03.05 太空中核弹爆炸与在地球上爆炸有什么不同?

云南戴普军


地面核爆炸主要是利用核反应的光热辐射、冲击波和大面积的放射性污染,以达到摧毁对方军事能力的大杀伤力武器。而太空中核爆主要是利用爆炸产生的核电磁脉冲来摧毁敌方通讯能力的一种手段。

地面核爆

以氢弹为例,氢弹主要利用氢的同位素氘和氚的聚变反应所释放的能量来进行杀伤破坏,由于引爆氢弹需要很高的温度,所以引爆时候安放小型原子弹,这要才能瞬间达到反应所需的温度。在地面核爆,产生的火球和冲击波将会使地面的土石抛向天空,冲击波将会摧毁地面坚固的地面目标,同时释放出放射性污染。

氢弹地面爆炸的时候,光辐射和热辐射占到了能量的65%,而放射性污染、核辐射和电磁脉冲只占到了35%。

太空核爆

与地面核爆不同的是,由于太空中没有空气,就不能够产生冲击波和热辐射,放射性尘埃也随着距离的平方而减弱,所以说它对人的伤害比较少。但是它产生的电磁脉冲可以可以破坏对方的卫星,使对方失去通讯能力,它的爆炸半径也随着高度的升高而增大。核电磁脉冲通过辐射耦合传导耦合对电子设备进行破坏,它能产生瞬态的高电压和高电流,从而对电子设备造成永久性损伤。早在几十年前,苏联人就进行过太空核爆,当时一枚40万吨的核弹在120公里处爆炸,爆炸过后3000公里以内的电子设备都受到不同程度的影响,全国通讯影响长达三个小时,而距离爆炸中心的一些电子器件则完全报废,这次太空核爆也给苏联带来很大的经济损失。


科学日记


关于太空核爆和地球上核爆之间有什么不同,我们一个一个来分析,首先是地球上核爆,当核弹在地球上(大气层内)爆炸时,因为有着空气的削弱作用,核辐射能量(伽马射线、中子流等)会衰减到一个很低的程度,从而导致核辐射的影响通常都不如爆炸冲击波和热辐射的影响那么明显,下面是一枚2万吨TNT当量的核武器在地球上爆炸时产生的核辐射、热辐射以及冲击波影响的影响对比:

▲大气层内核爆(图片来源:NASA History)

从图中我们可以看到,当核武器在大气层内核爆时,在主要的三种影响因素中,因为大气的作用而衰减的最严重的就是核辐射,图中核辐射的单位是roentgens,即“伦琴”,而核辐射想要让人在短时间内迅速失去行动能力或者直接死亡的话,那么辐射强度就需要达到500伦琴~5000伦琴,此时核辐射的影响半径还不到1公里,大概在700~800米左右,而对于热辐射来说,每平方厘米4~10 cal(卡)的热量就已经可以对无防护的人造成严重烧伤,这个半径大概在1300米左右,至于冲击波,4~10psi(磅/平方英寸)的冲击波超压就可以破坏大多数的建筑物,影响半径也大概是在800米左右。

▲太空核爆(图片来源:NASA History)

而当核弹在太空核爆时,情况就刚好是反过来,因为太空中没有空气的存在,所以我们传统上意义理解的“核爆炸”将会不复存在,比如没有震耳欲聋的声响、也没有巨大的蘑菇云、没有摧毁一切的冲击波,同样连热辐射也不会存在(没有空子粒子被加热),所以,太空核爆炸的主要影响就是那些高能电离辐射(伽马射线、中子流),以及电离辐射带来的EPM打击,看上图,仍然是一枚2万吨TNT当量的核武器在太空爆炸时核辐射影响半径,与之对比的则是核弹在海平面(大气层内)爆炸时的核辐射影响半径,从图中的对比可以很明显的发现,在太空中,强度在500伦琴以上的核辐射影响半径大概在13公里左右,50伦琴强度以上的辐射半径更是达到了40公里,而在地球上的话总影响范围也不过一点多公里,差距达到了几十倍。

▲400公里高度太空核爆EMP影响示意图

那么,在太空中核辐射的影响范围那么大,会带来哪些危害呢?那就是EMP(电磁脉冲)打击,或者叫核电磁脉冲(NEMP)打击,简单来说,电磁脉冲其实就是一种快速变化的电场和磁场,可以和各种电子系统耦合,从而产生破坏性的电流和电压浪涌。同时,(核)电磁脉冲是一种复杂的多脉冲,可以分为三个组成部分,分别是:

1、由强电离辐射伽马射线使高层大气中的原子电离时,产生E1脉冲;

2、由伽马射线散射、高能中子流产生的电场影响(类似雷电产生的电磁脉冲);

3、因为核爆炸而导致的地球磁场的暂时突变引起的磁场风暴(类似太阳风暴对地球的影响)。

▲高空核爆产生的EMP可以影响一个国家的所有电子系统

所以,核电磁脉冲的产生主要就是由伽马射线、高能中子流等辐射引起的,而太空中核辐射的影响范围要远远大于地球上,产生的电磁脉冲打击范围也要远远的超过地球上,而且这种打击是不分敌我、无差别攻击的,如果核武器的当量够高,那么即使是己方的卫星、包括地球上的电网、各种通讯系统都会遭到毁灭性破坏,要知道,上面的两个图都还是2万吨TNT当量的产生的影响示意图,如果使用当量更大的,比如换成十万吨级甚至是百万吨级的核武器,那么造成的破坏将会是不可预计的,举个例子,在

苏联1962年10月22日进行的一次太空核试验中,一枚30万吨TNT当量的核弹在290公里高的德哲卡兹甘附近爆炸,EMP影响了一条570公里长,总输送电流达到2500A的架空电缆,从而引发了大火,烧毁了一个发电厂,同时切断了Tselinograd和Alma-Ata之间的1000公里的浅埋电力电缆。因此,太空核爆其实最显著的就是敌我不分的EMP打击。


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