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英法核潜艇在2009年2月碰撞后,人们最担心的除了核反应堆泄露问题外,就是两艘潜艇携带的战略核导弹的安全。虽然媒体在此次事故的报道中没有提及任何核导弹问题,但在役核武器的安全再次引起了人们的广泛关注。实际上,这次碰撞可能没有带来直接的安全问题,但其造成的潜在隐患不能不让人担忧。
战备巡逻与核武器“碰撞”事故
美俄等核大国为保证战略核力量的高度战备,长期在飞机或潜艇、舰船上装载核武器进行战备巡逻,导致核武器平台的碰撞与核武器的直接机械碰撞事故屡见不鲜。
战略核潜艇的战备巡逻“三位一体”战略核力量中的导弹核潜艇和战略轰炸机的优势就是可以在战备巡逻中机动,活动空间广阔,位置和状态敌人难以捉摸,从而具备了强大的威慑作用。一般拥有海基核能力的国家都建有至少三艘弹道导弹潜艇,以保证随时有一艘处于大洋深处潜航。每艘潜艇至少有12枚战略导弹,每枚导弹最多可以装备lO个子弹头,总共可以打击120个目标,如果都是城市目标足以毁灭一个国家。
美苏冷战时期一直保持了较高程度的核潜艇战备巡逻,随时有几艘,甚至十几艘处于战备巡逻状态。例如,苏联战略核潜艇和攻击核潜艇在1984年的巡逻次数超过了230次,美国的战备水平与此相当。冷战后,俄罗斯导弹潜艇巡逻次数年平均只有2-3次(甚至不能保证随时有导弹潜艇在航),但俄罗斯一直在努力恢复这一能力。与此形成鲜明对比的是都将潜射核导弹作为国家战略核力量支柱的英国和法国。自上世纪60年代以来,两国战略潜艇没有一分钟不在巡逻,特别是法国1996年2月宣布拆除陆基核武器,英国1998年3月宣布空基核武器退出现役后,法国只拥有海空“两位一体”核力量,英国则只保留了唯一的潜射核力量自1968年4月以来,英国战略核潜艇已经完成了连续41年的战略威慑巡逻,执行巡逻300余次,按每艘核潜艇平均150名艇员计算,在41年的巡逻中,巡逻人时达到了5000多万。
鉴于战略核潜艇的特殊和敏感使命,艇长全权负责出海后的全部行程,连海军总部和所载艇员中的大多数也不知道它出海后的具体位置。每次出海的3个月内,潜艇不得发出任何信号,以免暴露目标,全体艇员不能与外界联系。潜艇的巡逻区则按照海军总部的总体规划,由艇长自主规划航线。
值得注意的是,核潜艇的战略巡逻区划定主要依据潜艇所携带的导弹武器射程,既要将潜在目标覆盖,又要保证在敌人的反潜搜索区之外,尽可能在己方或盟国反潜防御基线内。理论上两国巡逻区应该尽量远离(即使本国不同的巡逻潜艇也应该尽量远离),以避免对其中一国潜艇的打击殃及另一国潜艇。但由于英国和法国的敌意国家类似,都将俄罗斯、伊朗等作为战略打击目标,而两国地理位置接近,因此战略巡逻区基本都在格陵兰一冰岛一英国一线。这里既可将莫斯科等目标覆盖,又可以利用北约的反潜防御区保证己方安全,因此两国潜艇巡逻区非常接近,并相互重叠覆盖,这为相撞事故埋下了隐患。
核武器“碰撞”事故第一枚核武器“三一弹”在设计时就考虑到了安全问题,在二战后的核武器运用实践中,各国都将核武器的安全性作为衡量核武器设计成功与否的重要指标,这将冷战时期的多次核武器事故的破坏降低到了最低程度。在冷战中,核武器运载平台曾发生过多次碰撞,核武器也在事故中发生坠落、挤压碰撞等机械撞击和燃烧等情况,虽然有的引起核武器中高能炸药爆炸或发生钚泄漏的事故,但均未发生核爆炸,这说明各国核武器的安全设计基本上是有效的。核武器在潜艇碰撞中可能遭遇的危险主要包括:长时间的海水浸泡、机械撞击和大火高温。
首先,完整的核弹可经受长时间的海水浸泡而不破裂据不完全统计,在过去数十年里仅核潜艇与核潜艇、与其它舰船、与海底礁石等发生的碰撞事故就发生了近20起,但基本都未发生潜艇所载核武器破裂的情况。例如,1986年10月6日,苏联一艘“扬基”级战略核潜艇在百慕大东北部海域沉没,上面携有16枚SS-N-6型战略核导弹,每枚导弹都装有两枚核弹头;1989年4月7日,苏联一艘“麦克”级攻击核潜艇在挪威北部海域沉没,42名官兵遇难,艇上装备有两枚核攻击鱼雷但至今未得到发生导弹或鱼雷爆炸或核泄漏的情况特别是2004年9月美国空军在佐治亚州海岸刚近发现1枚1958年丢失的MKI5型核弹,陷于15米深的海底淤泥下,未发生破裂。这是1958年2月5日1架B-47轰炸机与1架F-86战斗机相撞后抛掉的核弹。可见,核武器可以长时间在海中而不发生破裂。
