最近有道菜比较火,讲的是在日本广岛一家叫做“ゆかりんの台所(小紫的厨房)”的小意大利餐厅的招牌菜大蒜油淋西兰花。
没错,不是什么牛排,也不是松露意面,就是一整棵完整的西兰花——没有切块、没有花哨装饰,稳稳地站在白色餐盘中央,像一棵降临在精致餐桌上的“绿色小树”。但真正的“爆点”在于,它会被当场——用滚烫的大蒜橄榄油当头淋下。
那一瞬间,热油裹着蒜香,在西兰花的表面炸起细密的气泡,伴随着“滋啦”的声音,香气飘满整间屋子。这不是简单的调味,而是一场“梅拉德反应”在蔬菜身上的神圣降临——西兰花的表皮轻微焦化,形成类似炙烧牛排那样的酥香外壳,内部依然保持翠绿和弹性。
在咱们国内的很多博主就魔障了,告诉大家这道菜的名字叫什么“广岛之恋”。好巧不巧,这家餐厅就在广岛。
离着广岛原爆点直线距离只有1200米……
但无论如何,如果谁去广岛的“小紫的厨房”点菜脱口就说要“ヒロシマ・モナムール”,虽然带着后面的法语腔,估计还是会被老板娘赶出来的。怎么说呢?我们天朝上国之民,没必要跑到人家门口,去揭当地人的伤疤。
当然了,W君这号也不是什么道貌岸然的礼教自媒体,军事科技嘛,所以既然说到这里了,咱们就聊聊今天的主题—— 核武器的打击形式。
在人类历史上,真正用于实战的只有两枚自由落体核弹,分别是“广岛之恋”的小男孩和“热辣长崎”的胖子。
简要的说一下这两枚核弹的打击形式:
两枚核弹都是依靠B-29轰炸机投放,其中,小男孩在距离地面600米高度上被引爆,胖子则设置在距离地面500米的位置上爆炸。这两次核爆炸造成的直接死亡人数高达11万,在爆炸后的几十年间,还有超过了8万人死于各种各样的辐射病。
咱们不去统计具体死了多少人,这事情对咱们没有意义,单独关注一件事情,为什么原子弹在距离地面5、600米的高度上爆炸,很多初级军迷会有疑问这样还炸的到人吗?
其实大部分弹药会有两种爆炸模式,分别是碰炸和近炸。
碰撞爆炸的时候对硬目标进行打击,而在延时引信或者近炸引信的作用下,很多炸弹可以凌空爆炸,可以对更大面积范围内的软目标依靠冲击波和破片进行伤害。
核武器的威力虽然比很多常规炸弹更大,但也是遵循着这样的原则的。那么,这个原则的本质是啥?我们举个钉钉子的例子:
钉钉子的目的在于把钉子钉到木板中,但是一个人可以选择可以有很多不同尺寸的锤子,
通常,在钉钉子这件事上,通常采用0.5磅或者1磅的小锤子就够了,这些尺寸的锤子可以保证你把钉子钉进木板去。而没有必要选择一个28磅的大铁锤。
军事用途也是这样,当冲击波压力到达5psi的时候被冲击波扫到的人员会死亡;当冲击波压力达到20psi的时候,一般的民用城市建筑物会坍塌毁坏;当冲击波达到50psi的时候,极其坚固的军用工事也会被严重破坏掉;当冲击波压力超过200psi的时候即便是核弹发射井这种级别的军用设施也会大概率毁坏。
和钉钉子不用无脑的选择大锤一样,对于达成特定的军事效果,也未必要用可以摧毁一个核弹发射井的冲击波去打击一群人。
到这里我们要知道一个概念——冲击波的形状:
爆炸产生的冲击波在大多数情况下是不可见的,我们能看到的是在空气中冲击波扫过后由于各种效应的“显像化”版本,例如上面的贝鲁特大爆炸。从形状上来看,冲击波是从爆炸点中心呈球状迅速扩散的。
