探秘美國(guó)地下核試驗(yàn)場(chǎng)

20世紀(jì)中葉，美蘇兩個(gè)超級(jí)大國(guó)為了爭(zhēng)奪霸權(quán)，拼命擴(kuò)充核武庫(kù)，頻繁進(jìn)行地下核試驗(yàn)，今天這一切已成過(guò)去，但很多人仍然對(duì)這段歷史感興趣，本文就通過(guò)介紹美國(guó)內(nèi)華達(dá)地下核試驗(yàn)場(chǎng)的情況，帶你一探究竟。

美國(guó)的惟一

內(nèi)華達(dá)地下核試驗(yàn)場(chǎng)（簡(jiǎn)稱(chēng)NTS），位于內(nèi)華達(dá)州首府拉斯維加斯西北約150千米處，附近群山綿延，還有荒蕪沙漠，原則上屬美國(guó)空軍管轄，同時(shí)又是能源部租用地（美國(guó)核武器預(yù)算編列在能源部）。

1951年至1963年，這里被當(dāng)作美國(guó)大氣層內(nèi)核試驗(yàn)場(chǎng)。但1963年美、英、蘇三國(guó)簽署了《部分停止核試驗(yàn)條約》，除了地下核試驗(yàn)之外的一切核試驗(yàn)都被禁止，內(nèi)華達(dá)地下核試驗(yàn)場(chǎng)就成為美國(guó)本土惟一的核試驗(yàn)場(chǎng)。直到1987年，這里每年進(jìn)行十余次地下核試驗(yàn)，由能源部統(tǒng)一管理，洛斯阿拉莫斯和勞倫斯·利弗莫爾兩個(gè)軍事研究所實(shí)際操作。

內(nèi)華達(dá)地下核試驗(yàn)的方法大致可分為兩種。第一種是在垂直隧道底部引起爆炸，這稱(chēng)為“爆炸當(dāng)量（威力）開(kāi)發(fā)試驗(yàn)”，是一種傳統(tǒng)地下核試驗(yàn)手段，試驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)試各型核彈的威力或可靠性。第二種是“核影響調(diào)查試驗(yàn)”，通常是在地下挖掘向四周水平輻射的隧道，總長(zhǎng)度約10千米，在隧道內(nèi)精確控制小當(dāng)量核裝置爆炸過(guò)程，研究對(duì)核彈頭、人造衛(wèi)星或通信設(shè)施等產(chǎn)生的影響。因?yàn)樵谑艿胶斯舻那樾蜗拢@些設(shè)施易被放射線(xiàn)或電磁脈沖破壞，影響整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至威脅己方的核反擊能力，所以開(kāi)發(fā)出受到核攻擊仍能幸存的技術(shù)非常重要。

核爆瞬間

美國(guó)在內(nèi)華達(dá)地下核試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行“爆炸當(dāng)量（威力）開(kāi)發(fā)試驗(yàn)”的操作過(guò)程，已經(jīng)簡(jiǎn)略公布于世。

首先，要選好每次地下核試驗(yàn)的位置，用重達(dá)200噸的鉆巖機(jī)垂直打孔，孔徑大小則根據(jù)試驗(yàn)規(guī)模，一般為1~4米不等，深度為100～1500米不等。垂直隧道打鉆完成后，再?gòu)牡撞窟x定的爆炸點(diǎn)沿水平方向挖掘幾百米長(zhǎng)的隧道，隧道末端要安放容器，容器中放置儀器，測(cè)量核爆炸各種參數(shù)。

然后，將1個(gè)里面放著試驗(yàn)用炸藥的細(xì)長(zhǎng)鋼鐵容器吊放到垂直隧道的底部。這個(gè)鋼鐵容器內(nèi)放有2種“次臨界”裂變物質(zhì)（試驗(yàn)時(shí)會(huì)將它們“合并”，達(dá)到臨界狀態(tài)，從而引發(fā)核爆炸）。接著，從這個(gè)鋼鐵容器頂端引出很粗的絕緣電線(xiàn)到控制室，一切準(zhǔn)備就緒。在科學(xué)家的注視下，試驗(yàn)員將接通電路，之前要反復(fù)模擬。一旦電路被接通，就會(huì)發(fā)生核爆炸。

如果這時(shí)可以安然無(wú)恙地在隧道中觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)黑暗的地下不時(shí)閃爍著耀眼的光芒，能量通過(guò)核裂變反應(yīng)或者核聚變反應(yīng)，瞬間被釋放出來(lái)，同時(shí)拋出強(qiáng)烈的伽馬射線(xiàn)和X射線(xiàn)，并以近乎光速向四周散射高密度中子。核爆炸千萬(wàn)分之一秒后，核爆中心的溫度便上升到數(shù)千萬(wàn)攝氏度，壓力也隨之達(dá)到地面大氣壓的數(shù)千倍！

安放核炸藥的鋼鐵容器及周?chē)鷪?jiān)固的巖石，一眨眼工夫就會(huì)在高溫高壓下變成氣體，只需幾十分之一秒就會(huì)以驚人的壓力擴(kuò)張到巖洞外沿。當(dāng)光芒消失時(shí)，核爆中心下面巖石會(huì)出現(xiàn)1個(gè)直徑十幾米的地下空洞，如果有人能在這里觀察，會(huì)看到巖漿沸滾著、蒸發(fā)著，緩慢地流向空洞底部……