其次,严重的机械变形不会引爆核武器。1966年11月,1架美国B-52轰炸机在西班牙的帕洛玛尔斯上空与1架KC-135加油机加油时相撞发生爆炸,两架飞机上的7名机组人员全部遇难,携带的4枚氢弹也尽数摔在地面。其中2枚氢弹上的引爆装置在炸弹下落时爆炸,虽然使西班牙广大乡村地区遭到散落的放射性物质污染,但没有引发核爆炸;第三枚氢弹没有爆炸,完好无损;第四枚落进了地中海,最终被找回。整个冷战时期美国在核武器事故中共丢失核弹11枚,临时销毁核弹12枚,有些至今仍未找到。
第三,核武器可经受高温燃烧。1958年2月,在英国格林汉姆·科曼空军基地,一架美国空军B-47重型轰炸机发生爆炸,冲天大火整整燃烧了16个小时,引爆了其中1枚核弹的高爆炸药,炸毁了紧挨着停放的另两架同样携带有原子弹的轰炸机,另1枚核弹“表面被烤焦并起了泡”。虽然核弹外壳在高温烤灼下已变形,但仍未发生爆炸。
“碰撞”中的导弹安全分析
这次碰撞事故涉及的核武器中,法国“凯旋”级携带的是自主研制的M45导弹和TN75弹头,英国“前卫”级携带的是美国“三叉戟”2D5导弹,弹头为自主研制,与美国的W76核弹头类似。那么,潜艇上的核导弹是否会在碰撞中发生意外发射或爆炸?核导弹在碰撞中能避免失控发射和意外爆炸吗?
失控发射概率较低失控发射包括两个方面:一是在没有控制的情况下发射了导弹,二是在失控发射后核弹头爆炸。对于前一种情况,各国潜艇部队几乎都制订了严格的管理制度和技术措施。例如,英美海军实行“四人制”核武器安全控制制度,即由舰长、两名执行军官和一名导弹发射军官共同完成“核控制命令”核实和执行发射的任务。当战略核潜艇收到“核控制命令”后,两名海军执行军官像陆基导弹部队的双人制军官那样,译码并协作打开艇上由他们掌控的一个密码箱,取出里面的“核控制命令”副本,核实收到的“核控制命令”的真伪。同时,舰长打开他掌控的另一个密码箱,取出开启导弹保险的钥匙,交给导弹操作人员,输入导弹发射程序并解除导弹保险。如果“核控制命令”被核实通过,两名执行军官将同时解除导弹发射军官掌控的密码箱的控制,让导弹发射军官打开第三个密码箱,从中取出导弹发射钥匙,启动发射。整个过程需要15分钟。由此可见,英美的潜基弹道导弹依靠一系列密码箱来降低非授权 发射的风险,密码箱相互制约,密码分开控制。苏/俄潜艇采用“双重核按钮制度”,要更加复杂。
英国潜艇的核打击权利由首相决定。一旦首相身亡,决定权将移交给他先前指定的人员;如果这个人也不幸遇难,核潜艇艇长将奉命执行首相“最后行动信”中的命令。“最后行动信”是历届英国首相一上任就亲手书写的一道核战争指令,并将其藏在核潜艇中,在危机时刻开启并执行。英国皇家海军的4艘核潜艇中执行战备巡逻的舰艇保险柜中就保管这一最后的命令。如果潜艇上的艇员一连数天都收不到英国广播公司(BBC)4频道的节目,这一指令就会被打开并执行。因为英国国家安全官员认为,如果BBC的节目连续多天不能正常播出和收听,这很可能意味着英国遭到核武器攻击,包括英国首相在内的数百万人已经死亡。除了首相本人,没有人知道这道机密指令的具体内容。但英国专家认为,首相可能有四种选择:一是会命令潜艇的指战员们服从美国的指挥:二是会命令潜艇开往澳大利亚;三是可能授权他们动用核武器回击敌人;最后,首相还可能将行动决定权交给潜艇的指挥官。
上述措施只是从制度上保证了导弹不会意外发射,但如果因为碰撞或电器故障等技术原因,也可能导致意外发射,1977年9月8日,苏联的1艘“德尔塔”型弹道导弹核潜艇在堪察加半岛就曾因为技术原因而误射1枚核导弹,但由于严密的技术措施,弹头并没有爆炸,最后被打捞了回来。1994年1月,克林顿和叶利钦共同签署了互不瞄准协议,目前可能签署这一协议的国家将越来越多。这一协议要求弹道导弹的制导系统中不预先装定目标数据,即使意外发射,导弹也不会飞向潜在目标,当然,这并不是说以前那种接到警报后迅速发射的危险不复存在。1995年1月,挪威发射了一枚科学实验导弹,俄罗斯误认为受10核袭击,随即拉响了最高级别的警报。后来证实俄雷达系统误测了导弹的飞行轨道,这些雷达是用于监视美国潜射导弹发射情况的。这一事件说明,错误预警的,情况不是不可能出现,如果意外发射被潜在国家认为是核攻击,其必然立即启动大规模反击行动,结果就是世界核大战。
当然,即使意外发射,核弹头也不会在飞行尽头爆炸。弹道导弹核弹头上有多重保险,其中一种就是程序保险,也就是说导弹飞行中经历过多次重力环境和运动程序的变化,才可能完全解除保险。例如,弹道导弹从起飞到下落目标区大致要经过:一级火箭正加速—二级火箭正加速—头体分离—上升减速飞行—失重一下落加速飞行等,弹头内的环境感应装置必须经过这几个过程才能解除保险,减少任何一个都将导致弹头无法最终加电引爆。
