有人对美食美景不感兴趣,却对原子、中子、光子感兴趣。有人对美女娇妻不感兴趣,却对铀裂变和氢聚变非常痴迷。他们聪明绝顶、满腹经纶,却赞美核武器的威力。他们文质彬彬、举止优雅,却憧憬核爆炸的光芒。他们就是美国的氢弹专家——泰勒、乌拉姆和诺依曼。
1951年,泰勒和乌拉姆这两个“老外”向美国政府提出一个大胆而科学的设想:“当原子在高温高压下,发生铀裂变反应,生成较重的核聚变,激发氢聚变,释放出巨大的能量。”“嗯哼,我知道了。这是一种更大的原子弹。”“不,它比原子弹威力更大。这种核武器用氢元素作燃料,应该叫氢弹。”
波兰裔美国数学家斯塔尼斯拉夫·乌拉姆
匈牙利裔美国应用数学家、物理学家约翰·诺依曼
泰勒说:“点燃铀燃料,就如点燃一堆干柴;点燃氢燃料,如同点燃一堆钢铁。”氢弹的热核燃料主要是“氘”“氚”和“氘化锂-6”同位素。这些同位素很难点燃引爆,必须达到4 000多万摄氏度的极高温度。1951年,爱德华·泰勒和斯坦尼斯拉夫·乌拉姆提出了一个氢弹引爆设计方案,称为“泰勒-乌拉姆”设计方案,又称为“压缩-反射冲击”法。这个方案成为世界上绝大部分氢弹的设计方案。
这时,第三个老外,又是匈牙利人——诺依曼提出氢弹爆炸方法。核物理学家提出了许多引爆方案,主要有3 种:“辐射压力”法,“泡沫等离子压力”法,“压缩-反射冲击”法。美国政府十分尊重科学家的设想:既然这么厉害,那就干吧!他们四缺一,却打开了美国核武库的新大门。
1952年底,美国制订了第八个系列核试验计划,代号“常春藤”行动。在马绍尔群岛太平洋试验场埃尼威托克环礁,美国上演两次氢弹核爆炸。目的是针对苏联的核武器计划,提升美国核武器。
美国氢弹核试验场——埃尼威托克环礁。当放大照片后,可隐约看见环礁上的小坑
1952年11月1日上午,美国也是世界上第一颗氢弹——“常春藤-麦克”已经在太平洋马绍尔群岛埃尼威托克环礁的伊鲁吉拉伯岛上,即将试爆。这是乌拉姆设计的第一颗氢弹。“常春藤-麦克”是“常春藤”氢弹计划的一部分。
时间怎么这么慢呢?它会成功吗?“常春藤-麦克”氢弹长6米,直径1.8米,重量超过5 吨,乍看像个大热水壶。如果再加上笨重的液态氘罐,整个装置达3 层楼高,总重量82 吨。由于尺寸太大,重量太重,飞机、导弹根本无法运载,没有什么实战价值,不适于用作武器。
“常春藤-麦克”氢弹的目的是用于多吨级氢弹爆炸的验证,一个极其保守的实验。乌拉姆估计“常春藤-麦克”氢弹的威力在1 040万~1 200万吨TNT 当量,大约77%来自于铀的快中子裂变,还会产生大量的放射性沉降物。这时,倒计时结束!
