物理科普:傷人不傷物?“最溫柔的核武器”中子彈是如何做到的?
發(fā)布時間:2021-09-30
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在眾多的影視作品中,對核彈的描寫往往是一朵蘑菇云沖天而起,沖擊波隨之而來,在3D效果的疊加下,甚至能給現(xiàn)場觀眾帶來極大的視覺沖擊。

圖源:pixabay

然而,有一種核彈,它的爆炸效果看起來“平平無奇”,但是一旦說起,卻總是能讓人為之色變。它就是世界上“最溫柔的核彈”——中子彈,誕生于冷戰(zhàn)時代,是一種低當(dāng)量戰(zhàn)術(shù)核武器。自研制至今,還未應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)。

美國W79型中子彈示意圖

圖源:公眾號星辰大海路上的種花家


與傳統(tǒng)核武器主要利用爆炸產(chǎn)生的核輻射、光輻射、高溫及沖擊波等來進(jìn)行殺傷破壞不同,它主要利用產(chǎn)生的具有高穿透力的中子流輻射對敵方人員進(jìn)行傷害,釋放的沖擊波、熱輻射等都較小。

因此,在使用過程中,只有敵人會遭到傷害,而其所在建筑物、坦克和大炮等,相比之下可以說是“毫發(fā)無傷”。今天,我們就來了解下這件“傷人于無形”的核武器。

01

中子彈是什么?

1988年,中國首顆中子彈研制成功,并進(jìn)行了爆炸試驗(yàn)。自此以后,中國正式掌握了第三代核武器的設(shè)計(jì)及研制能力。這是中國戰(zhàn)略核武器與戰(zhàn)術(shù)核武器相結(jié)合的重要體現(xiàn),中子彈也成為了我國國防建設(shè)中非常重要的震懾武器。

中子彈,實(shí)際上是“增強(qiáng)輻射武器”(enhanced radiation weapon,ERW)的通俗說法,嚴(yán)格意義上來說它是氫彈的一種,但與前輩相比,兩者仍具有較大的區(qū)別。物理課上學(xué)過,氫彈的原理是利用氫同位素的聚變反應(yīng)釋放能量進(jìn)行殺傷,其TNT當(dāng)量是原子彈的上百倍,達(dá)到千萬噸級。

中子彈剖面示意圖

圖源:薩沙講史堂

但中子彈卻有所不同,在氫彈中,它看起來很微型,TNT當(dāng)量甚至要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通氫彈,產(chǎn)生的熱量與沖擊波也較小,但是它的輻射能力相對強(qiáng)力許多。


TNT當(dāng)量指核彈釋放能量相當(dāng)于多少噸的TNT(Trinitrotoluene,2,4,6-三硝基甲苯)炸藥所釋放的能量。比如,美軍在廣島扔下的原子彈“小男孩”,其TNT當(dāng)量為1.5萬噸,就是說這枚原子彈產(chǎn)生的能量跟1.5萬噸TNT炸藥爆炸的能量相同。

兩者之所以產(chǎn)生如此大的區(qū)別,是因?yàn)橹凶訌棽捎昧溯椛湓鰪?qiáng)設(shè)計(jì)。

一般來說,普通的氫彈表面使用的是貧鈾外殼,中子彈將這層外殼換成了鈹元素外殼。貧鈾外殼能夠吸收爆炸產(chǎn)生的中子,使自身成為輻射物,而鈹元素能夠反射并釋放中子,使爆炸產(chǎn)生的輻射得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

鈹9在一個中子的轟擊下會產(chǎn)生兩個氦4和兩個中子

圖源:公眾號星辰大海路上的種花家

鈹元素釋放中子的過程

圖源:蘇蘇蘇霍伊

因而,盡管中子彈TNT當(dāng)量不大,產(chǎn)生的沖擊波也相對有限,但是它在爆炸瞬間能產(chǎn)生巨大的中子輻射。

02

如何做到“傷人不越貨”?