意外爆炸不太可能导弹的意外爆炸并不少见,但在潜艇碰撞中还没有发生过,而且随着固体燃料导弹的采用和燃料成分的改进,这种可能将会越来越小。但由于碰撞原因和过程十分复杂,爆炸事故并不能完全排除。
总的来看,已经淘汰的液体燃料导弹较容易受机械碰撞而爆炸。1980年9月18日,美军小石城导弹基地,“大力神”Ⅱ型洲际弹道导弹在发射井中发生爆炸,伤亡数十人。原因是当天下午一名技术人员在发射井内的第3层平台作业时,不慎将一金属扳手套筒掉入井底。由于第3层平台距离井底较高,这个重1.35千克的套筒落到井底后又反弹起来,撞到了导弹第1级燃料箱的外壳,并撞出了一条裂缝,燃料开始外泄。这种燃料比汽油还易燃易爆,加之当时抢险措施不力,没能彻底阻止导弹燃料外泄,从而导致了惨剧发生。所幸的是重约3.5吨的核弹头虽然被爆炸抛到了100米外的泥土里,但未发现核泄漏。
而另一起事故则说明近年固体燃料导弹要相对安全些。2003年11月7日,美国“乔治亚”号核潜艇在华盛顿州布杰德湾附近的班戈尔海军基地拆卸导弹时发生事故。当时该艇完成战备巡逻任务后,在码头使用起重机从发射筒中拆卸“三叉戟”导弹,但由于疏忽,竟然把下发射筒用的舷梯忘在了筒内,起重机操作手在没有检查的情况下开始提升导弹,结果导致导弹外层钢壳紧邻核弹头的部位被舷梯撞了一个200毫米深的洞,核弹头也受到了撞击。所幸并未造成任何保险装置启动或核泄漏、但这并不是说固体燃料导弹就可以掉以轻心,碰撞中可能产生的瞬时高强度静电就是固体燃料导弹的潜在杀手。例如,1985年1月11日,美国“潘兴”导弹的固体燃料发动机在发射时由于静电导致爆炸,三人死亡。
“碰撞”中的核武器安全分析
“碰撞”中的核武器是否会发生爆炸或污染是这次碰撞事故中人们普遍关心的问题。对1950-1980年冷战时期,美国公布的32起核武器事故分析表明,引起放射性材料散落污染的占三分之一:只发生炸药爆炸或着火,而无钚散落的约占三分之一,这主要是因为美国早期核武器采用了核弹芯插入和拉出弹体的保险设计,在武器解保前弹芯与炸药部件是分离的:还有三分之一的事故没有发生炸药爆炸,因为核武器中保险装置起了作用。值得注意的是这些事故中没有一起发生核爆炸。这主要得益于对核武器安全技术的重视。目前这一技术主要包括:允许解保装置、钝感高能炸药、增强核爆炸安全装置、耐火弹芯和环境敏感装置等。它们可对碰撞中核弹头的意外核引爆、化学爆炸、核泄漏起到遏止作用。
意外核引爆可能性不存在为了防止核武器遇到异常环境时的过早解保,设计人员把引爆核武器的关键电气部件隔离设计在一个“禁区”里,这一“禁区”就是增强核爆炸安全装置。该装置用结构壳体和绝缘材料包住,使其与无关电源绝缘。正常的解保和引爆信号要想进入该禁区,只能通过禁区内的多级物理开关和逻辑程序,它对正常引爆核武器起着至关重要的作用,可使非正常动作无法触发核武器的引爆系统。近年来保险装置又增设了一个飞行行为密码(即前面提到的程序保险),即使国家首脑已批准发射,如果导弹未按预定轨道飞行,也不会发生核爆炸。英美从1977年开始在核武器中采用增强核爆炸安全装置,到90年代初,它的核武器中已有一半安装了这种装置,2000年后所有的核武器都装有这种安全装置。实际上,所谓的增强核爆炸安全装置就像是飞机上的“黑匣子”,由结构壳体和绝缘材料包裹,即使在高温、撞击、水浸和化学物质腐蚀的情况下也不会被破坏。
化学爆炸不容忽视在核武器中早先大量采用爆速高、能量大的炸药,这种炸药不能防止化爆事故。为了化爆安全,核武器中有采用钝感炸药的趋势。钝感炸药在发生燃烧和撞击时不会发展成爆轰,但难于起爆就意味着易于熄火,因此,钝感炸药研制及其爆轰性能研究是当前核武器的研究重点之一,钝感高能炸药是一种对异常环境敏感性小得多的炸药。采用钝感高能炸药的核武器,在异常环境下不易发生爆炸,因而提高了核武器的安全性能美国从1979年开始在核武器中使用钝感炸药,到上世纪90年代初,大约有四分之一的核武器使用了这利,炸药,还计划使更多的核武器换上钝感高能炸药美国对核武器的军标是“一点安全”,就是指核武器在撞击或枪击等异常环境下武器中炸药任何一点如果爆炸,其引发核爆的概率小于10-6 可见在碰撞中发生核爆炸的概率非常低。
