W71 (核弹头)
W71核弹头是美国的一款热核弹头，由位于加州的劳伦斯利佛摩国家实验室研发，并部署在LIM-49导弹上，是卫兵(英语: Safeguard Program)的一环，反弹道导弹防御系统曾在1970年代在美国短暂地部署。
W71的设计用以在远程拦截来袭的敌军弹头，约距离发射点450英里(720 km)。拦截在如此高的高度进行，与几乎没有空气的近地轨道相当。在这个高度下，核爆炸所产生的X射线可以摧毁10英里(16 km)内来袭的重返大气层载具，这使得引导导弹所需精度较早期的小于1,000 尺(300 m)的设计致命范围要简单得多。[1]
W71的爆炸当量约为500万吨(21 PJ)。弹头的包装大致是一个圆柱体，直径为42英寸(1.1 m)，长101英寸(2.6 m)。完整弹头重约2,850磅(1,290 kg)。[2]
W71在爆炸时产生大量的X射线，并且需要将它的碎片和核裂变输出降至最低，以减少裂变产物和碎片对反弹道导弹雷达系统造成的雷达屏蔽(英语: Radar blackout)效应。[1][3]
设计
[编辑]W71 的设计出现于1960年代中期，是在1963年签定《部分禁止核试验条约》之前进行的早期高空核试验的研究结果。大量的核试验，特别是1962年的鱼碗行动(英语: Operation Fishbowl)，显示了先前大量被低估、知之甚少的影响。其中便是在核爆炸期间产生的X射线的行为。X射线往往倾向在低空的几十米范围内的大气反应。在高空，由于缺乏大气和X射线反应，X射线的平均自由径可能在几十公里左右。[4]
这显示了一种当敌人的核重返大气层载具仍在距离目标十分远时，攻击其的新方法。X射线轰击敌人的弹头的最外层，X射线通过迅速加热一层薄薄外层物料，和弹头反应，这产生的冲击波会导致重返大气层载具外部的防热盾材料分离或剥落。重返大气层载具会在重返的过程中解体。[5]这种攻击的主要优点是其攻击距离十分长，长达30 km，它覆盖了包含弹头的大部分威胁管(英语: Threat tube，杀伤带)以及其伴随而来的各种雷达诱饵和杂波材料。以前的反弹道导弹需接近至敌方弹头800呎(240 m)内，才能通过中子加热以破坏敌方弹头。[4]
1965年 3月，贝尔实验室收到了一份合同，开始改装早期的LIM-49奈基-宙斯导弹，以延长其射程。最终形成了Zeus EX或DM-15X2，它使用原始宙斯导弹的第一节作为第二节，以及为新的第一节以提供更远的射程。该设计在1967年1月被重新命名为Spartan，保留了最初的LIM-49的名称。新型导弹的试验在1970年4月从Meck岛开始，是瓜加林环礁试验场的一部分，该试验场是为测试早期的奈基-宙斯系统而设立的。因为意识到需要快速部署系统，团队采用“一次做好”的方法，将原始测试中的导弹设计为生产型号。[4]
供Spartan用的弹头是由劳伦斯利佛摩国家实验室设计，以先前在犁铧计划中获取的经验设计。高空核爆炸的缺点是会产生大量电子干扰讯号，并且会形成一种称为核屏蔽(英语: nuclear blackout)的效应，这会使大面积的雷达失灵。其中一些影响是因为裂变产物碎片在核爆炸的过程中释放而造成的，因此小心地将炸弹设计为“干净”以减少这影响。犁铧计划先前曾探索过设计这种干净炸弹，作为将核爆炸物用于民用的一部分，其中必须尽量减少长寿命放射性核素的产生。
为了尽可能减少产生的X射线，W71据报使用了一个黄金包覆融合芯，[来源请求]而不是通常使用了贫铀或铅包覆融合芯。里衬通常的主要目的是当初级组件爆炸，并触发次级组件时在炸弹的外壳内捕获X射线能量。为了达到这个目的，几乎任何高原子序的金属都可以使用，贫铀被最常使用，因为在次级过程中释放的中子可导致贫铀发生裂变，并释放大量能量。其中，爆炸能量的增长并不会造成任何影响，因为高空核爆炸四周的大气十分稀薄，甚至没有大气来传递这能量，所以这个反应并没有什么价值。使用黄金可以最大程度增加产生的X射线，因为黄金有效率地辐射热X射线(参见: 莫塞莱定律)。[6]这种在加热时，有效释放X射线的性质与国家点火设施等惯性约束聚变实验使用镀金靶材的原因相同。在国会关于可能拆解W71的证词中，美国能源部的一名官员将这种弹头称为“一座金矿”。[7]
在2008年，美国能源部的解密文件指，W71的放射外壳包含钍。[8]
杀伤力
[编辑]在良好条件下，W71核弹头的大气层外杀伤半径为30英里(48 km)，[9]尽管后来据说它对“软”目标的杀伤半径为12英里(19 km)，对硬化弹头只有4英里(6.4 km)。[10]
生产与服役历史
[编辑]在1974至1975年间生产了30-39枚核弹头。[11]这些武器投入使用，但它服役不久后便在1975年被立即停止使用，并保存至1992年它们被拆解。W71 Spartan和卫兵十分短的服役时间，被认为很大程度上随着苏联进攻性多目标重返大气层载具(Multiple independent re-entry vehicles, MIRV)弹头的发展过时有关，它与MRVs(Multiple re-entry vehicles)不同，一旦它们抵达太空，每个弹头之间可以产生相当大的间距，因此需要至少发射一枚LIM-49导弹来拦截每枚MIRV弹头。然而致命的是，由于每枚LIM-49导弹的价钱大概和敌方的洲际弹道导弹的价钱相同，敌方可以通过带有多目标重返大气层载具弹头的洲际弹道导弹来简单地克制反弹道导弹系统。
