เนื่องจากเป็นที่ยอมรับว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งออกจากแหล่งไฟฟ้าทั้งหมดใน "สภาพแวดล้อมที่ผิดปกติ" (เช่น เครื่องบินที่กำลังแตกสลาย) โดยการเข้ารหัสสัญญาณที่ถูกต้องเพียงสัญญาณเดียวเป็นรูปแบบข้อมูลเฉพาะ หลักการความปลอดภัยของ "ความไม่เข้ากัน" จึงถูกนำมาใช้: สัญญาณนั้น "ไม่เข้ากัน" กับพลังงานไฟฟ้าอื่นๆ ทั้งหมด เนื่องจากข้อมูลที่ประกอบเป็นสัญญาณเฉพาะนั้นไม่มีอยู่ในส่วนประกอบอื่นๆ (เช่น บัฟเฟอร์สัญญาณหรือหน่วยเก็บข้อมูล) ดังนั้น ช่องสัญญาณที่ส่ง UQS จึงไม่จำเป็นต้องได้รับการพิสูจน์ว่ามีการตอบสนองที่ปลอดภัย มีเพียงเครื่องกำเนิดสัญญาณและการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งเท่านั้นที่ต้องได้รับการพิสูจน์ว่ามีพฤติกรรมที่ปลอดภัย จนกว่าการเชื่อมต่อที่อ่อนแอจะทำให้อาวุธไม่ทำงาน^{[ 7 ] : 1} .

สิ่งสำคัญในการรักษาความปลอดภัยนี้คือ ตัวแยกสัญญาณเชื่อมโยงที่แข็งแกร่งจะต้องเป็น เพียงที่ เดียวในระบบทั้งหมดที่ทำการ "ตัดสินใจ" และช่องทางการส่งสัญญาณจะต้องไม่ได้รับอนุญาตให้เก็บความรู้เกี่ยวกับเหตุการณ์ จัดการหลายเหตุการณ์พร้อมกัน หรือจัดลำดับเหตุการณ์ใหม่ ซึ่งอาจทำให้การกระทำเพียงครั้งเดียวสร้างเหตุการณ์สัญญาณหลายเหตุการณ์ได้^{[ 7 ] : 38} นอกจากนี้ เหตุการณ์ทั้งหมดจะต้องได้รับการประมวลผลเหมือนกัน การทำเช่นนั้นถือเป็นการจัดเก็บความรู้เกี่ยวกับ UQS ล่วงหน้าและทำให้ช่องสัญญาณเกิดความลำเอียง^{[ 7 ] : 35} เหตุการณ์อาจถูกส่งหรือรับในรูปแบบใดก็ได้ (เช่น ดิจิทัล ระดับแรงดันไฟฟ้า กลไก ฯลฯ) ตราบใดที่ตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ การแปลงรูปแบบก็ได้รับอนุญาตเช่นกัน ตราบใดที่ตัวแปลส่งแต่ละเหตุการณ์ก่อนที่จะประมวลผลเหตุการณ์ถัดไป^{[ 7 ] : 37}

สัญญาณเฉพาะมักถูกเข้ารหัสเป็นลำดับของข้อมูลไบนารี (แม้ว่าโดยหลักแล้วข้อมูลไม่จำเป็นต้องเป็นไบนารี แต่ถือว่าลำดับที่ยาวกว่านั้นคุ้มค่ากับการใช้งานที่ง่ายกว่า) สัญญาณเฉพาะได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อให้มีคุณสมบัติทางสถิติที่ไม่น่าจะเกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ และยังได้รับการออกแบบให้ส่งผ่านได้ไม่เพียงแต่ทางไฟฟ้าผ่านการปรับแรงดันไฟฟ้าหรือความกว้างพัลส์ เท่านั้น แต่ยังรวมถึงทางกล (เช่น แท่งดึง-ดัน) ทางแสง หรือทางลมด้วย^{[ 7 ] : 6} เหตุการณ์จะถูกอธิบายด้วยตัวอักษร แทนที่จะเป็นตัวเลข (เช่น0 และ 1 ) เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนกับสัญญาณทางกายภาพเฉพาะ ลำดับเหตุการณ์สองเหตุการณ์จะมีเหตุการณ์ "A" และ "B" ^{[ 7 ] : 30}

ตัวอย่างของจุดอ่อนทางสถิติที่บั่นทอนคุณสมบัติด้านความปลอดภัย ได้แก่ ความสมมาตรของลำดับ ความเป็นคาบ เหตุการณ์ซ้ำ ความไม่สมดุลระหว่างเหตุการณ์ (ความสมดุลตามเหตุการณ์: จำนวนเหตุการณ์ "A" และ "B" เกือบเท่ากัน) ความไม่สมดุลระหว่างคู่ (ความสมดุลตามคู่: "AA", "AB", "BA" และ "BB" ควรเกิดขึ้นเกือบเท่ากัน) และความสัมพันธ์กับ สัญญาณเฉพาะ อื่นๆ (เนื่องจากจะทำให้เหตุการณ์จาก UQS ที่แตกต่างกันส่งผลต่อ UQS นี้) ^{[ 7 ] : 30 [ 6 ] : 18}