核泄漏污染可能性存在核武器中的钚是一种剧毒物质,如果在事故中发生了化学爆炸,尽管无核能释放,仍可使钚(钚的熔点为641℃)以气溶胶方式散落在很大范围内,严重威胁居民安全,而核弹头在燃烧中也可能造成其中钚材料的燃烧汽化。为此英美部分核武器采用耐火弹芯的设计,即在裂变材料外面增加一层保护层。该层为高熔点、能耐受熔融钚腐蚀的金属壳,能抗1000℃(这一般是飞机失事的着火温度)以下几小时的燃烧。耐火弹芯和钝感炸药结合使用可在撞击和着火事故中尽量不发生钚散落污染,在一般事故中保持弹芯的完整,不扩大污染。英法在核武器设计中也采用了类似设计,而且核弹头的导弹外罩(即载入壳体)在设计中考虑到需要经历再入大气层时的数千度高温和大过载,结构都十分坚固。因此,这次碰撞中如果发生火灾和机械撞击,核弹头产生的核泄漏污染是十分有限的。但如果撞击猛烈并直接撞击到核弹头,还是有可能造成弹头破裂,从而造成空气或海水的核污染。
“碰撞”对核武器的可能危害
这次“碰撞”事件后,英法两国都否认碰撞对核武器造成了直接影响,但是记性好的人或许还记得2005年美英媒体曾披露,英美核武器由于设计原因可能导致无法正常引爆的消息。
核武器中的“水管”原理众所周知,氢弹是在原子弹基础上发展起来的,原子弹是氢弹的所谓“扳机”作为“扳机”的原子弹是氢弹的“初级”,其爆炸放出的中子和热核材料作用生成氚,在高温加热和强烈的压缩作用下,氘和氚便产生聚变反应,放出中子,再生成氚,再反应直至爆炸。为了完成这过程,科学家设计了初级、次级、辐射屏蔽壳和辐射通道四大部分组成氢弹。其中初级是一个纯裂变或助爆裂变的放能部件:次级是一个与初级分开放置的、含有聚变材料的热核武器主要放能部件;辐射屏蔽壳是包在初级与次级外面的,用热辐射穿不透的重材料制作的外壳,其作用是把初级放出的热辐射包围在里面;在辐射屏蔽壳与次级之间是辐射通道,初级放出的热辐射通过这里到达次级。
这里的辐射屏蔽壳是用高原子序数的材料制造的(例如铀238),初级爆炸产生的热辐射射线在这种材料中的传播距离很短,只传播几微米就被吸收了。吸收的射线可以将这一层物质加热至高温,变成等离子体。这层高温等离子体又重新发射出热辐射,加热远离初级的其余部分辐射通道,最终使初级的能量传递到次级。可见,辐射屏蔽壳和辐射通道在初级和次级之间起到桥梁作用。如果这层辐射屏蔽壳变形破裂,辐射射线就会泄漏,使初级产生的能量无法按照设计传递到次级,次级就无法达到设计的温度和压力,就好像水管破裂后,管内压力就会降低,水就无法输送到出口。这一道理很简单,但美国的W76弹头和英国依此为蓝本的弹头设计很可能就存在这样的问题。
变成现买的万一2004年2月,美国四名核科学家在交流工作经验时发现了W76这一潜藏20余年的痼疾。于是他们要求与美国核武器官员举行一次秘密会议,讨论他们的忧虑这四名科学家中,三人曾在洛斯·阿拉莫斯实验室工作, 人仍在那里效力,秘密会议于2004年3月召开。会上,洛斯,阿拉莫斯实验室前武器专家、亚历桑纳大学教授里查德·摩尔斯称,问题出在W76的辐射屏蔽壳上。当时实验室的领导为了满足军方提出的小型化、大威力的需要,要求科学家尽量采用轻、薄设计,尽可能地让这层达到超级薄的程度,使辐射屏蔽壳很薄,有些地方甚至比听装啤酒罐还要薄。虽然洛斯,阿拉莫斯国家实验室的科学家采用大量数学模型计算认为,这一薄型设计完全可以完成核聚变,但这几位科学家指出,由于这层屏蔽壳很薄,无法保证核弹头发射、飞行,甚至储存、运输等恶劣环境下完好无损。因此,在使用中万一发生意想不到的情况,其很可能因受到撞击后变形或者破裂而影响起爆效果。
这次英法潜艇的碰撞虽然没有造成弹头的直接机械撞击,但是在震荡中是否造成辐射屏蔽壳等部件的结构损害,在没有回厂检测或爆炸试验的情况下,就得出没有任何影响的结论是不负责任的。如前所述,辐射屏蔽壳断裂或变形可能造成核弹爆炸当量不足,威力降低,甚至无法引爆而成为哑弹。也就是说,此后英国耗费巨大人力物力维持的核潜艇战略威慑巡逻,很可能是走过场,因为潜艇上携带的是连英国人自己也不知道能不能爆炸的核弹。
战备巡逻与核武器“碰撞”事故
美俄等核大国为保证战略核力量的高度战备,长期在飞机或潜艇、舰船上装载核武器进行战备巡逻,导致核武器平台的碰撞与核武器的直接机械碰撞事故屡见不鲜。
战略核潜艇的战备巡逻“三位一体”战略核力量中的导弹核潜艇和战略轰炸机的优势就是可以在战备巡逻中机动,活动空间广阔,位置和状态敌人难以捉摸,从而具备了强大的威慑作用。一般拥有海基核能力的国家都建有至少三艘弹道导弹潜艇,以保证随时有一艘处于大洋深处潜航。每艘潜艇至少有12枚战略导弹,每枚导弹最多可以装备lO个子弹头,总共可以打击120个目标,如果都是城市目标足以毁灭一个国家。

