沙皇炸弹:毁灭性巨大而无法使用的超级核弹

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1961年10月30日上午,一架苏联图-95轰炸机从俄罗斯北部边陲科拉半岛(Kola Peninsula)的欧林亚(Olenya)空军基地升空。

图-95是在几年前服役的机型上经过特别改装的一款飞机。它是个巨型怪兽,有巨大的箭形翼、4组发动机,任务是携带俄罗斯的核武器。

过去十年间,苏联在核研究上取得了巨大的进步。第二次世界大战将美国和苏联拉到了同一阵营,但是,战争结束后,两国关系开始趋冷并最终陷入僵局。面对世界上唯一的超级核大国,苏联只有一种选择,那就是迎头赶上,快速赶超。

1949年8月29日,苏联在现今属于哈萨克斯坦的遥远草原上试验他们第一个核装置,当时西方称之为Joe-1。苏联当时通过向美国的原子弹项目进行渗透而获取了相关核武器的情报信息。在这两次核试之间这段时期,苏联的核试验项目取得了跳跃式发展,共引爆了80多次核装置,其中,仅1958年就进行了36次核试验。

但是,苏联此前进行的任何一次核试验都无法和这一次相比。

图-95的下方携带有一枚巨型炸弹。炸弹体积巨大以至于无法安置在炸弹舱内。而一般情况下,炸弹都是放在炸弹舱内。这枚巨型炸弹长达8米(26英尺),直径约2.6米(7英尺),重达27吨。体型上,这非常相似于16年前美国在日本的广岛和长崎投放的外号为"小男孩"和"胖子"的两枚原子弹。关于这枚炸弹,外界所知道的只是一系列中性的技术代号—27000计划,202号产品,RDS-220以及Kuzinka Mat(Kuzka的妈妈)。现在,人们习惯于称呼它为沙皇炸弹(Tsar Bomba - the 'Tsar's bomb')。

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Image caption 遥远的新地群岛被选定为试验场(图片来源: Alamy)

沙皇炸弹不是普通核弹。它是苏联科学家在苏联领导人赫鲁晓夫鼓动下狂热努力的结果,赫鲁晓夫声称要制造世界上最强大的核武器,让全世界在苏联的技术面前颤抖。它不仅是一个体型过于庞大而使得世界上最大的轰炸机也安装不下的巨型金属怪兽,它更是城市的毁灭者,是终极武器。

机身被涂装成了亮白色以减轻炸弹爆炸时闪光影响的图波列夫(Tupolev)飞机来到了目标点——新地岛(Novaya Zemlya)。新地岛位于苏联北部边陲寒冷的巴伦支海(Barents Sea),人烟稀少。图波列夫的飞行员安德鲁.丹诺夫赛福(Andrei Durnovtsev)少校将飞机驾驶到了位于试验区的米图西喀湾(Mityushikha Bay)34,000英尺(10公里)的高空中,一架体型较小经过改装的图-16轰炸机在一旁伴飞,准备记录爆炸,并在飞过爆炸区时做空气取样。

为了让这两架飞机有生还的机会(根据估计,生还的机率不足5成),沙皇炸弹配置了一个重约一吨的巨型降落伞。炸弹将缓缓降落至预定的高度——13,000英尺(3,940米),然后再引爆。这样,两架轰炸机将可以离开爆炸地约50公里(30英里),这个距离就足可以保证他们生还。

沙皇炸弹在莫斯科时间11点32分引爆。随着一声巨响,炸弹瞬间形成了一个宽达5英里的火球。火球在自身冲击波的推动下往上蹿升,爆炸的闪光在1000公里(630英里)之外都可以看到。

爆炸形成的蘑菇云飞升到了64公里(40英里)高处,蘑菇云顶盖扩散至近100公里(63英里)。也许,当时从极远处看,这是一个非常壮观的景象。

在新地岛,影响却是灾难性的。在离引爆点约55公里(34英里)处的赛文尼(Severny)村,房屋被彻底摧毁(这与格特威机场(Gatwick)被一枚降落在伦敦中央的炸弹夷为平地类似)。在远离爆炸区域几百英里的地方,各种各样的破坏也见诸报端,如房屋倒塌、屋顶塌陷、房门破损、窗户颤抖。无线通信被中断超过一个小时等等。

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Image caption 沙皇炸弹的实体模型展示了这一武器的巨大块头(图片来源: Science Photo Library)

丹诺夫赛福少校驾驶的图波列夫轰炸机幸运的存活了下来。沙皇炸弹形成的爆炸冲击波当时使得这架巨大的轰炸机垂直下坠了1000多米(3300英尺),而后飞行员才得以重新掌控飞机。

一位见证了爆炸的苏联摄影师这样说:

"飞机下方遥远处的云层被强大的火光点燃了,机舱下方,光的海洋在不断扩散,就连云也开始发光而变得透明了。那一刻,我们的飞机从两片云层中穿过,云层间隙下方,出现了一个巨大耀眼的橙色球体。这个球体是如此强大而傲慢,看起来就象是木星。慢慢地,它静悄悄地往上爬……突破了较薄的一层云之后,它继续增大,似乎要将整个地球吞进去。真是太不可思议了,就象梦幻一般,超乎自然。"

沙皇炸弹释放了令人不可思议的能量,现在人们普遍认为其爆炸当量达到了57兆吨,或5700万吨TNT。这相当于广岛和长崎两处爆炸总和当量的1500倍以上,比整个第二次世界大战中使用的全部武器总和还强10倍以上。感应器记录显示,炸弹形成的冲击波环绕地球不只是一圈,也不是二圈,而是三圈。