另外,在自由空间内对于能量扩散体来说能量随着距离的三次方的倒数衰减,这样就是一个数学问题了,我们只需要让足够大的可以产生“适量”杀伤作用的一个球体截面笼罩需要杀伤的区域,就可以最大化的利用到核弹冲击波的效果。而不一定非得无脑的扩大核弹爆炸当量。
在这时候,就会有人想为什么非得空爆?直接在地面上爆炸不好吗?我们来看一枚核弹爆炸的实况:
你会发现在爆炸过程中,地面反射了一部分冲击波到天空上,这就是纯纯的无效消耗了,如果在地面爆炸,那么就会有很大部分的冲击波无法沿着地面传播而反射到天空中。这里有一个叫做“马赫杆”的效应。
当冲击波自核爆中心向外传播并遇到地表时,会因地面是刚性边界而发生反射。这道反射波在传播过程中与原始的入射波交汇,并在两者之间形成一条新的联合冲击波结构,称为马赫杆(Mach Stem)。这是一种特殊的马赫反射现象,其前沿呈现出更高的超压和破坏能力,是低空爆炸中对地面目标杀伤效应最强的区域。
由于反射波是在已被入射波扰动过的高温高速气体中传播,其等效传播速度比入射波更高,使得马赫杆前沿迅速向外扩展。随着时间推移和冲击波阵面半径增大,马赫杆的高度会持续升高,形成一段近似垂直于地面的强冲击波面。这种结构在近地表区域能显著增强冲击波强度,使低空核爆对建筑物、地面设施乃至地下目标的杀伤半径远大于单纯的球形爆炸。
然而,随着冲击波不断向远距离扩展,其能量在更大的球面上被摊薄,同时在传播过程中还受到大气的热传导、分子粘性以及地形扰动等因素的影响,超压将迅速衰减。马赫杆虽然在早期极具破坏力,但其效应是局部的、时间有限的,并不会无限制地增强核爆的总体威力。
所以,对于一个给定当量的核弹,理论上存在一个“最佳爆高”,使得地面某一超压值(如5 psi、10 psi)所对应的覆盖面积最大化。这就能用最少数量的弹头,实现最大范围的毁伤效果。这个爆高正是让马赫杆形成于目标区域上空并持续发展的理想高度。
了解这些,你就应该知道广岛和长崎的核弹为什么在500-600米高度起爆了,其实,大多数爆炸性武器的“起爆高度的选择”(burst height selection)都是打击规划中的关键技术环节之一,核武器也不例外。
和普通爆炸武器不同的是核武器并不仅仅是依靠冲击波对目标进行毁伤。虽然说冲击波是大部分核武器所依赖的最大杀伤手段,但并不是唯一手段。来自于核武器的杀伤手段还有热辐射、核辐射、放射性沾染、电磁脉冲等多种毁伤效果。
如果具体分类,就可以分解出受到空气动力学影响的冲击波、沿着直线传播的光辐射和核辐射(中子射流、伽马射线……)以及各种核污染物。
对于不同的杀伤选择,单从高度上来看,就可以分为 低空爆炸、高空爆炸和地面爆炸。
低空爆炸——让核弹在较低的空中引爆,产生强烈的入射波迅速在地面形成反射波,进而生成马赫杆,使得近地表超压大幅增强。这种爆炸形式特别适合打击城市基础设施、装甲部队、机场、雷达阵地等表面目标。
高空爆炸——档核弹的起爆高度过高则无法形成有效的马赫杆,但可以扩大热辐射覆盖范围或制造大范围 EMP 效应。比如用于电磁干扰或干扰指挥通信系统的核爆,通常选择在30公里以上高空引爆。
地面爆炸——如果爆炸发生在地面或地下,不仅无法形成有效的马赫杆,还会将大量放射性尘土卷入蘑菇云中,造成严重放射性沉降(fallout),更适合用于“放射性封锁”或“对地下工事打击”,而不适合进行大面积军事杀伤。
当然了,这只是起爆点的选择, 目前可选的核弹投送方式其实还有很多呢!
