1952 年 10 月 31 日,美国第一颗氢弹在马绍尔群岛的埃内韦塔克环礁爆炸(盖蒂图像)

1992 年秋,内华达沙漠见证了美国漫长核试验历程的终结。同年 09 月 23 日,美国在洛斯阿拉莫斯国家实验室的监督下,进行了代号为"分割者"(Divider)的 20 世纪最后一次核试验,这是代号为"乔林行动"(Operation Jolin)的一系列核试验的一部分。

这次爆炸威力有限,标志着近半个世纪前始于 1945 年"三位一体"(Trinity)核试验的核探索之路的终结。"三位一体"核试验是人类历史上首次核爆炸。

"分割者"核试验发生在一个关键时刻。冷战即将结束;在与西方长达五十年的意识形态和军事对抗之后,苏联正走向解体,而美国则试图在单极体系中重新定义其超级大国的角色。与此同时,国内外日益增长的压力要求结束核军备竞赛,并重新评估实地试验的有效性。

1945 年,美国三位一体核试验场首次在试验环境中成功引爆了第一颗可用的核弹(盖蒂图像)

在这一转变过程中,核试验的目的不再像上世纪五六十年代那样是为了展示武力(当时核试验被用作军事威望的象征),而是为了测试小型战术核弹头内部的先进物理部件,以确保美国核武库的可靠性。

核试验不到两周后,在国会通过《埃克森-哈特菲尔德-米切尔法案》后,乔治·H·W·布什总统宣布暂停所有核试验九个月。冷战结束、1989 年苏联关闭位于哈萨克斯坦的核试验场以及莫斯科于 1991 年 10 月单方面宣布暂停核试验,促成了此次暂停核试验的行动。

随着克林顿政府的上台,这一临时暂停很快转为永久性暂停。克林顿政府采取了"不进行核试验"的政策,并于 1995 年启动了核武库管理计划。该计划侧重于通过计算机模拟和次临界试验来监测核弹头的安全性,而非进行全面核试验。

这项决定的背后动机并非完全出于政治考量,也源于应用核物理学理解的深刻转变。自1945年以来,美国进行了超过一千次核试验,积累了大量关于核材料裂变和聚变行为的数据,使其科学家能够开发出高精度的计算机模型,在无需实际引爆的情况下模拟核爆炸的动力学过程。

到 20 世纪 90 年代初,这种转变已成为"武器保存计划"(Arms Preservation Program)的基础,该计划将试验方式从地下爆炸转向超级计算机模拟。在此过程中,物理建模和次临界试验被用于确保核武库的可靠性,而无需进行任何进一步的爆炸试验。

随着时间的推移,这种科学方法逐渐成为美国既定的核政策。在接下来的六十年里,包括特朗普第一任期在内的六届美国政府都坚持自愿暂停新的核爆炸试验,转而依靠物理模拟和利用先进的计算机模型来维护核武库。这一长期承诺实际上宣告了美国核试验时代的终结。

然而,唐纳德·特朗普总统近期决定恢复核试验,打破了这一长达三十余年的历史共识,重新唤起了人们对核爆炸作为政治工具和威慑手段的思考。此前,许多人认为美国已彻底结束了这一历史篇章。

因此,问题随之而来:恢复核试验是否存在任何技术、经济或政治上的合理性?或者,现有的模拟和非爆炸性试验系统是否足以评估老旧核武库的可靠性和有效性?

从内华达核热浪到零当量

从 1945 年三位一体核试验到1992年"分割者"核试验,这段时期标志着超级大国之间核军备竞赛的顶峰。在此期间,美国进行了超过 1,054 次核试验,仅内华达沙漠就进行了 800 多次地下试验。在这些试验中,核弹头被放入深达 5,000 英尺(约 1,500 米)的井中,然后用环氧树脂等绝缘材料层层覆盖,以防止辐射泄漏到地表和海洋中。

从科学角度来看,如此大规模的试验旨在改进弹头设计、测量爆炸当量,并了解爆炸对军事设施和设备的影响。然而,代价却十分惨重。一些试验场,例如马绍尔群岛,至今仍在承受着当年当量高达 1.08 亿吨的核试验的后果 – 其威力相当于每天引爆一颗广岛原子弹,持续数年之久。