参见
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 W71. Globalsecurity.org. [2022-04-15]. （原始内容存档于2021-08-25）.
… the design of the warhead for Spartan, the interceptor used in the upper tier of the U.S. Safeguard Anti-Ballistic Missile (ABM) system. Spartan missiles were to engage clouds of reentry vehicles and decoys above the atmosphere and destroy incoming warheads with a burst of high- energy x rays. … The Spartan warhead had high yield, produced copious amounts of x rays, and minimized fission output and debris to prevent blackout of ABM radar systems. Livermore also developed and first tested the warhead technology for the second-tier interceptor, the Sprint missile.
- ^ Complete List of All U.S. Nuclear Weapons. nuclearweaponarchive.org. 14 October 2006 [June 6, 2007].
- ^ Accomplishments in the 1970s: Lawrence Livermore National Laboratory. [2006-10-09]. （原始内容存档于2005-02-17）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 ABM Research and Development at Bell Laboratories, Project History (PDF) (报告). Bell Labs. October 1975 [2022-04-16]. （原始内容 (PDF)存档于2016-03-03）.
- ^ Garwin, Richard; Bethe, Hans. Anti-Ballistic-Missile Systems (PDF). Scientific American. Vol. 218 no. 3. March 1968: 21–31 [13 December 2014]. Bibcode:1968SciAm.218c..21G. doi:10.1038/scientificamerican0368-21. （原始内容 (PDF)存档于2021-06-23）.
- ^ Sublette, Carey. 4.4 Elements of Thermonuclear Weapon Design – 4.4.5.4.1 "Clean" Non-Fissile Tampers. Nuclear Weapons Frequently Asked Questions –通过Nuclear Weapons Archive.
- ^ Schwartz, Stephen. Atomic Audit: The Costs and Consequences of U.S. Nuclear Weapons Since 1940. Brookings Institution. 2011: 332 [2022-04-18]. ISBN 9780815722946. （原始内容存档于2022-04-18）.
- ^ Classification Bulletin WNP-118 (PDF). U.S. Department of Energy. March 12, 2008 [2022-04-18]. （原始内容 (PDF)存档于2022-02-20）.
- ^ Bennett, M. Todd (编). National Security Policy, 1969–1972 (PDF). Foreign Relations of the United States XXXIV. 2011: 41 [2022-04-19]. （原始内容 (PDF)存档于2021-11-18）.
- ^ Bennett 2011，第54页.
- ^ Wm. Robert Johnston, "Multimegaton Weapons" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, 6 April 2009.
外部链接
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