突然,一声爆响!一个炽热火球冉冉上升,最大半径2.9~3.28千米。爆炸后数秒钟,火球已经达到它的最大尺寸,大约5.2千米宽。不到90 秒,蘑菇云上升到17千米高度。一分钟后,蘑菇云已经翻滚高达33千米高,在37千米高度稳定下来,最终形成一个直径161千米、厚32千米的大云团,笼罩整个海域,暗如黑夜。
“常春藤-麦克”氢弹首次就试验成功
“常春藤-麦克”氢弹爆炸威力达1 000万吨TNT 当量。它在伊鲁吉拉伯岛上炸开了一个1.9千米宽、50米深的火山口一样的大弹坑。冲击波激起6米多高的海浪。1个小时后,蘑菇云、蒸汽被风吹走后,直升机观测到:原来岛上的热带植物被连根拔起,吹得干干净净,如同剃刀剃过一样。
爆炸将大量污染了放射性物质的珊瑚碎片抛到远在48千米外的船只上。环礁附近被严重污染了。由于强烈集中的中子轰击,爆炸现场诞生了两种新元素:锿和镄。乌拉姆惊叹道:这简直是世界上最大的核物理实验室。
几名电影摄影师记录了“常春藤-麦克”氢弹爆炸的整个过程。摄影师说:“摄影机镜头早已安装了滤光片,如同戴上墨镜,但摄影机只拍摄到红红的一片。”录音师风趣地说道:“爆炸数秒钟后,录音设备才录到爆炸声和冲击波呼啸而过的声音。那声音,就像打雷,更像一只毛驴在你耳朵里放了一个屁。”导演更夸张:“哇呜,爆炸的味道很难闻,像烧焦的臭脚丫。”
爱德华·泰勒,也许是氢弹研制最热心的支持者。他在加利福尼亚州伯克利的实验室,第一次注意观察地震仪。当“常春藤-麦克”氢弹爆炸时,一阵冲击波从太平洋试验场穿越地球,到达实验室。(www.xing528.com)
地震仪上下剧烈跳动,记录下震级和震波等参数。泰勒激动地跳上桌子:“试验成功了!”他立即给位于洛斯·阿拉莫斯国家实验室的项目负责人伊丽莎白·格拉维斯博士拍电报:“是个男孩!”这是最早证实“常春藤-麦克”氢弹爆炸成功的消息。
世界上第一颗氢弹是爆炸成功了,可是麻烦也来了。“常春藤-麦克”氢弹用的是氢的一种同位素——液态氘,称为“湿弹”。它需要低温下存储液态氘,又大又重,远远不是一个可实际作战的武器。美国总统艾森豪威尔说:“氢弹,不是拿来玩的,而是吓唬苏联人的。请给我来几颗响亮一点的!”
爱德华·泰勒提出固体氘的“干弹”氢弹的概念,为氢弹的小型化、微型化和实用化指明了道路。美国开始“干弹”新型热核武器的生产和部署。泰勒和乌拉姆设计了一种固体的氘化锂,用于“干弹”氢弹的聚变燃料。这大大减小了体积和重量,简化了总体设计。1954年1月21日,肯尼斯·尼克尔斯少将批准“城堡”行动。“城堡”行动测试了4 颗“干弹”氢弹和2 颗“湿弹”氢弹。
1954年3月开始,美国在比基尼环礁进行了6 次“城堡”行动系列高能氢弹试验。1954年3月1日6 时,美国第一颗“干弹”——“城堡-喝彩”氢弹在马绍尔群岛比基尼环礁爆炸,相当于1 500万吨TNT 当量。
美国第三大核试验——1 100万吨级“城堡-罗密欧”氢弹试验升起的蘑菇云
“城堡-喝彩”氢弹重10.7吨,长4.56米,直径1.37米。当“城堡-喝彩”引爆后,在一秒钟内形成一个7千米的大火球。这火球在400千米外的夸贾林环礁隐约可见。爆炸留下一个直径2千米、深76米的大坑。大约一分钟,蘑菇云高达14千米,直径11千米;10 分钟时,蘑菇云高度达到了40千米,直径100千米,以每秒100米的速度扩大。
美国第二大核试验——1 350万吨级“城堡-北方佬”氢弹试验
美国第一大核试验——1 500万吨级“城堡-喝彩”氢弹爆炸
“城堡-喝彩”成为第一颗能实用的氢弹。核试验后证实,“城堡-喝彩”比原来估计的当量和威力大了3 倍。“城堡-喝彩”至今仍然是美国最大的大气核爆炸,世界五大最大核弹之一。世界上最大的核爆炸七年半后由苏联的“沙皇炸弹”创造。
“城堡-喝彩”是美国核武器的里程碑。美国总统艾森豪威尔长长地舒了一口气:“这下,我们的氢弹要炸碎苏联的窗户了。”话音刚落,他又皱起了眉头:苏联的第一颗氢弹何时爆炸?
1954年4月26日,“城堡-联盟”混合锂浓缩铀氢弹在马绍尔群岛比基尼环礁爆炸。当时,混合锂浓缩铀是非常昂贵和稀缺的
1956年5月21日,美国第一颗机载氢弹在比基尼环礁爆炸
知识卡
核聚变
核聚变(Nuclear Fusion),又称为氢聚变。它是指两个质量小的氘和氚原子,在超高温和高压条件下,发生原子核互相聚变作用,生成中子、光子,释放巨大的能量和威力。核聚变与核裂变的过程相反,爆炸效果更猛烈。
核聚变过程图
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