科学,是一项激情万丈的事业。
美国加利福尼亚州伯克利,坐落着一所古典又现代、世界闻名的大学——加州大学伯克利分校。它不但是梦想批发商,也是诺贝尔奖批发商,曾有72 位教授、研究员和校友获得诺贝尔奖。伯克利大学与美国能源部共同管理3个国家实验室:洛斯·阿拉莫斯国家实验室、劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和伯克利国家实验室。
伯克利大学的座右铭是:让思想闪耀!第二次世界大战期间,物理学家罗伯特·奥本海默担任“曼哈顿”计划的科学部主任,开发出了世界上第一颗原子弹,成为“原子弹之父”;爱德华·泰勒教授研制出世界上第一颗氢弹,被誉为“氢弹之父”。
1941年2月23日,伯克利大学的格伦·西奥多·西博格、埃德温·麦克米伦等4 位教授利用回旋加速器,以氘核撞击铀-238,首度成功地以物理方法人工得到钚-239 元素。这是一项重大的科学发现和成就。
钚-239 的原子核可以在慢速热中子撞击下产生核裂变,释放出大量能量、γ 射线以及中子辐射,急剧形成链式反应。开始,科学家们以为发现了一种自然界没有的元素。不久,科学家在自然界中也找到了微量的钚。
怒从心头起,恶向胆边生。“原子弹之父”奥本海默痛恨战争,但又热衷于研制原子弹。他仿佛是个不食人间烟火的神仙,整天不是叼着大烟斗,就是咬着大雪茄。他不看报纸,不听收音机,更不看电影,把聪明都用在天文学、量子动力学方面,思想已经进入宇宙射线、原子核和基本粒子里了。奥本海默研究内爆式核武器进入走火入魔的地步。
科学,离不开艺术。奥本海默很死板,但他的一个学生很机灵。他叫罗伯特·瑟比尔,个子矮小,戴着一副金丝眼镜,性格与老师大不一样。他不但是一位博士和科学家,还很有想象力,更喜欢达希尔·哈米特的侦探小说和电影。
当奥本海默兴致勃勃地说起什么“枪式核武器”,什么“内爆式核武器”,瑟比尔认为老师太抽象、很啰唆和麻烦。当看到枪式核武器和内爆式核武器的设计形状,瑟比尔马上想为它们取个艺术而形象的名字,好听又好叫,还保密。
1930年代,美国侦探小说家达希尔·哈米特创作了5 部侦探小说,其中《瘦子》《马耳他猎鹰》和《玻璃钥匙》拍成了电影。1934年,电影《瘦子》上演,情节跌宕起伏,扑朔迷离,扣人心弦。当看到枪式核武器是一个又瘦又长的造型,瑟比尔就以电影《瘦子》里的“瘦子”命名枪式核武器。
在《马耳他猎鹰》中,美国演员伊利沙·库克扮演了一个小男孩。他那“贼”的小角色,将美国电影史上最伟大的男明星之一汉弗莱·鲍嘉衬托得更加英俊潇洒。机智灵活的小男孩形象给观众留下了深刻印象。瑟比尔以“小男孩”命名第一颗铀原子弹。
英国有一个演员,名叫西德尼·格林斯垂特。他肥头大耳,又矮又胖,肚子特别鼓。他技艺超群,演出了20多部电影。瑟比尔就以西德尼的胖子形象命名内爆式核武器为“胖子”。
“胖子”原子弹俯视图
“胖子”原子弹左视图
“胖子”原子弹右视图
“胖子”原子弹后视图
“胖子”原子弹前视图
“胖子”原子弹属于钚弹,大大的头部,细细的后部,还有一个四四方方的尾巴,看起来就是一个小胖子。它重4 670千克,长3.3米,直径1.5米,钚弹重量6.2千克,相当于21 000 吨TNT 当量。位于汉福德的核反应堆工厂合成了钚弹。(www.xing528.com)
“胖子”原子弹还未造好,美国空军武器专家就发愁了:怎么样运送这么重的原子弹?投弹后怎样精准命中目标?“胖子”原子弹的重量和大小约束了飞机。盟军能够携带“胖子”的飞机只有英国的“兰开斯特”轰炸机和美国B-29“超级空中堡垒”轰炸机,而B-29 是首选。B-29 轰炸机可装载炸弹的最大长度为3.4米,宽度1.5米,重量9 100千克。
科学,离不开想象力。1944年3月,由于“胖子”炸弹太重,美国空军改装了B-29 轰炸机,并开始投弹试验。高速照片显示,B-29 轰炸机在重量的压力下机身发抖,较难平衡,特别是害怕炸弹在飞机上滚动。美国空军飞行专家在机舱内布置了各种稳定箱、固定装置,平衡重量分布,飞机果然稳定了。
炸弹专家发现:“胖子”空投后,尾翼折叠,方向失控,导致不稳定的下降。一位来自加利福尼亚州的炸弹专家说:“根据形状和空气动力学原理,应该在炸弹尾部安装一个特殊的控制飞翼。”炸弹专家专门设计了一个四方形的稳定尾翼——立体尾箱。
炸弹专家称这种铝合金降落伞为“加利福尼亚”降落伞。这种量身定制的立体尾箱以5.1 毫米厚的铝片制成,焊接在“胖子”的尾部。“加利福尼亚”降落伞还真神了。在早期的投弹试验中,“胖子”在大约566米高度投弹,平均一半错过目标。6月,“胖子”乘坐“加利福尼亚”降落伞,消除了投弹后的持续摆动,投弹变得非常稳定、更加精准。
“胖子”原子弹与“小男孩”原子弹完全不一样。“胖子”钚弹采用钚-239,“小男孩”铀弹采用铀-235;“胖子”是内爆式核弹,“小男孩”是枪式核弹;“胖子”仅装入6.2千克钚弹,“小男孩”装载了64千克铀-235 浓缩铀;“胖子”爆炸为2.1万吨TNT 当量,“小男孩”仅为1.6万吨TNT 当量。两颗原子弹相比,最大的区别是“胖子”威力更强大、更有效、更复杂,但更安全可靠。
知识卡
钚-239
钚的家族主要有钚-238、钚-239、钚-240、钚-241、钚-242 等。钚-239 和钚-241 都易于核裂变。钚最重要的同位素为钚-239,半衰期为24 110年。
钚本身是银白色,但在空气中氧化失去光泽,变为深灰色
“胖子”原子弹结构图
万事俱备,只欠东风;大功告成,只等轰炸。“胖子”原子弹只经过理论计算和测试,没有经过爆炸试验和彩排就被送上战场。当奥本海默、洛斯·阿拉莫斯国家实验室和伯克利大学的研究人员手里捏着一把汗的时候,好消息传来:1945年8月9日,“胖子”原子弹投向日本长崎市,爆炸成功。
二战后的1946年,美军执行“十字路口”计划,在比基尼环礁进行核试验,2 颗“胖子”原子弹引爆。1945~1949年,美军共制造了120 颗“胖子”原子弹。1949年开始,美军建造了550 颗威力更大的“马克-4”原子弹。1950年,曾经称霸地球的“胖子”原子弹全体退役。
知识卡
内爆式核武器
内爆式核武器,是一种内装钚-239 核芯的核弹。它用铀-238 做成金属外壳,中间一层是化学炸药,再里面一层是反射层,中间就是钚-239核芯的核弹。当炸药爆炸产生爆轰力,反射层向内挤压临界状态的钚核,球面冲击波压缩钚核芯,快速增大密度,瞬间达到超临界状态,激发链式反应。中子点火产生核裂变,核弹爆炸了。
内爆式核武器结构
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。