美苏冷战时期一直保持了较高程度的核潜艇战备巡逻,随时有几艘,甚至十几艘处于战备巡逻状态。例如,苏联战略核潜艇和攻击核潜艇在1984年的巡逻次数超过了230次,美国的战备水平与此相当。冷战后,俄罗斯导弹潜艇巡逻次数年平均只有2-3次(甚至不能保证随时有导弹潜艇在航),但俄罗斯一直在努力恢复这一能力。与此形成鲜明对比的是都将潜射核导弹作为国家战略核力量支柱的英国和法国。自上世纪60年代以来,两国战略潜艇没有一分钟不在巡逻,特别是法国1996年2月宣布拆除陆基核武器,英国1998年3月宣布空基核武器退出现役后,法国只拥有海空“两位一体”核力量,英国则只保留了唯一的潜射核力量自1968年4月以来,英国战略核潜艇已经完成了连续41年的战略威慑巡逻,执行巡逻300余次,按每艘核潜艇平均150名艇员计算,在41年的巡逻中,巡逻人时达到了5000多万。
鉴于战略核潜艇的特殊和敏感使命,艇长全权负责出海后的全部行程,连海军总部和所载艇员中的大多数也不知道它出海后的具体位置。每次出海的3个月内,潜艇不得发出任何信号,以免暴露目标,全体艇员不能与外界联系。潜艇的巡逻区则按照海军总部的总体规划,由艇长自主规划航线。
值得注意的是,核潜艇的战略巡逻区划定主要依据潜艇所携带的导弹武器射程,既要将潜在目标覆盖,又要保证在敌人的反潜搜索区之外,尽可能在己方或盟国反潜防御基线内。理论上两国巡逻区应该尽量远离(即使本国不同的巡逻潜艇也应该尽量远离),以避免对其中一国潜艇的打击殃及另一国潜艇。但由于英国和法国的敌意国家类似,都将俄罗斯、伊朗等作为战略打击目标,而两国地理位置接近,因此战略巡逻区基本都在格陵兰一冰岛一英国一线。这里既可将莫斯科等目标覆盖,又可以利用北约的反潜防御区保证己方安全,因此两国潜艇巡逻区非常接近,并相互重叠覆盖,这为相撞事故埋下了隐患。
核武器“碰撞”事故第一枚核武器“三一弹”在设计时就考虑到了安全问题,在二战后的核武器运用实践中,各国都将核武器的安全性作为衡量核武器设计成功与否的重要指标,这将冷战时期的多次核武器事故的破坏降低到了最低程度。在冷战中,核武器运载平台曾发生过多次碰撞,核武器也在事故中发生坠落、挤压碰撞等机械撞击和燃烧等情况,虽然有的引起核武器中高能炸药爆炸或发生钚泄漏的事故,但均未发生核爆炸,这说明各国核武器的安全设计基本上是有效的。核武器在潜艇碰撞中可能遭遇的危险主要包括:长时间的海水浸泡、机械撞击和大火高温。
首先,完整的核弹可经受长时间的海水浸泡而不破裂据不完全统计,在过去数十年里仅核潜艇与核潜艇、与其它舰船、与海底礁石等发生的碰撞事故就发生了近20起,但基本都未发生潜艇所载核武器破裂的情况。例如,1986年10月6日,苏联一艘“扬基”级战略核潜艇在百慕大东北部海域沉没,上面携有16枚SS-N-6型战略核导弹,每枚导弹都装有两枚核弹头;1989年4月7日,苏联一艘“麦克”级攻击核潜艇在挪威北部海域沉没,42名官兵遇难,艇上装备有两枚核攻击鱼雷但至今未得到发生导弹或鱼雷爆炸或核泄漏的情况特别是2004年9月美国空军在佐治亚州海岸刚近发现1枚1958年丢失的MKI5型核弹,陷于15米深的海底淤泥下,未发生破裂。这是1958年2月5日1架B-47轰炸机与1架F-86战斗机相撞后抛掉的核弹。可见,核武器可以长时间在海中而不发生破裂。

其次,严重的机械变形不会引爆核武器。1966年11月,1架美国B-52轰炸机在西班牙的帕洛玛尔斯上空与1架KC-135加油机加油时相撞发生爆炸,两架飞机上的7名机组人员全部遇难,携带的4枚氢弹也尽数摔在地面。其中2枚氢弹上的引爆装置在炸弹下落时爆炸,虽然使西班牙广大乡村地区遭到散落的放射性物质污染,但没有引发核爆炸;第三枚氢弹没有爆炸,完好无损;第四枚落进了地中海,最终被找回。整个冷战时期美国在核武器事故中共丢失核弹11枚,临时销毁核弹12枚,有些至今仍未找到。
第三,核武器可经受高温燃烧。1958年2月,在英国格林汉姆·科曼空军基地,一架美国空军B-47重型轰炸机发生爆炸,冲天大火整整燃烧了16个小时,引爆了其中1枚核弹的高爆炸药,炸毁了紧挨着停放的另两架同样携带有原子弹的轰炸机,另1枚核弹“表面被烤焦并起了泡”。虽然核弹外壳在高温烤灼下已变形,但仍未发生爆炸。
“碰撞”中的导弹安全分析
这次碰撞事故涉及的核武器中,法国“凯旋”级携带的是自主研制的M45导弹和TN75弹头,英国“前卫”级携带的是美国“三叉戟”2D5导弹,弹头为自主研制,与美国的W76核弹头类似。那么,潜艇上的核导弹是否会在碰撞中发生意外发射或爆炸?核导弹在碰撞中能避免失控发射和意外爆炸吗?