另一方面，受核爆沖擊波影響，巖洞深處會(huì)出現(xiàn)無(wú)數(shù)龜裂，同時(shí)蒸汽與放射性氣體在巨大的壓力下被“塞”進(jìn)龜裂中，還有可能向周邊引發(fā)地震波。一旦向上的地震波達(dá)到地表，大地便瞬間向空中“蹦跳”。之后，隨著壓力消逝，地面凹陷處便會(huì)形成一個(gè)火山口。

在核爆炸1分鐘后，積存在剛形成的地下空洞底部的巖漿便生成巖漿池。不過(guò)隨著周?chē)鷰r石不斷吸取爆炸產(chǎn)生的熱量，最終空洞內(nèi)巖漿的溫度會(huì)下降，并重新凝固。

以上就是當(dāng)年在內(nèi)華達(dá)沙漠進(jìn)行地下核試驗(yàn)的“瞬間”，每年十余次。

但每次地下核試驗(yàn)的規(guī)模是不一樣的，換算為高能TNT炸藥的威力，則每次相當(dāng)于1000噸至10萬(wàn)噸以上不等。通常在地下核試驗(yàn)后，垂直隧道內(nèi)會(huì)出現(xiàn)兩種情況：要么隧道內(nèi)巖石冷卻較快，停止運(yùn)動(dòng)，地表無(wú)變化；要么爆炸能量過(guò)大，巖石運(yùn)動(dòng)劇烈，地表塌陷，產(chǎn)生“人工火山口”，其直徑有時(shí)能達(dá)到200米，深20米以上，類(lèi)似的火山口在內(nèi)華達(dá)試驗(yàn)場(chǎng)上有200多個(gè)。如果通過(guò)偵察衛(wèi)星或航拍飛機(jī)發(fā)現(xiàn)內(nèi)華達(dá)沙漠產(chǎn)生了新的火山口，那么就能推斷美國(guó)又進(jìn)行了地下核試驗(yàn)。

新時(shí)代新問(wèn)題

最早的實(shí)用型氫彈全長(zhǎng)7.47米，直徑1.55米，重21噸，最大當(dāng)量為25兆噸。但是后來(lái)人們了解到，核爆炸當(dāng)量再大，大部分爆炸能量也僅向空中釋放，并未增強(qiáng)實(shí)際殺傷效果，還帶來(lái)了制造、運(yùn)輸、投送的一系列難題。隨著時(shí)代發(fā)展，核武器逐步傾向于小型化，現(xiàn)在美國(guó)核武器就已實(shí)現(xiàn)——最大的是洲際彈道導(dǎo)彈“大力神”Ⅱ型攜載的W53型氫彈彈頭，當(dāng)量為9兆噸，重量為4噸（這個(gè)當(dāng)量/重量比值是早期不可想象的）；最小的原子彈重量?jī)H25千克，為手提式，一個(gè)人就能搬運(yùn)；兩者中間還有大大小小的核炮彈、核魚(yú)雷等。

雖然20世紀(jì)90年代末，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始用計(jì)算機(jī)模擬軟件開(kāi)發(fā)新型核彈，但沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)際試爆，依然無(wú)法確認(rèn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)性能，因此美國(guó)核武器還是要到內(nèi)華達(dá)去做試驗(yàn)，而對(duì)爆炸裝置、周邊環(huán)境等復(fù)雜變量的精確控制就成為新的難題。

順便指出，地下核試驗(yàn)表面上避免了放射性物質(zhì)散布到大氣中，但它絕不可能保證完全不泄漏。事實(shí)上，如果核爆炸的威力過(guò)大，或垂直挖掘的隧道深度不夠，或地層不堅(jiān)固，就會(huì)導(dǎo)致周邊巖石土壤向核爆中心塌陷，形成巨大的地表凹陷或裂縫，而放射性氣體可以通過(guò)塌陷的巖石間的縫隙散射到地面。

例如1970年美國(guó)的一次地下核試驗(yàn)，放射性氣體飄到了加拿大境內(nèi)。1971年瑞典也檢測(cè)到前蘇聯(lián)進(jìn)行地下核試驗(yàn)時(shí)泄漏的放射性物質(zhì)。另外，20世紀(jì)80年代，盡管美國(guó)秘密進(jìn)行地下核試驗(yàn)，但前蘇聯(lián)會(huì)馬上向世界公布美國(guó)進(jìn)行地下核試驗(yàn)的消息，據(jù)稱(chēng)，前蘇聯(lián)往往就是靠捕捉大氣中微量放射性元素變化（這要靠特工采集），或者探測(cè)核爆炸產(chǎn)生的直達(dá)地球內(nèi)部的爆震波，推論出美國(guó)地下核爆炸進(jìn)展。

當(dāng)然，核武器的威力已經(jīng)超越了人類(lèi)可以承受的極限，各國(guó)對(duì)于核武器開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)越來(lái)越持謹(jǐn)慎態(tài)度，以致今天的大多數(shù)人已很少想起地下核試驗(yàn)了。但愿這種融匯了尖端科技和高質(zhì)量工程作業(yè)的試驗(yàn)，可以永遠(yuǎn)成為歷史。