03.05 太空中核彈爆炸與在地球上爆炸有什麼不同?

雲南戴普軍


地面核爆炸主要是利用核反應的光熱輻射、衝擊波和大面積的放射性汙染,以達到摧毀對方軍事能力的大殺傷力武器。而太空中核爆主要是利用爆炸產生的核電磁脈衝來摧毀敵方通訊能力的一種手段。

地面核爆

以氫彈為例,氫彈主要利用氫的同位素氘和氚的聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞,由於引爆氫彈需要很高的溫度,所以引爆時候安放小型原子彈,這要才能瞬間達到反應所需的溫度。在地面核爆,產生的火球和衝擊波將會使地面的土石拋向天空,衝擊波將會摧毀地面堅固的地面目標,同時釋放出放射性汙染。

氫彈地面爆炸的時候,光輻射和熱輻射佔到了能量的65%,而放射性汙染、核輻射和電磁脈衝只佔到了35%。

太空核爆

與地面核爆不同的是,由於太空中沒有空氣,就不能夠產生衝擊波和熱輻射,放射性塵埃也隨著距離的平方而減弱,所以說它對人的傷害比較少。但是它產生的電磁脈衝可以可以破壞對方的衛星,使對方失去通訊能力,它的爆炸半徑也隨著高度的升高而增大。核電磁脈衝通過輻射耦合傳導耦合對電子設備進行破壞,它能產生瞬態的高電壓和高電流,從而對電子設備造成永久性損傷。早在幾十年前,蘇聯人就進行過太空核爆,當時一枚40萬噸的核彈在120公里處爆炸,爆炸過後3000公里以內的電子設備都受到不同程度的影響,全國通訊影響長達三個小時,而距離爆炸中心的一些電子器件則完全報廢,這次太空核爆也給蘇聯帶來很大的經濟損失。


科學日記


關於太空核爆和地球上核爆之間有什麼不同,我們一個一個來分析,首先是地球上核爆,當核彈在地球上(大氣層內)爆炸時,因為有著空氣的削弱作用,核輻射能量(伽馬射線、中子流等)會衰減到一個很低的程度,從而導致核輻射的影響通常都不如爆炸衝擊波和熱輻射的影響那麼明顯,下面是一枚2萬噸TNT當量的核武器在地球上爆炸時產生的核輻射、熱輻射以及衝擊波影響的影響對比:

▲大氣層內核爆(圖片來源:NASA History)

從圖中我們可以看到,當核武器在大氣層內核爆時,在主要的三種影響因素中,因為大氣的作用而衰減的最嚴重的就是核輻射,圖中核輻射的單位是roentgens,即“倫琴”,而核輻射想要讓人在短時間內迅速失去行動能力或者直接死亡的話,那麼輻射強度就需要達到500倫琴~5000倫琴,此時核輻射的影響半徑還不到1公里,大概在700~800米左右,而對於熱輻射來說,每平方釐米4~10 cal(卡)的熱量就已經可以對無防護的人造成嚴重燒傷,這個半徑大概在1300米左右,至於衝擊波,4~10psi(磅/平方英寸)的衝擊波超壓就可以破壞大多數的建築物,影響半徑也大概是在800米左右。

▲太空核爆(圖片來源:NASA History)

而當核彈在太空核爆時,情況就剛好是反過來,因為太空中沒有空氣的存在,所以我們傳統上意義理解的“核爆炸”將會不復存在,比如沒有震耳欲聾的聲響、也沒有巨大的蘑菇雲、沒有摧毀一切的衝擊波,同樣連熱輻射也不會存在(沒有空子粒子被加熱),所以,太空核爆炸的主要影響就是那些高能電離輻射(伽馬射線、中子流),以及電離輻射帶來的EPM打擊,看上圖,仍然是一枚2萬噸TNT當量的核武器在太空爆炸時核輻射影響半徑,與之對比的則是核彈在海平面(大氣層內)爆炸時的核輻射影響半徑,從圖中的對比可以很明顯的發現,在太空中,強度在500倫琴以上的核輻射影響半徑大概在13公里左右,50倫琴強度以上的輻射半徑更是達到了40公里,而在地球上的話總影響範圍也不過一點多公里,差距達到了幾十倍。

▲400公里高度太空核爆EMP影響示意圖

那麼,在太空中核輻射的影響範圍那麼大,會帶來哪些危害呢?那就是EMP(電磁脈衝)打擊,或者叫核電磁脈衝(NEMP)打擊,簡單來說,電磁脈衝其實就是一種快速變化的電場和磁場,可以和各種電子系統耦合,從而產生破壞性的電流和電壓浪湧。同時,(核)電磁脈衝是一種複雜的多脈衝,可以分為三個組成部分,分別是:

1、由強電離輻射伽馬射線使高層大氣中的原子電離時,產生E1脈衝;

2、由伽馬射線散射、高能中子流產生的電場影響(類似雷電產生的電磁脈衝);

3、因為核爆炸而導致的地球磁場的暫時突變引起的磁場風暴(類似太陽風暴對地球的影響)。

▲高空核爆產生的EMP可以影響一個國家的所有電子系統

所以,核電磁脈衝的產生主要就是由伽馬射線、高能中子流等輻射引起的,而太空中核輻射的影響範圍要遠遠大於地球上,產生的電磁脈衝打擊範圍也要遠遠的超過地球上,而且這種打擊是不分敵我、無差別攻擊的,如果核武器的當量夠高,那麼即使是己方的衛星、包括地球上的電網、各種通訊系統都會遭到毀滅性破壞,要知道,上面的兩個圖都還是2萬噸TNT當量的產生的影響示意圖,如果使用當量更大的,比如換成十萬噸級甚至是百萬噸級的核武器,那麼造成的破壞將會是不可預計的,舉個例子,在

蘇聯1962年10月22日進行的一次太空核試驗中,一枚30萬噸TNT當量的核彈在290公里高的德哲卡茲甘附近爆炸,EMP影響了一條570公里長,總輸送電流達到2500A的架空電纜,從而引發了大火,燒燬了一個發電廠,同時切斷了Tselinograd和Alma-Ata之間的1000公里的淺埋電力電纜。因此,太空核爆其實最顯著的就是敵我不分的EMP打擊。


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