“资本主义炸弹”——中子弹(一)

2018-02-08 20:19尹瑞涛
兵器知识 2018年2期
关键词:核辐射冲击波当量

尹瑞涛

中子弹研制背景

中子弹的概念于上世纪五十年代末期首次提出,但其涉及的技术问题早在此前的十多年就已经在探讨。二战结束后,美国科学家在研制氢弹过程中就已经考虑到了研制一种辐射效应强于冲击波的小型核装置的可能性。1951年,美国试验了一种威力小于1千吨TNT当量的裂变核武器,但它对坦克的杀伤能力十分有限,且会造成长期的放射性污染。

二十世纪五六十年代,北约和华约在西德和东德对垒。当时,以苏联为首的华约的常规力量比北约强大得多,尤其是拥有44 000輛坦克的庞大坦克部队,且主要部署于欧洲地区,对北约构成了严重威胁(北约仅有11 000辆坦克)。加上西欧地势平坦,公路交通发达,十分便于坦克装甲部队高速机动。一旦战争爆发,苏联军队有可能采取类似当年德国“闪击战”的作战方式,将数倍于敌的高密度坦克集群集中于几个主要突击方向,实施高速度、大纵深穿插,不顾一切地向对方坦克阵地冲击,以迅雷不及掩耳之势占领西欧诸国后方的政治、经济中心和战略要地,北约的常规力量将无法抵挡苏联大规模集群坦克的进攻。英国《泰晤士报》惊呼:假如俄国人在星期天黎明发动进攻,当晚即可攻抵慕尼黑,星期一可抵巴黎,星期二可抵罗马和马德里,周末前到达雅典。不等美国的增援部队从大西洋彼岸赶到,西欧早已土崩瓦解了。

于是,为应对苏联的装甲洪流,美国在北约欧洲国家部署了战术原子弹,包括核炮弹、核地雷以及短程地对地导弹等。1955年,美国在北约进行的一场代号为“全权自由”的作战演习中发现,如果在西德爆炸268枚战术原子弹阻止苏联集群坦克的进攻,估计会有50万~250万平民死亡,350万人受伤,放射性沾染的面积超过100万平方公里。这固然能遏制苏军的进攻,但也会杀伤北约自己的士兵和西德的居民,西欧的文化遗产也将遭受严重破坏。核爆炸产生的早期核辐射和剩余核辐射还会沾染西德的国土,使得谁也不能占领这些土地和在那里长期居住。后来担任西德总理的施密特说,使用战术核武器不是在保卫西欧,而是在毁灭西欧。北约国家对使用战术原子弹会造成大量平民伤亡提出了异议,使美国对在欧洲使用战术原子弹顾虑重重,害怕给欧洲居民区带来无法估量的损失。

如果减小核武器威力,军事效能也就相应地削弱。例如,核武器的威力从10 000吨TNT降低到1 000吨TNT时,虽然破坏半径减小了,但军事打击半径也削弱了50%。实际上,苏军因有重装甲防护,在核条件下仍有较强的战斗力。核武器爆炸产生的光辐射、冲击波、放射性沾染,对一定距离之外的坦克部队伤害并不大,只有强中子流(由核辐射产生)才能穿透钢甲。可是普通原子弹、氢弹的贯穿核辐射力却较弱,只占总爆炸能量的5%左右。

在此背景下,为了增强对坦克乘员的杀伤力、减少冲击波和光辐射造成的附带毁伤,1958年夏天,美国劳伦斯·利弗莫尔实验室研究员塞姆·科恩首先提出“中子弹”的概念。他在调研低当量“干净”核武器中发现,辐射外壳厚度与武器当量的立方根成正比,当量1千吨级别的“干净”氢弹辐射外壳的厚度是1百万吨级别氢弹的十分之一。1千吨的核武器可以允许超过90%的中子逃逸出去,而1百万吨的氢弹则有90%左右的中子被吸收、散射、降低了穿透力。如果去掉氢弹的铀-238外壳,则更多的中子将释放出来,并且传播到相当远的距离,穿透防护严密的坦克装甲和建筑物。

1959年5月,《美国新闻与世界报道》首次将“中子弹”的概念公之于众,该报透露,美国正在研制一种“中子‘死光弹,它用毒性辐射流杀人,而不损坏机器和建筑物”。另外,这种武器的试验侦察不出来,因为中子弹的冲击波是“微不足道”的。

“中子弹之父”塞姆·科恩

塞姆·科恩,美国著名核物理学家,被誉为“中子弹之父”。与“原子弹之父”罗伯特·奥本海姆和“氢弹之父”爱德华·特勒一样,塞姆·科恩也是犹太人,他来自奥地利一个犹太家庭,其父母经由英国伦敦移民至美国。1943年毕业时,美国因珍珠港事件已卷入二战,年轻的科恩选择参军,并因为成绩出色被选入麻省理工学院继续深造,学习物理学和数学。1944年,他被选入“曼哈顿计划”,在洛斯·阿拉莫斯实验室从事研究中子在原子弹“胖子”中的作用机理。1945年7月,科恩在新墨西哥州“三一”试验场亲眼目睹了世界上第一颗原子弹的爆炸。