失控发射概率较低失控发射包括两个方面:一是在没有控制的情况下发射了导弹,二是在失控发射后核弹头爆炸。对于前一种情况,各国潜艇部队几乎都制订了严格的管理制度和技术措施。例如,英美海军实行“四人制”核武器安全控制制度,即由舰长、两名执行军官和一名导弹发射军官共同完成“核控制命令”核实和执行发射的任务。当战略核潜艇收到“核控制命令”后,两名海军执行军官像陆基导弹部队的双人制军官那样,译码并协作打开艇上由他们掌控的一个密码箱,取出里面的“核控制命令”副本,核实收到的“核控制命令”的真伪。同时,舰长打开他掌控的另一个密码箱,取出开启导弹保险的钥匙,交给导弹操作人员,输入导弹发射程序并解除导弹保险。如果“核控制命令”被核实通过,两名执行军官将同时解除导弹发射军官掌控的密码箱的控制,让导弹发射军官打开第三个密码箱,从中取出导弹发射钥匙,启动发射。整个过程需要15分钟。由此可见,英美的潜基弹道导弹依靠一系列密码箱来降低非授权 发射的风险,密码箱相互制约,密码分开控制。苏/俄潜艇采用“双重核按钮制度”,要更加复杂。
英国潜艇的核打击权利由首相决定。一旦首相身亡,决定权将移交给他先前指定的人员;如果这个人也不幸遇难,核潜艇艇长将奉命执行首相“最后行动信”中的命令。“最后行动信”是历届英国首相一上任就亲手书写的一道核战争指令,并将其藏在核潜艇中,在危机时刻开启并执行。英国皇家海军的4艘核潜艇中执行战备巡逻的舰艇保险柜中就保管这一最后的命令。如果潜艇上的艇员一连数天都收不到英国广播公司(BBC)4频道的节目,这一指令就会被打开并执行。因为英国国家安全官员认为,如果BBC的节目连续多天不能正常播出和收听,这很可能意味着英国遭到核武器攻击,包括英国首相在内的数百万人已经死亡。除了首相本人,没有人知道这道机密指令的具体内容。但英国专家认为,首相可能有四种选择:一是会命令潜艇的指战员们服从美国的指挥:二是会命令潜艇开往澳大利亚;三是可能授权他们动用核武器回击敌人;最后,首相还可能将行动决定权交给潜艇的指挥官。
上述措施只是从制度上保证了导弹不会意外发射,但如果因为碰撞或电器故障等技术原因,也可能导致意外发射,1977年9月8日,苏联的1艘“德尔塔”型弹道导弹核潜艇在堪察加半岛就曾因为技术原因而误射1枚核导弹,但由于严密的技术措施,弹头并没有爆炸,最后被打捞了回来。1994年1月,克林顿和叶利钦共同签署了互不瞄准协议,目前可能签署这一协议的国家将越来越多。这一协议要求弹道导弹的制导系统中不预先装定目标数据,即使意外发射,导弹也不会飞向潜在目标,当然,这并不是说以前那种接到警报后迅速发射的危险不复存在。1995年1月,挪威发射了一枚科学实验导弹,俄罗斯误认为受10核袭击,随即拉响了最高级别的警报。后来证实俄雷达系统误测了导弹的飞行轨道,这些雷达是用于监视美国潜射导弹发射情况的。这一事件说明,错误预警的,情况不是不可能出现,如果意外发射被潜在国家认为是核攻击,其必然立即启动大规模反击行动,结果就是世界核大战。
当然,即使意外发射,核弹头也不会在飞行尽头爆炸。弹道导弹核弹头上有多重保险,其中一种就是程序保险,也就是说导弹飞行中经历过多次重力环境和运动程序的变化,才可能完全解除保险。例如,弹道导弹从起飞到下落目标区大致要经过:一级火箭正加速—二级火箭正加速—头体分离—上升减速飞行—失重一下落加速飞行等,弹头内的环境感应装置必须经过这几个过程才能解除保险,减少任何一个都将导致弹头无法最终加电引爆。
意外爆炸不太可能导弹的意外爆炸并不少见,但在潜艇碰撞中还没有发生过,而且随着固体燃料导弹的采用和燃料成分的改进,这种可能将会越来越小。但由于碰撞原因和过程十分复杂,爆炸事故并不能完全排除。