在這種情況下,中子彈的特點(diǎn)就完全體現(xiàn)了出來。一方面,由于沖擊波有限,中子彈很難完全摧毀建筑和裝甲車輛,不會造成摧枯拉朽的破壞。

而另一方面,中子的穿透力非常強(qiáng),一旦處于中子彈殺傷范圍內(nèi),無論是躲在建筑物內(nèi)部或者裝甲車內(nèi)部,相關(guān)人員都無法擺脫中子的輻射。因?yàn)橹凶颖旧聿粠щ?,被發(fā)射出來以后,它可以不受外界電場作用的影響,連300mm厚度的鋼板都可以穿透。

美軍中子彈測試

圖源:公眾號空軍之翼

但是,當(dāng)中子穿過人體時,它卻能夠使人體的細(xì)胞組織發(fā)生異變,導(dǎo)致細(xì)胞核被破壞,人體組織壞死,嚴(yán)重的話幾個小時就會直接死亡。因此,中子彈爆炸對建筑、設(shè)施產(chǎn)生的影響不大,但是卻會對人體造成毀滅性傷害。

硼酸聚乙烯材料,可用于中子的防護(hù)

圖源:《兵器知識》

由此可見,中子彈是一種將“天賦點(diǎn)”全部點(diǎn)在了中子輻射上的核武器。這種設(shè)計(jì)是怎么來的呢?結(jié)合當(dāng)時的具體時代背景,我們便可略窺一二。

03

中子彈研制緣起

冷戰(zhàn)時期,美蘇兩國展開了軍備競賽,并且在多個地區(qū)發(fā)動了代理人戰(zhàn)爭。盡管如此,兩國對原子彈、氫彈的使用卻持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。原因在于,一旦一方使用了核武器,不僅會對環(huán)境產(chǎn)生重大影響,還會對普通民眾造成巨大殺傷。如果另一方也開展核反擊,那么全世界就將陷入核戰(zhàn)爭的深淵中。因此,盡管當(dāng)時雙方發(fā)展的核武器數(shù)量眾多,但用于實(shí)戰(zhàn)的可能性并不大。

塞姆·科恩,美國中子彈之父

圖源:sohu.com

在這種情況下,蘇聯(lián)提出了一個新的理論——核武器升級理論。言下之意,就是使用一些可以控制殺傷范圍的戰(zhàn)術(shù)核武器,并且僅用于打擊軍事目標(biāo)。

在這種理論的指導(dǎo)下,美國人后來居上,首先研發(fā)出了中子彈這么一種當(dāng)量小、更環(huán)保的核武器。美國人對于中子彈的使用也有自己的考慮,歐洲長期面臨蘇聯(lián)裝甲集群的威脅,這種以中子輻射為殺傷手段的戰(zhàn)術(shù)核武器正好可以對付蘇聯(lián)的裝甲集群。一旦蘇聯(lián)的坦克長驅(qū)直入,中子彈可以對其產(chǎn)生毀滅性的打擊!

而最重要的一點(diǎn)是,由于中子彈的輻射只存在爆炸瞬間,不產(chǎn)生長期輻射物,對歐洲本土環(huán)境的傷害可以被降到最低。

前蘇聯(lián)舉行的“西方-81”軍演,以北約為假想敵

圖源:公眾號?;甏L軍武速遞

可以說,相對于使用沖擊波、熱輻射作為主要?dú)侄蔚脑訌棥鋸椂?,中子彈被用于常?guī)戰(zhàn)爭的可能性更大,其當(dāng)量小、環(huán)境危害低,被稱為“最溫柔的核武器”。但是,大家可不能被這名頭迷惑,以為中子彈真“溫柔”。如果大家看過有關(guān)廣島長崎或者切爾若貝利的紀(jì)錄片,就會知道在輻射影響下,人類將承受巨大且持久的傷害。



作者:雷緒,資深軍事愛好者,航天從業(yè)人士

編輯:一人白

科學(xué)審核:?馬枊,西北工業(yè)大學(xué)博士畢業(yè),上海機(jī)電工程研究所,20年相關(guān)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)


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