1945年8月9日,原子弹“胖子”投到日本长崎,造成23万人中的10万余人当日伤亡或失踪,城市60%的建筑物被毁。科恩来到这里陷入思考:“在不设防的日本城市扔两颗原子弹下去,这不是我对核战争的定义。”

二战结束后,有良知的政治军事领袖和科学家认为惨无人道的原子弹是不可再用的武器,于是各国开始投入其它核武器研究。科恩正是在这一战略政策变化中崭露头角。战后,他在加州大学伯克利分校攻读博士学位但中途退学。关于他没能得到博士学位,科恩后来写道:“中子弹的发明是我博士退学的结果”,“我不是学者,我也不像作曲家、艺术家、诗人那样富有才华和创造力,我只是碰巧对中子辐射的军事应用深深着迷而已”。

1950年,科恩加入当时由美国军方资助的位于加州的兰德公司,这是一个在冷战期间颇有影响力的智囊机构,科恩在其下属的实验室进行核武器辐射控制研究。他对放射性尘埃强度的计算结果收录在塞缪尔·格拉斯登的《原子武器效应》一书的附录中,这是他的研究成果首次公开发表。后来,科恩将著名的战略家赫尔曼·卡恩招聘进兰德。1951年,科恩曾随军去朝鲜战争中的韩国首都参观,当时这座因战争而变得凋敝的城市令他大为感慨:“是不是有一种核武器可以避免上述灾难?”从那时起,科恩就开始构思新的核武器,他很快就找到了答案:中子弹。

1958年夏天,科恩在访问劳伦斯·利弗莫尔国家实验室时向研究人员了解他们“最具革命性”的想法。此时,该实验室在物理学家查尔斯·麦克唐纳博士领导下,對当量很低的“干净”核爆炸物的理论和实验研究已取得进展。他们向科恩介绍了一种新型的氢弹引爆器,该引爆器不再使用污染性炸药(如小型原子弹),而是用不产生冲击波和热辐射的“干净”炸药。科恩为这个想法考虑良久,他认为,既然有了“干净的”炸药,那么制造“干净的”炸弹也是可能的。这种“干净”炸弹的冲击波和热辐射的效应将会降到最小,但中子辐射依然很强。根据所获得的现有氢弹引爆器数据,科恩“在15~20分钟内”进行了计算。得出的结论认为:这种“干净”核炸弹将基于聚变反应(氢弹)而非裂变反应(原子弹),它80%的能量以高速中子流的形式放出,冲击波和热辐射的能量仅占20%;如果引爆的高度足够,冲击波和热辐射将不会对地面造成影响,并且中子也不会对土壤造成放射性污染;它主要有一种效应——中子辐射,由于人体对核辐射很敏感,因此中子辐射能够伤害暴露的人员,但杀伤范围被限制在一个特定的小区域内。科恩将这种武器命名为“中子弹”,这是一种在氢弹基础上发展出的小型核武器。一般氢弹由于加有一层铀238外壳,氢核聚变时产生的中子被这层外壳大量吸收,产生了许多放射性沾染物。而中子弹去掉了外壳,核聚变产生的中子就可毫无阻碍地大量辐射出去,同时减少了光辐射、冲击波和放射性污染等因素。

据科恩本人说,他仅用一支笔、一张纸和一把计算尺就设计出了中子弹的原理图。他认为这是一种可用于实战的武器,一直试图说服政府投入对中子弹的生产。他曾在艾森豪威尔、肯尼迪、约翰逊、尼克松、福特、卡特等6位总统、多位军事策划家及国会面前证明自己的观点,但始终没有得到理解。总统们都担心生产中子弹会打破美苏之间的力量平衡而爆发热战,更重要的是,不像大型核武器,中子弹的扩散会导致核武器使用的常态化。军事专家们嘲笑它对掩体、武器装备有限的攻击能力。

上世纪60年代初,肯尼迪政府正在致力解决古巴导弹危机,要争取国际关于和平的舆论支持,认为研发中子弹可能会中断禁核谈判,于是美国放慢了中子弹的研制步伐。此后,美国在越南战争中失利,科恩向继任的约翰逊政府要求将中子弹用于越战,以对付隐藏在丛林和稻田中的游击队,从而拯救50 000名美军士兵的生命。但约翰逊总统担心美国两次将核武器用于亚洲(第一次是轰炸广岛、长崎)会引起舆论压力,最终没有采纳他的建议。国防部长罗伯特·麦克纳马拉宣称,任何类型的核武器都不能用到越南战场。