但随着新千年的到来,方法发生了改变。美国转向所谓的亚临界实验,将其作为一种实用且安全的替代方案,用于收集有关裂变材料行为的关键信息。

在这些实验中,一小块钚或铀芯被化学炸药包裹,产生极高的压力和热量。然而,实验设计条件(包括质量、形状和爆轰时间)使材料保持在不会引发持续裂变链式反应的临界状态以下。换句话说,不会发生核爆炸。尽管如此,产生的压力和脉冲足以发射瞬态辐射(X 射线和中子),并导致样品内部密度和速度的瞬时变化。

这些信号和测量数据会被精确记录并进行分析,从而得出裂变材料在接近爆炸条件下的行为数据。这些实验结果被用于构建计算机模拟模型,而这些模型构成了"装甲防护"计划的核心,使得无需进行新的爆炸试验,即可高精度地重建核爆炸动力学,并评估现有核弹头或其改进设计的可靠性。

据美国能源部统计,截至2024年,美国已进行了约 33 次零当量核试验。这些试验旨在收集裂变材料(例如钚和铀)在接近爆炸条件的极端压力和温度下的行为数据,但不会引发全面裂变反应或产生核能。

美国正在大力投资建设新一代实验室和科研设施,以便在真实的环境中研究核武器部件,而无需进行实际爆炸(Shutterstock)

钚老化监测

美国能源部一份关于 2025 年"核武库维护"计划的报告指出,美国正大力投资建设新一代实验室和科研设施,以便在无需实际爆炸的情况下,在接近真实环境的条件下研究核武器部件。

位于德克萨斯州潘泰克斯的"高爆炸药科学与工程中心"正在建设中,这是一个最先进的综合设施,旨在测试核弹头中使用的常规炸药,并开发更安全、更稳定的材料。

在内华达州国家核安全基地,一些更具雄心的项目正在推进,其中最引人注目的是"宙斯"系统。该系统是一个地下实验平台,用于研究钚在暴露于高强度中子流时的反应。这些实验的目标并非产生核能,而是为了了解裂变材料在模拟核爆炸内部环境的放射性条件下发生的变化。

在同一地点,U-1A 综合设施(现称为关键地下脉冲试验实验室)正在进行升级改造。该实验室是美国非爆炸性核弹头试验计划的核心。在实验室内,微小的化学装药和多脉冲 X 射线成像设备被用于记录裂变样品内部在十亿分之一秒内发生的反应。

该地点同时也在开发"天蝎计划"(Project Scorpius),这是世界上最先进的X射线系统之一。该系统使科学家能够观察微量钚在受到常规炸药冲击波作用时的反应。一系列X射线图像以十亿分之一秒的时间间隔被捕获,使科学家能够像观看慢动作电影一样观察样品内部的"微型爆炸"。

这些实验旨在实现两个目标:了解核老化对钚的影响,并提供可用于未来核弹头现代化和维护的精确数据。

利弗莫尔国家实验室的伊万·奥特罗解释了这些设施如何用于监测已有 80 年历史的钚样品。他解释说,随着时间的推移,这种材料会发生放射性衰变,产生微小的氦原子,这些氦原子会滞留在钚的金属结构中。随着这些原子的积累,会形成微小的气泡,削弱金属的晶格结构,影响其在压力下的性能,进而影响武器的整体性能。

首枚核弹头在“武器保存计划”下研制

通过这项测试方法的根本性转变,美国得以在无需进行爆炸试验的情况下研发和升级其核弹头。

其中最引人注目的升级成果是 B61-12 型核弹,它是常规重力炸弹的改进型。该弹已完成生产,并于 2024 年底投入使用。它配备了制导尾翼系统和内部导航系统,提高了精度,并允许选择数十至数百千吨级的当量。此外,其使用寿命延长了二十年,这意味着在不改变核武库整体军事特性的前提下,精度更高,附带损害更小。

作为补充,B61-13 型核弹于 2023 年秋季发布。该型号结合了 B61-12 型的制导和安全技术,并拥有更高的当量,类似于一些冷战时期的型号,旨在用于摧毁掩体或加固目标。该版本旨在取代 B61-7 等老型号,在保持现代安全性和精度的同时,为核武库提供更多备选方案和作战灵活性。这些改进并未增加武器总数,而是根据所需任务重新平衡了核武库中的武器类型。

在战略武器领域,W-93 项目引入了一种全新的核弹头,这是冷战以来首款此类弹头。它是第一代完全利用核武器保存计划工具设计的弹头。该弹头拟用于哥伦比亚级潜射弹道导弹和三叉戟导弹。

