Friday 29 May 2015

一颗核弹的破坏性有多大?

最简单的回答是“一颗核弹可以毁灭一个像北京、上海或香港这样的大型城市”,接下来我们要论的是不那么简单的答案:如果你是在编制核武器打击方案,目标是一座大城市,一颗核弹够用吗?


在核战略研究的术语中,所讨论这种的打击叫做“打击社会财富(counter-value attack)”,与其对应的叫“打击军事力量(counter-force attack)”,因为我们讨论的是核武器对城市的摧毁力,所以是前者。在正式开始前,有几点必须要澄清一下
1,核爆炸的高度很重要,一般来说触地爆炸式用来对付加固目标/点目标的,空爆是用来对付软目标/面目标的。
2,对于不同当量的核武器,可以选择一个“最优核爆炸高度”(optimum height of burst)来最大化某冲击波压力水平(比如说针对1.5万吨当量的广岛“小男孩”,我们想让某psi的压力面积最大,则可以选一个相应的高度;美军1945年选了580米左右的爆炸高度,这个高度是9psi,10psi的最佳爆高)
3,如果高度足够高,则核爆炸的火球不会吸入大量地面尘土,则其放射性沉降(辐射落尘,fallout)的程度可以忽略不计(因为轻小粒子最后沉降下来时放射性已经大大衰减)。如果火球触地,则会有大量的放射产物以大体积粒子的形式,在短时间内飘落。(触地核爆炸自然会形成很大的放射性沉降)
4,1945年8月对广岛和长崎的两颗原子弹(2万吨当量左右),在当年年底就造成了共计21万人的死亡。值得注意的是,广岛和长崎的核打击都是采用了空爆的形式,所以基本没有本地辐射落尘(local fallout)。

接下来要澄清的问题是关于关键词“破坏性”和“毁灭”,如何定义它们呢?先来定义“破坏性”,也就是核爆炸的杀伤机制。在核武器瞄准与打击方案制定中,已知的途径有以下几种。
1,瞬时摧毁与杀伤:冲击波。

但是冲击波超压(单位是我们这里为了方便用NUKEMAP,统一用psi)的值取多少才合适呢?一般在使用冲击波超压来做杀伤面积指标时,人员的死伤已经不是很重要,建筑物与基础设施的直接摧毁才是关键。不管如何,对于这个值,众说纷纭。
比如说1979年技术评估办公室(Office of Technology Assessment )的报告《核战争的效应The Effects of Nuclear War》 里面取的是5psi以上(50%死亡),而12psi以上则是近100%死亡。注意,这里指的是城市环境中的楼房倒塌,进而导致人员伤亡;直接使用冲击波在空旷平地进行人员杀伤需要30psi左右。


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