总的来看,已经淘汰的液体燃料导弹较容易受机械碰撞而爆炸。1980年9月18日,美军小石城导弹基地,“大力神”Ⅱ型洲际弹道导弹在发射井中发生爆炸,伤亡数十人。原因是当天下午一名技术人员在发射井内的第3层平台作业时,不慎将一金属扳手套筒掉入井底。由于第3层平台距离井底较高,这个重1.35千克的套筒落到井底后又反弹起来,撞到了导弹第1级燃料箱的外壳,并撞出了一条裂缝,燃料开始外泄。这种燃料比汽油还易燃易爆,加之当时抢险措施不力,没能彻底阻止导弹燃料外泄,从而导致了惨剧发生。所幸的是重约3.5吨的核弹头虽然被爆炸抛到了100米外的泥土里,但未发现核泄漏。

而另一起事故则说明近年固体燃料导弹要相对安全些。2003年11月7日,美国“乔治亚”号核潜艇在华盛顿州布杰德湾附近的班戈尔海军基地拆卸导弹时发生事故。当时该艇完成战备巡逻任务后,在码头使用起重机从发射筒中拆卸“三叉戟”导弹,但由于疏忽,竟然把下发射筒用的舷梯忘在了筒内,起重机操作手在没有检查的情况下开始提升导弹,结果导致导弹外层钢壳紧邻核弹头的部位被舷梯撞了一个200毫米深的洞,核弹头也受到了撞击。所幸并未造成任何保险装置启动或核泄漏、但这并不是说固体燃料导弹就可以掉以轻心,碰撞中可能产生的瞬时高强度静电就是固体燃料导弹的潜在杀手。例如,1985年1月11日,美国“潘兴”导弹的固体燃料发动机在发射时由于静电导致爆炸,三人死亡。
“碰撞”中的核武器安全分析
“碰撞”中的核武器是否会发生爆炸或污染是这次碰撞事故中人们普遍关心的问题。对1950-1980年冷战时期,美国公布的32起核武器事故分析表明,引起放射性材料散落污染的占三分之一:只发生炸药爆炸或着火,而无钚散落的约占三分之一,这主要是因为美国早期核武器采用了核弹芯插入和拉出弹体的保险设计,在武器解保前弹芯与炸药部件是分离的:还有三分之一的事故没有发生炸药爆炸,因为核武器中保险装置起了作用。值得注意的是这些事故中没有一起发生核爆炸。这主要得益于对核武器安全技术的重视。目前这一技术主要包括:允许解保装置、钝感高能炸药、增强核爆炸安全装置、耐火弹芯和环境敏感装置等。它们可对碰撞中核弹头的意外核引爆、化学爆炸、核泄漏起到遏止作用。
意外核引爆可能性不存在为了防止核武器遇到异常环境时的过早解保,设计人员把引爆核武器的关键电气部件隔离设计在一个“禁区”里,这一“禁区”就是增强核爆炸安全装置。该装置用结构壳体和绝缘材料包住,使其与无关电源绝缘。正常的解保和引爆信号要想进入该禁区,只能通过禁区内的多级物理开关和逻辑程序,它对正常引爆核武器起着至关重要的作用,可使非正常动作无法触发核武器的引爆系统。近年来保险装置又增设了一个飞行行为密码(即前面提到的程序保险),即使国家首脑已批准发射,如果导弹未按预定轨道飞行,也不会发生核爆炸。英美从1977年开始在核武器中采用增强核爆炸安全装置,到90年代初,它的核武器中已有一半安装了这种装置,2000年后所有的核武器都装有这种安全装置。实际上,所谓的增强核爆炸安全装置就像是飞机上的“黑匣子”,由结构壳体和绝缘材料包裹,即使在高温、撞击、水浸和化学物质腐蚀的情况下也不会被破坏。
化学爆炸不容忽视在核武器中早先大量采用爆速高、能量大的炸药,这种炸药不能防止化爆事故。为了化爆安全,核武器中有采用钝感炸药的趋势。钝感炸药在发生燃烧和撞击时不会发展成爆轰,但难于起爆就意味着易于熄火,因此,钝感炸药研制及其爆轰性能研究是当前核武器的研究重点之一,钝感高能炸药是一种对异常环境敏感性小得多的炸药。采用钝感高能炸药的核武器,在异常环境下不易发生爆炸,因而提高了核武器的安全性能美国从1979年开始在核武器中使用钝感炸药,到上世纪90年代初,大约有四分之一的核武器使用了这利,炸药,还计划使更多的核武器换上钝感高能炸药美国对核武器的军标是“一点安全”,就是指核武器在撞击或枪击等异常环境下武器中炸药任何一点如果爆炸,其引发核爆的概率小于10-6 可见在碰撞中发生核爆炸的概率非常低。