该项目由洛斯阿拉莫斯国家实验室和萨南达日国家实验室联合开发。其设计基于已测试或正在使用的部件,同时融合了旨在提高安全性和可靠性标准、简化制造和维护的现代技术。该项目的目标是用更安全、更稳定的弹头取代 W-76 和 W-88 弹头,从而提升储存和运输的安全性。官员们声称,W-93 无需进行新的核爆试验即可获得认证。

值得注意的是,美国核武器名称中的字母具有实际意义。"W"表示导弹发射型弹头,"B"表示空投型核弹头。后面的数字并非表示武器的当量,而是其设计序列。历史上,自 1945 年美国研制出第一枚核武器以来,大约有 63 种不同的设计投入使用,其中 46 种由洛斯阿拉莫斯实验室设计。

美国核科学家罗伯特·奥本海默摄于 1954 年(法国媒体)

可变当量工程

这一总体趋势反映了武器设计方面的实际转变。通过所谓的"可变当量工程",美国核弹头变得更小、更精确、更易于调节,从而可以根据目标选择爆炸当量。

在此背景下,一种新型低当量武器也应运而生,例如 W76-2 型核弹,它为决策者提供了在不诉诸大规模杀伤性武器的情况下威慑对手的战术选择。分析人士认为,这些发展表明人们对数字模拟和分析确定科学所需当量的能力越来越有信心,而无需依赖实弹爆炸试验。

然而,科学界并非毫无保留。罕见的技术场景,尤其是在引入历史上未曾观察到其行为的新设计或材料时,可能会导致无法预见的物理现象,而这些现象可能超出模拟的预测范围。

因此,模拟使得实弹爆炸的需求极其罕见且非常规,尽管在极端情况下并非完全不可能。这印证了国家核安全管理局技术官员的立场,他们断言无需进行实弹爆炸试验即可维持核武库的运转,而一些军事和战略专家则认为在特殊情况下可以恢复试验。

另一方面,战略与国际研究中心(CSIS)的分析表明,立即恢复核试验在实践中已不再可行。试验场、诊断设备和供应链自上世纪 90 年代以来一直处于停用状态,恢复这些设施需要巨额投资和漫长的重建基础设施的时间。

因此,是否恢复核试验不仅取决于政治意愿,还取决于技术能力、基础设施的准备情况,以及是否确信无需进行实际爆炸试验即可保护和升级核武库。

在此背景下,恢复核试验的讨论有时被用作一种国内手段,旨在展现决心并重塑"强大美国"的形象,而非将其视为必要的科学程序。特朗普的决定凸显了所谓的"核特朗普主义" – 即利用威慑和威胁来安抚支持者和保守派机构,这些人将核试验视为国家威望的象征。

重新讨论核爆炸更多地迎合了民族主义情绪而非战略逻辑,并在公众意识中重新唤起了冷战思维,将核优势视为美国超级大国地位的体现。

瑞士国际事务研究所专门研究核安全和跨大西洋关系的雷莫·雷根诺德指出,等到此类试验能够进行时,特朗普很可能已经卸任。赖根瓦尔德认为,美国总统试图转移人们对更紧迫的外交政策问题的注意力,例如其在中美贸易冲突中谈判筹码的下降、在亚洲峰会和论坛上影响力的减弱,以及华盛顿在乌克兰问题上未能取得实质性成果,或在中东问题上未能达成真正的解决方案。

雷根诺德补充说,提出恢复核试验的问题,与围绕其第三任期可能性的炒作如出一辙。当此类讨论出现时,必须仔细审视其背后的真正目的,即转移人们对真正问题的注意力。

然而,此类决定的外交代价远大于其象征意义。华盛顿展现出恢复核试验的意愿,会削弱其在裁军和不扩散领域的领导地位。这也会为其对手(主要是俄罗斯和中国)提供扩大自身核试验的借口,有可能使军备竞赛回到上世纪90年代之前的状态。

此外,恢复核试验的决定反映出政治言论与科学现实之间存在明显的脱节。过去三十年的经验表明,模拟和亚临界试验足以维持可靠的核武库,但一些政客却更倾向于重拾旧有的权力象征来煽动公众情绪。

然而,利用这一主题不仅会损害美国核政策的公信力,还会削弱公众对科学本身的信任。它用基于恐惧和对昔日强大力量的怀念而煽动性的话语,取代了准确的科学知识。在一个科技飞速发展、公众对科学机构信任度日益下降的世界里,最危险的实验或许并非发生在内华达州的隧道中,而是在公众意识中进行的。

来源: 半岛电视台 + 电子网站

原文:https://www.toutiao.com/article/7571984679046365739/

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