如果归类的话,小男孩和胖子都是自由落体炸弹,只不过是使用了核战斗部。
通常,这是最简单化的投送形式,只搞好核弹本体就可以了,并不需要太多的外围设备支持,因此无论是投到日本的这两颗,还是我们的邱小姐和639炸弹。
初期的核武器都是以自由落体炸弹形式存在的。当然了实验过程中的核弹不一定非得用飞机投放,也可以放置在铁塔上起爆。
至今,自由落体炸弹依然是核弹投送的一个主要形式。
无他,对运载方式对核弹来说十分温柔、无需过度依赖外围设备、储存和使用都相当方便。
不过,自由落体炸弹也有尴尬的地方,也就是你得飞到对方的头顶上才能扔下去。这也是为什么当年咱们搞出原子弹后被人笑话有弹没枪的原因了。以至于我们当年还搞了一个“西伯利亚单程特快”投送的方案……
直到我们在1966年搞出了东风-2A,才让我们有能力把核弹直接投送到1000公里之外。打破了“有弹没枪”的讥讽嘲笑。
这就是核弹的第二种常见的投送方式——弹道导弹。
目前弹道导弹是核弹打击目标的主要形式之一,各个有核国家都以弹道导弹作为核打击的第一选择。
原因很简单,这是最简单、高效、成功率高且便宜的核武器投放方式。目前,最远射程的洲际弹道导弹从发射点火到击中18000公里外的目标不超过50分钟。
即便是采用部分轨道打击方式也可以在80分钟内击中目标。而且目前地球上没有任何方式可以对洲际弹道导弹进行有效拦截。
所以,洲际弹道导弹携带核弹头又被称之为“灭国神器”,一个国家发现洲际弹道导弹飞向自己,唯一能做的事情就是尽快把自己的弹道导弹也射向对方,除此之外并无任何其他的解决方案。
这也就是为什么,从冷战到今天,核武器几十年没真正“用”过,却一直被“握”在手里。不是因为它不能用,而是一旦用了,这届人类就毕业了。
——这是目前人类对于核大战的共识,所以我们现在处于一个谈核武器而色变的 敏感时期。无论任何一方,其实对于核武器都是几近于深恶痛绝的。不过,任何事物都是在发展中的,核武器也不例外,以咱们自己对核武器、核威慑的态度来说也是随着国际形势的不断变化而不断发展的。
咱们的核威慑思想是在特定历史背景下逐步形成并不断完善的。20世纪五六十年代,为应对外部核威胁,中国确立了自主发展的核武器战略,并在成功掌握核能力后,提出了“反对核讹诈、打破核垄断”、“不对无核国家和地区使用核武器”以及“核武器仅用于防御目的”等基本原则,奠定了防御性、自卫性核战略的核心理念。进入改革开放新时期,中国的核威慑思想在保持战略定力的同时不断深化与精细化,逐步形成了体系化、可操作、与国家安全目标高度契合的核威慑体系,有效指导了现实中的核力量建设与战略运用,
可以说,中国所确立的核战略思想,是当今世界范围内最为成熟、克制且负责任的核武器使用原则之一。它摒弃了“以核压人”的傲慢,也回避了“先发制人”的冲动,而是以最小规模、最大理性维系核平衡,在核扩散与军备竞赛的时代风口上,始终保持着冷静与自律。 这份克制,不是因为不能用,而是因为深知一旦用,那就意味着整个人类文明的清零按钮已被按下。
不过,正如任何历史过程都存在其周期性起伏,核问题的演化也并非一蹴而就。既然会有“ 核敏感期”,那么在此之前,必然存在一个被集体低估、甚至视而不见的“ 核钝感期”——一个对核武器战略价值缺乏认知、对核战争可能性想象力不足的时代。毕竟,如果不是当年两颗原子弹落在日本,日本也没有那么痛快的投降,当时,这也是一个国际共识,或者说当时各国军方都认为“ 核武器是好东西”,在这样的大背景下,又怎么能少了对核武器的深入研究呢? 这期间就产生了很多大家所不知道的核弹投放方式了!
核弹那么好?为啥不做成炮弹?于是就有了核炮弹!
