现代武器中威力最大的武器无疑是核弹,据说这种是最不应该出现在人类世界中的武器,使得人类在历史上首次拥有了毁灭自身的能力,在全球仍然动荡、“疯子”领导频出的时代里,核武器无疑是一个“超级定时炸弹”!
70多年前的十字路口行动:核弹究竟能不能摧毁航母战斗群?
用核弹来轰航母这种经常在军迷口中流传,一枚核弹直接摧毁整个航母战斗群这种可能性当然存在,比如前苏联曾经实际当量达5800万吨的沙皇炸弹,但在氢弹被制造出来以前,美国人还真的用原子弹轰过航母战斗群!
1946年美国在比基尼环礁的十字路口行动就是这样一次实弹试爆行为,它总共有两次,又一次是代号Able的空中核爆测试和代号Baker的水下核爆测试。
1、Able空中核爆测试
1946年7月1日上午9时,原计划是一架B-29轰炸机在内华达号战列舰上空投下一枚2.3万吨当量的吉尔达核弹,结果却偏离目标,在吉列姆号海军运输舰上空160米处爆炸了,当时的舰艇分布及沉没如下图:
原子弹空爆后
圆圈大约为1千米范围,起爆高度160米,应该基本都沉了吧!但事实上只有编号为1、4、5、6、9的舰艇沉没!分布距离如下图:
是不是有点小失望?那么来看看被重创的船只又有哪些呢?
很多在1千米范围内,只要是船头或者船尾对着爆心方向的,基本都幸存了,而横着爆心方向的,基本都当场“去世”,而在562米、570米的内华达和阿肯色号只是重创,2071米外的萨拉托加号航母也是重创,但却并非冲击波引起,而是核爆引发的大火和弹药殉爆。
萨拉托加号航母
在910米处曾经偷袭珍珠港的长门号居然连重创都没有,甚至发动主机即可将其开走!是不是很失望?空爆核弹的威力其实并不是很大!
长门号战列舰
2、Baker水下核爆测试
Baker水下核爆测试使用的是当量为2.1万吨核弹,在登陆舰(LSM-60)下水深约27米处,海床深度为55米,位于整个靶舰区中央,引爆后LSM-60登陆舰没有留下任何可辨认残骸,其它有八艘军舰在核爆后沉没。
Baker核弹引爆后4毫秒
水下核爆要比大气层中核爆效率高得多,在Baker水下核爆测试总共有10艘沉没,如下图:
第二次水下核爆时长门号终于挂了,除了长门号以外,还有萨拉托加号航母以及欧根亲王与阿肯色号战列舰,最远沉没的距离是1600米以外,一个同样的问题,横向朝着爆心的受损特别严重,换句话说,假如在核爆时纵向对着爆心,那么大概率就能幸存!
Baker核弹引爆5秒后
不过有个比较有说服力的数据,合适深度的水下爆炸威力更大,因为在空中核爆时有35%的动物死亡,而在水下爆炸时,动物死亡率几乎100%!
好莱坞大片《美国刺客》的片尾就有一个核弹爆炸,第六航母战斗群几乎全军覆没的场景,就影片中主人公在快艇上看不到航母战斗群,似乎相距数十千米,但从卫星图中的比例来看却距离并不是很遥远,大约只有3-5千米!
而从剧中的设定来看,似乎是一枚背包型的核弹,它的爆炸威力大约只有数千吨当量,按理来说在数千米范围确实可以对横向运动航母战斗群造成比较大的伤害,但令人意外的是为何不指挥航母战斗群转向爆心呢,那种状态下伤害最低!
一般航母战斗群分布范围数数十千米到不等,如果反潜驱护前出外围,那么可能范围会更大,一颗核弹想要毁灭航母战斗群是不可能的,但毁伤航母绝对没问题,前提是要将氢弹准确送达航母数千米范围内,而我国在运动目标跟踪方面的技术有独到之处!
核弹的威力为什么会有那么大?
十字路行动中的核弹只是一枚威力约为2.3万吨的原子弹而已,在水下27米处的爆炸威力居然要比空爆更强大,也许这堵水墙的威力也不可小觑,但有一点可以肯定的是,水能增加核弹的威力,也能削弱核弹威力,假如这枚2.3万吨的核弹丢到马里亚纳海沟底部,估计也就冒一大泡而已!
核弹其实有两种,一种原子弹,另一种是氢弹,两者原理相反并且威力也大相径庭,前者原子弹威力最大也不超过30万吨TNT当量,因为成本太高,效率太低而被“联合国五常”淘汰,反而威力更大的氢弹成本更低,为什么会有如此差别?除了“五常”外其他国家为什么不研制这种成本低但威力更大的氢弹?
原子弹为何威力不大,成本反而更高?
原子弹使用的是裂变材料铀-235或者钚-239,前者在铀矿中提取的铀中含量只有0.72%左右,而且分离很困难,因此铀-235的生产过程非常繁琐,而钚-239需要通过裂变堆生产,因此两者成本都居高不下!
需要临界质量、裂变效率差
原子弹中的铀-235是快中子撞击裂变,中子能级很高,但原子核之间存在太大的间隙,因此必须有足够多的数量才能保证快中子撞击到原子核发生裂变。而这个足够多的数量就是裂变材料的临界质量,铀-235的临界质量大约是52千克,钚-239的临界质量是10千克,因此裂变材料有一个下限,不过用中子反射材料可以让临界质量降低!
由于临界质量的存在,因此也导致裂变材料存放时必须分开,所以才会有内爆式和枪式两种起爆结构,平时分开存放的块状核材料,在起爆瞬间合在一起,然后快中子发生器发出的中子撞击裂变材料,引发裂变。
但仍然存在一个问题,裂变发生时,会产生巨大的能量,因此材料之间的间距会扩大散开,中子撞击裂变时的可能会在某个时刻后再也无法形成链式反应,因为核材料被炸碎了,所以这个裂变弹的当量无法无限提高,裂变效率最多也就20%左右!
30万吨当量的原子弹大约需要15千克核材料(铀或者钚都差不多),那么需要75千克的核装药,铀-235大约需要2000-3000元/克,钚则需要2万元一克,各位可以想象一下,这核弹实在是太贵了,就算用铀也要上亿元一颗,谁特么用得起?
氢弹用原子弹引爆,但成本却更低
氢弹的原理是氘氚聚变,这个条件是原子弹引爆给予的,氘就是重水中的“氢”,成本很低,氚可以用氘化锂-6在原子弹引爆时的中子流中生成氚,而氘化锂-6受热分解成氘,完美解决了氘和氚的来历,并且作为扳机的原子弹就像引信一样,不需要大当量,入门级即可!
因此越大的氢弹,单位当量的成本就会越低!就像引爆炸药的雷管要几块钱一根,但你就算是放上100节TNT炸药,也只需要一根雷管,但如果要达到100节TNT炸药的威力,那么雷管的成本可能超过小几万了,你觉得哪个成本更低?
只是很可惜,氢弹构型十分复杂,因为引爆氢弹的不是高温高压,而是X射线和伽马射线对聚变材料的压缩,真正突破这个原理的构型只有两个,一个是T-U构型,另一个就是我国的于敏构型,当年那人工直接计算出这个模型,而现代全球那么多国家,还有那么牛逼的计算机,还是算不出氢弹的构型,当年的科学家实在是太猛了,在此缅怀下两弹一星的功勋科学家们!