尽管科恩的游说遇到了冷遇,但他仍不放弃。他坚持在越战中使用中子弹的动议,也威胁到了兰德公司与美国政府维持的“良好关系”。1969年,他被兰德公司开除,但始终没放弃有关中子弹应用的各种游说。1979~1980年间,科恩来到巴黎,帮助法国发展低当量、高区分度的战术核武器,包括中子弹。期间,美国总统候选人罗纳德·里根到欧洲旅行,科恩主动找到他介绍了中子弹的情况。里根当即领会了中子武器的要点,向科恩个人承诺(后来又向美国民众承诺),一旦当选总统就改变卡特总统的中子弹政策,开始生产中子弹并将其纳入美军核武器库,包括在欧洲的军事基地。里根说到做到,1981年,里根当选总统后很快启动了中子弹的生产与部署工作。

中子弹概况

中子弹又称为“增强辐射武器”,美国陆军将其命名为“弱冲击波强辐射弹”,这里的辐射指的是爆炸瞬间释放的电离辐射,而非爆炸后残留的放射性沉降物的辐射。它是一种经过特殊设计,减弱了它的爆炸力(当量在一千吨TNT左右)特别是减弱了爆轰冲击波和光辐射破坏作用的核弹。它是一种靠微型原子弹引爆的超小型氢弹,在核聚变过程中,释放的大量高能中子由于失去障碍可自由逸出,故可依靠中子杀伤敌人。掌握了原子弹、氢弹技术的国家,经过短时间努力就能掌握中子弹技术。

中子弹的当量不能太高,因为随着中子弹当量的提高,尽管核辐射和冲击波、光辐射的杀伤半径都增大,但核辐射在空气中衰减得很快,其杀伤半径随着当量的增大要比冲击波、光辐射小得多。当中子弹当量增大到10 000吨TNT后,冲击波、光辐射的破坏半径就大于核辐射的杀伤半径,那时,中子弹的核辐射特性就不占主要地位,就达不到“只杀伤人员而不摧毁装备、建筑,不造成大面积污染”的目的。当然,中子弹当量也不能太小:这首先是因为需要获得足够强的中子流;其次,中子弹需要裂变反应作它的引爆剂,因为只有裂变反应才能提供聚变反应所需要的几千万度高温,起爆用的裂变核炸药用量不能小于最低的临界起爆质量,否则将无法点燃次级的聚变反应;最后,中子弹的总当量越小,裂变部分的比例就越高,就越不“干净”。所以,中子弹的当量一般为1 000~3 000吨TNT。

由于中子弹的当量较小,裂变成分占的比例小,爆炸后产生的放射性沾染物质比普通核弹少得多,沾染范围比较小,不会造成长期无法消除的污染。一枚1 000吨TNT当量的中子弹,在90米高度上爆炸,冲击波、光辐射和放射性沾染只在距爆心180米的范围内起作用,而距爆心800米处的中子流却能穿透30厘米厚的钢板,使受钢板保护的人员伤亡。也就是说,在这么远的地方,中子流仍然可以穿透坦克、掩体和砖墙去杀伤人员。此外,中子流作用时间很短,使用中子弹攻击后不久己方军队就可以进入受攻击地区作战,故而中子弹能作为战术核武器使用。由于附带损伤小,中子弹可以用来打击非常靠近城市的敌人,且不会对城市和平民造成伤害,其可以用飞机、导弹和榴弹炮来发射,突破了核武器运用的底线。1983年,塞姆·科恩在自传《耻辱:中子弹之父的自白》中写到,“这是唯一有意义的核武器。当战争结束,世界还在”。

一枚1 000吨TNT当量的中子弹在150米高度爆炸时,瞬时核辐射的杀伤半径可达800米,对坦克乘员的杀伤半径与威力大其许多倍的原子弹相当,而冲击波对建筑物的破坏半径约为550米,仅为10 000吨TNT当量原子弹的1/5。

“资本主义炸弹”

由于中子弹只伤害人但不破坏物质资产的特点,1959年,时任新墨西哥州民主党参议员克林顿·安德森称其为“资本主义炸弹”。此后,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室主任哈罗德·布朗、苏联领导人勃列日涅夫也相继引用了这一称呼。尼基塔·赫鲁晓夫抨击中子弹的反人类主义:“它实现了歹徒们要炸毁一家银行房屋、杀死全部警卫、但保全保险柜的梦想。它将杀死打字机前的打字员、计算机前的科学家、办公桌前的企业家,而不毁坏他们的文件或设备。它将杀死机器前的工人,但不会使机器停止运行。”著名科幻小说作家、评论家艾萨克·阿西莫夫说:“中子弹对于那些爱财胜过爱命的人是绝佳的武器。”中子弹也被人们戏称为“业主炸弹”或“按揭贷款炸弹”(房子无损)。

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