炮射战术核武器是存在的,在解决了核弹内部单元对震动加速度的敏感性之后,美苏两国都发展过核炮弹,也催生出一系列的核火炮。
例如美国的M65 280毫米核加农炮,可以跟随部队行进,把当量为15000吨TNT的W9弹头发射到20公里的距离上。
同样,在W9核弹的基础上,美国扩大了设计,使之可以直接适配衣阿华战列舰的406毫米舰炮。于是就有了W19型406毫米核炮弹。
这种炮弹和其变种(W23)被用于衣阿华级战列中,用来攻击30-40公里距离上的目标。
在W9和W19成功后,美国又进一步小型化,生产了W48 155毫米战术核炮弹。当量只有100吨TNT,但是可以用在任何155毫米榴弹炮中。
别小看这枚当量仅为 100吨TNT 的W48核炮弹,它的能量其实早已突破常规武器的物理极限。一枚标准的155毫米高爆弹,其内部填装的炸药量不过 6.5公斤TNT左右,这意味着W48释放的能量相当于 15,000枚高爆弹的爆炸总量。
当然,战场效能并不是简单的热当量换算,而是看实际杀伤范围与压制效果。根据实战推演,一枚普通155炮弹的有效杀伤半径约为40米,W48核炮弹的冲击波致死半径却可以达到 400米以上。这不是线性提升,而是一个几何级数的打击面扩张。
综合考虑其冲击波、热辐射、初级核辐射所形成的复合作战效应,W48的单发战术打击效能被普遍评估为 相当于300发常规155高爆炮弹的战术作用。也就是说,只需一发,就足以覆盖一个加强连的阵地、阻断一条战术通道,甚至迫使敌军整编单位整体撤退。
其实俄国当年也搞过这种类似的火炮,路径基本上和美国相同。在1956年整出了2A3 406毫米自行榴弹炮。
可以以每分钟5发的速度将1.5万吨TNT当量的核炮弹发射到23公里之外。
除此之外,他们还搞了2B1 420毫米自行迫击炮。
这门迫击炮可以以10.5发/分钟的射速发射420毫米迫击炮炮弹,当量是1.5万吨TNT,至于射程嘛,800米-25公里—— 你没看错,最近射程就是800米!生猛吗?
后来这两门炮由于太重了,没有量产,每门生产了1门原型车之后,又各自生产了四辆。就草草的退役了,但技术被沉淀下来,很快俄制152毫米核榴弹炮也被生产出来了。
可以普遍适用于华约组织的152毫米榴弹炮中。当量是W48的10倍,也就是1000吨TNT当量。
现在看是不是大家都疯了?这才哪到哪啊!还有更疯的东西存在。W54核弹
这是一款20吨当量的核弹,采用轻便的无后坐力炮形式进行发射。射程4公里,有效杀伤距离400米。主要用来打击坦克和封锁某一区域的步兵,没错——这就是很少见的地面爆炸核武器。在释放冲击波之余还会造成大面积的放射性沾染。
这东西很轻便,可以装在吉普车上满战场的跑,冷不丁停下来就可以给对方来上一发。美国在1956年到1971年期间,一共生产了2100枚W54核弹。要不是古巴导弹危机,肯尼迪收回核武器的控制权,这玩意估计现在还在美军的装备列表中呢。
陆军就这么疯,那么空军呢?空军有自由落体核弹和弹道导弹,但是他们也想把核武器用在战术上,于是就有了核火箭弹。
主要还是战斗机飞行员在用,在空中抛射走直线弹道或者抛射弹道。
用来打击几十公里之外的地面固定目标,每枚AIR-2 Genie的当量为1500吨TNT当量。后来,AIR-2 Genie的战斗部又被装入了AIM-26空对空导弹上。
那时候空对空导弹的导引头并不是很灵敏,这种导弹被用于发射到对方的轰炸机群里面。依靠巨大的当量打击半径600米内的轰炸机。
这枚导弹的改进型AIM-47A被计划装备在YF-12战斗机上。
看图!双座版带核导弹的“黑鸟”!
陆军空军这么疯,海军呢?当然不满足于W19舰炮炮弹了。鱼雷也得有核战斗部!