这样的爆炸不可能保密。美国有一架侦察机当时距离爆炸现场仅有十几公里远。侦察机装备有名叫bhangmeter的特殊光学设备,可以计算远处核爆炸的威力。外国武器评估小组(Foreign Weapons Evaluation Panel)根据侦察机采集的代号为速光(Speedlight)的数据对这一神秘核试的结果进行了测算。

国际社会的谴责随之而至。不仅美国和英国,苏联的斯堪的纳维亚邻居如瑞典等国也对之进行谴责。这次核试验唯一让人欣慰的是火球没有直接与地面接触,所以造成的辐射量相当的低。

本来结果可能完全不同。要不是做了一些设计上的改变,从而控制其释放的能量,沙皇炸弹原本设计的威力是当时爆炸当量的2倍强。

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其中一位参与设计这一强大杀器的设计师是苏联物理学家安德烈·萨哈罗夫(Andrei Sakharov)。后来,他成为了世界知名的倡导消除核武器的人士。萨哈罗夫很早参与了苏联原子弹计划,是一位资深专家,参与开发了苏联早期的原子武器。

萨哈罗夫开始研究一种分层式裂变-聚变-裂变装置,这是一种通过在核心处进行原子反应以创造更多能量的炸弹。这需要用一层非浓缩铀来包裹氘氢—氢气的稳定同位素。铀能够捕获点燃氘氢所产生的中子并开始进行自我反应。萨哈罗夫称之为"sloika",也就是多层蛋糕。这项突破使得苏联能够建造他的第一颗氢弹,而氢弹比仅仅几年前所发明的原子弹威力强大的多。

赫鲁晓夫要求萨哈罗夫发明一种比此前试验过的任何东西威力都要强大的多的炸弹。

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Image caption 沙皇炸弹由改进型"北极熊"图-95轰炸机运送至空投地点(图片来源: Alamy)

克林顿总统时期的美国核武器试验主管菲利普·科伊尔(Philip Coyle)认为,苏联当时需要证明其有能力在核武器竞赛中赶超美国。科伊尔从事了30年核武器研制和测试工作。"由于为研制投放于广岛和长崎的两枚原子弹而进行了大量工作,美国在这方面遥遥领先。随后,美国又在苏联进行第一次核试验之前做了大量的大气层核试验。"

"我们处于领先地位。不过,苏联人希望通过自己的努力告诉世界,他们不可以被忽视。沙皇炸弹的主要目的就是让全世界震惊起来,把苏联当作平等的伙伴,"科伊尔说。

最初的设计是三层炸弹,通过铀层将每个阶段分隔开来,它的当量是100兆吨,相当于广岛和长崎炸弹的3000倍。苏联人之前在大气层中进行过大当量武器的试验,约为几兆吨。但是,这一次要大的多。有些科学家开始担心它过于庞大。

有如此大的能量,人们无法保证这一巨型炸弹形成大面积的放射性沉降云不会在苏联北部地区造成巨大破坏。

萨哈罗夫尤其担心这一点,普林斯顿大学公共事务与国际关系学院院长、物理学家弗兰克·冯·希佩尔(Frank von Hippel)说。

"他非常担心爆炸可能会造成的辐射量",希佩尔说,"担心这对子孙后代的遗传影响"

"正是从这件事开始,他从一名原子弹设计师开始向持不同政见者转变。"

就在准备开始进行试验之前,帮助炸弹实现巨大破坏力的铀层被铅层替代了,这消弱了核反应的强度。

苏联人建造了如此强大的武器,他们自己也不愿意对其进行能力饱和试验。这还只是这个毁灭性装置的问题之一。

运输苏联核武器的图-95轰炸机在设计时只是用来运输轻的多的武器。沙皇炸弹体型巨大,无法被安装在导弹上。质量过重,设计来运输它的飞机无法装载那么多的燃油来把它运送到目的地。此外,如果以当初预想的威力来试验炸弹,飞机也只能是有去无回。

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Image caption 爆炸的威力促使核物理学院安德烈·萨哈罗夫(Andrei Sakharov)抵制核武器。(图片来源: Science Photo Library)

即便考虑使用核武器,它的威力也过于强大了,科伊尔说,他现在是位于华盛顿的智库武器控制和不扩散中心(Center for Arms Control and Non-Proliferation)的核心成员。"如果你不想摧毁一座巨大的城市,你就找不到它的用武之地,"科伊尔说,"很简单,它太强大了,无法使用。"

冯·希佩尔(Von Hippel)对此表示赞同。"这些东西(大型自由落体式核武器)的设计初衷是为了帮助你想在偏离目标一英里之远也能摧毁目标,你也能做到。后来事物在朝不同的方向发展——即通过增加导弹精准度和携带多弹头实现。"

沙皇炸弹在其它方面还造成了影响,冯·希佩尔认为,这一次核试验的规模是此前所有大气层核试验总和的20%。正是对这种核试的担忧加速了在1963年通过禁止大气层核试验条约。冯·希佩尔说,萨哈罗夫尤其担心排放到大气中的放射性碳-14,它是一种半衰期特别长的同位素。"它部分地被大气中的矿物燃料碳所稀释,从而降低了影响,"希佩尔说。

萨哈罗夫担心,比这颗试验炸弹还要大的炸弹的破坏力无法象沙皇炸弹那样被自身的冲击波抵消,这将造成全球性影响,将有毒物质扩散至整个地球。

萨哈罗夫是1963年通过的部分禁止核试验条约的积极推动者。他公开批评核扩散和20世纪60年代晚期的反导弹防御系统。他担心,这将刺激新一轮核武器竞赛。他越来越被苏联政府所排斥,继而成为一名反对压迫的持不同政见者。1975年,他被授予诺贝尔和平奖,被称为"人类的良知",冯·希佩尔说。

沙皇炸弹似乎造成了一种完全不同的影响。

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