สัญญาณทดสอบและฝึกอบรมที่จะส่งไปยังอาวุธนั้นได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังให้เป็น สัญญาณเฉพาะที่ มีความอ่อนแอ ทางสถิติ ซึ่งจะยังคงทดสอบความสมบูรณ์ของระบบส่งสัญญาณด้วย ทำเช่นนี้เพื่อให้สัญญาณทดสอบไม่สามารถเข้าใจผิดว่าเป็นสัญญาณจริงซึ่งมีคุณสมบัติทางสถิติที่แข็งแกร่ง ดังนั้นสัญญาณทดสอบจึงแตกต่างกันมากและไม่สามารถเข้าใจผิดว่าเป็น UQS ที่ถูกต้องได้^{[ 7 ] : 30}

เพื่อทดสอบเครื่องกำเนิดสัญญาณเฉพาะ อุปกรณ์ต่างๆ เช่นเครื่องเปรียบเทียบ สัญญาณ CM-458/U ถูกนำมาใช้ (ซึ่งทดสอบตัวควบคุมเครื่องบิน DCU-201 หรือ DCU-218 ซึ่งส่งสัญญาณเฉพาะไปยังลิงก์แรง MC2969 ของอาวุธ) ซึ่งจะตรวจสอบว่าสัญญาณที่จะส่งไปยังลิงก์แรงนั้นถูกต้องหรือไม่ CM-458 ซึ่งสร้างโดยSparton Technologyทดสอบแรงดันไฟฟ้า ความกว้างของพัลส์ และลำดับสัญญาณเทียบกับลำดับคงที่สำหรับลิงก์แรง และถูกติดตั้งบนเสาของเครื่องบินเพื่อทดสอบการเดินสายของเครื่องบินด้วย^{[ 8 ] : 5}

จุดอ่อนซึ่งอยู่ถัดจากจุดแข็งนั้นถูกออกแบบมาให้เสียหายเร็วกว่าจุดแข็ง จุดอ่อนมีหลายประเภท ซึ่งไวต่อสภาวะต่างๆ รวมถึงปัญหาด้านความร้อน ไฟฟ้า หรือกลไก จุดอ่อนบางจุดเป็นอุปกรณ์เฉพาะที่ติดตั้งไว้ในเส้นทางสัญญาณเพื่อทำหน้าที่เป็นจุดอ่อนเท่านั้น และบางจุดอาจเป็นส่วนสำคัญของอาวุธที่ถูกออกแบบมาให้ใช้งานไม่ได้ภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง

ตัวอย่างของจุดอ่อนที่ไวต่ออุณหภูมิคือตัวเก็บประจุในชุดจุดระเบิดซึ่งจะถูกชาร์จเพื่อปล่อยประจุแล้วจึงจุดระเบิดตัวจุดระเบิด ตัวเก็บประจุเหล่านี้อาจถูกออกแบบมาให้ทำงานล้มเหลวเมื่อถึงอุณหภูมิสูงที่กำหนด ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ชุดจุดระเบิดสามารถจุดระเบิดวัตถุระเบิดได้^{[ 2 ] : 6}

กลไกเหล่านี้ไม่ได้ป้องกันการใช้ในทางที่ผิดของอาวุธ ซึ่งถูกจำกัดโดย ระบบรหัส Permissive Action Linkหรืออุบัติเหตุจากการจุดระเบิดของวัตถุระเบิดหรือตัวจุดระเบิดโดยตรงจากอุณหภูมิสูงมาก แรงกระแทก หรือการรบกวนทางไฟฟ้า เช่น ฟ้าผ่า ความเสี่ยงของการระเบิดโดยตรงโดยไม่ได้ตั้งใจจะลดลงอย่างมากโดยการใช้วัตถุระเบิดแรงสูงที่ไม่ไวต่อ ปฏิกิริยา เช่นTATBซึ่งมีโอกาสน้อยมากที่จะระเบิดเนื่องจากไฟ แรงกระแทก หรือไฟฟ้า แม้ว่า TATB อาจสลายตัวหรือไหม้ในกองไฟ แต่ก็มีโอกาสน้อยมากที่จะระเบิดอันเป็นผลมาจากการสลายตัวหรือการไหม้นั้น

• การออกแบบอาวุธนิวเคลียร์
• ลิงก์การดำเนินการที่อนุญาต