于是就出现了Mk 45 ASTOR反潜核鱼雷。这是美国海军在冷战期间为了打击比自己潜深更深的俄国潜艇所设计的一款反潜鱼雷。还是性能不够当量来凑的思路。在俄国潜艇上方引爆这枚当量1.5万吨的鱼雷,足够下面的俄国人喝一壶了吧?
这还没算完,Mk 101 Lulu 也是核弹!
很多的军事博主把这件武器和“小男孩”原子弹弄混了,但这东西是深水炸弹。由P-2巡逻机或者S-2F反潜机投放到海中。
1.5万吨TNT当量,还是为了打潜艇,一旦冷战转成热战,美国计划由这些反潜机或者巡逻机在可疑的海域中投下,以保证不被对方潜艇先发制人的发射潜射弹道导弹。
美国这么不讲武德,那么对手俄国呢?其实也是对标的,俄国人搞出了T-5核鱼雷。
直径533毫米的标准重型鱼雷可以由大部分俄制潜艇携带,当量最高可以达到15万吨。俄国人的想法也是一样的,这么一枚鱼雷,射到美国的航母战斗群中也够美国人喝一壶了吧?
不够吗?
按照俄国人的思路或许还真不够,海洋那么大,得加量,于是就有了T-15核鱼雷,结构设计一样,只不过是放大版,直径直接做到了1.5米,当量给足了300万吨TNT。
这种鱼雷现在俄罗斯依旧在做,前阵子还出了升级版本,连鱼雷的动力系统也改成核动力了,叫做“波塞冬(Poseidon)鱼雷”,战斗部当量更是给足,弄到了1亿吨TNT当量。
这种鱼雷就已经不是奔着舰队去的了,而是悄悄的开到对方的海岸线边上引爆。它的爆炸就是引发海啸了。
当然了,大有大的好,小的也有,还记得前面提到的20吨当量的W54吗?不还得用无后坐力炮发射吗?有得改嘛,美国海豹特种部队就改了一批W54核弹,去掉了发射装置和外壳,换上了定时器装在一个携行包内。
通常这种爆炸装置就已经可以叫做手提包核弹了。
由特种部队成员携带,潜伏到计划好的爆点安放后,人员撤离,这种核弹爆炸装置就比以往特种部队的人员携带的那几公斤重的C4炸药破坏力强多了。所以说,最疯的还是特种部队吧?人家敢骑着核弹跳飞机的。
那啥,前面咱们在标题中提到了不都致命对吧?
其实非致命核武器也是有的,就是把核弹发射到大气层外,通过层外引爆的方式,核弹的输出能量就无处释放了。大部分爆炸能量会以伽马射线的形式释放出来。这些高空伽马射线打击高空大气层的气体原子可以继续释放出大量的电子。于是形成很强的电磁波。
这些电磁波一般的来说对于人是没有伤害的,但是对于电子设备就伤害极大了,可以烧毁大范围内的电子装置。
还有一种核武器的投放方式就是纯防御性的了。类似于A135防空导弹。
本质上就是用火箭把核弹发射到高空或者大气层之外,其目标就是来袭的对方核弹,利用核爆炸来消除对方的弹道导弹。虽然说是伤敌一千自损八百的做法吧,但是这依旧是对来袭的弹道导弹的最好防御方式——没有之一。
所以,不俄国人搞A135,美国人也没闲着,搞了很多类似于RIM-8这样的防空导弹。
其实,这些导弹都是核战斗部。
说到这里,你是不是发现,要不是有各种公约拦着, 核武器现在都可能出现在手枪子弹里面了?当时不是不想,而是技术还没达到吧?
这时你会问,核武器不是有临界质量吗?但要是按照上世纪5、60年代那种研究核武器的狂热劲来看,也不是啥不可能的事情,毕竟美国洛斯阿拉莫斯在50年代甚至做过“微型氢弹”(Micro-Teller-Ulam)方案,目标是把氢弹缩小到能由两人携带。现在其实也有在研究这方面的团队,主要集中在μICF(微型聚变)上面。