核泄漏污染可能性存在核武器中的钚是一种剧毒物质,如果在事故中发生了化学爆炸,尽管无核能释放,仍可使钚(钚的熔点为641℃)以气溶胶方式散落在很大范围内,严重威胁居民安全,而核弹头在燃烧中也可能造成其中钚材料的燃烧汽化。为此英美部分核武器采用耐火弹芯的设计,即在裂变材料外面增加一层保护层。该层为高熔点、能耐受熔融钚腐蚀的金属壳,能抗1000℃(这一般是飞机失事的着火温度)以下几小时的燃烧。耐火弹芯和钝感炸药结合使用可在撞击和着火事故中尽量不发生钚散落污染,在一般事故中保持弹芯的完整,不扩大污染。英法在核武器设计中也采用了类似设计,而且核弹头的导弹外罩(即载入壳体)在设计中考虑到需要经历再入大气层时的数千度高温和大过载,结构都十分坚固。因此,这次碰撞中如果发生火灾和机械撞击,核弹头产生的核泄漏污染是十分有限的。但如果撞击猛烈并直接撞击到核弹头,还是有可能造成弹头破裂,从而造成空气或海水的核污染。
“碰撞”对核武器的可能危害
这次“碰撞”事件后,英法两国都否认碰撞对核武器造成了直接影响,但是记性好的人或许还记得2005年美英媒体曾披露,英美核武器由于设计原因可能导致无法正常引爆的消息。
核武器中的“水管”原理众所周知,氢弹是在原子弹基础上发展起来的,原子弹是氢弹的所谓“扳机”作为“扳机”的原子弹是氢弹的“初级”,其爆炸放出的中子和热核材料作用生成氚,在高温加热和强烈的压缩作用下,氘和氚便产生聚变反应,放出中子,再生成氚,再反应直至爆炸。为了完成这过程,科学家设计了初级、次级、辐射屏蔽壳和辐射通道四大部分组成氢弹。其中初级是一个纯裂变或助爆裂变的放能部件:次级是一个与初级分开放置的、含有聚变材料的热核武器主要放能部件;辐射屏蔽壳是包在初级与次级外面的,用热辐射穿不透的重材料制作的外壳,其作用是把初级放出的热辐射包围在里面;在辐射屏蔽壳与次级之间是辐射通道,初级放出的热辐射通过这里到达次级。

这里的辐射屏蔽壳是用高原子序数的材料制造的(例如铀238),初级爆炸产生的热辐射射线在这种材料中的传播距离很短,只传播几微米就被吸收了。吸收的射线可以将这一层物质加热至高温,变成等离子体。这层高温等离子体又重新发射出热辐射,加热远离初级的其余部分辐射通道,最终使初级的能量传递到次级。可见,辐射屏蔽壳和辐射通道在初级和次级之间起到桥梁作用。如果这层辐射屏蔽壳变形破裂,辐射射线就会泄漏,使初级产生的能量无法按照设计传递到次级,次级就无法达到设计的温度和压力,就好像水管破裂后,管内压力就会降低,水就无法输送到出口。这一道理很简单,但美国的W76弹头和英国依此为蓝本的弹头设计很可能就存在这样的问题。
变成现买的万一2004年2月,美国四名核科学家在交流工作经验时发现了W76这一潜藏20余年的痼疾。于是他们要求与美国核武器官员举行一次秘密会议,讨论他们的忧虑这四名科学家中,三人曾在洛斯·阿拉莫斯实验室工作, 人仍在那里效力,秘密会议于2004年3月召开。会上,洛斯,阿拉莫斯实验室前武器专家、亚历桑纳大学教授里查德·摩尔斯称,问题出在W76的辐射屏蔽壳上。当时实验室的领导为了满足军方提出的小型化、大威力的需要,要求科学家尽量采用轻、薄设计,尽可能地让这层达到超级薄的程度,使辐射屏蔽壳很薄,有些地方甚至比听装啤酒罐还要薄。虽然洛斯,阿拉莫斯国家实验室的科学家采用大量数学模型计算认为,这一薄型设计完全可以完成核聚变,但这几位科学家指出,由于这层屏蔽壳很薄,无法保证核弹头发射、飞行,甚至储存、运输等恶劣环境下完好无损。因此,在使用中万一发生意想不到的情况,其很可能因受到撞击后变形或者破裂而影响起爆效果。
这次英法潜艇的碰撞虽然没有造成弹头的直接机械撞击,但是在震荡中是否造成辐射屏蔽壳等部件的结构损害,在没有回厂检测或爆炸试验的情况下,就得出没有任何影响的结论是不负责任的。如前所述,辐射屏蔽壳断裂或变形可能造成核弹爆炸当量不足,威力降低,甚至无法引爆而成为哑弹。也就是说,此后英国耗费巨大人力物力维持的核潜艇战略威慑巡逻,很可能是走过场,因为潜艇上携带的是连英国人自己也不知道能不能爆炸的核弹。