防空反导系统的绝杀方式演进史—高空核爆炸摧毁

出品：科普中国

作者：岳江锋

策划：宋雅娟

监制：光明网科普事业部

二战后，美苏相继研制出大量的核武器，并形成了两极争霸的格局。双方最初都是以战略轰炸机作为核武器主要的投送工具，但防空系统的飞速发展，使得战略轰炸机的突防变得越发困难。进入上世纪50年代后期，苏联率先试验成功了洲际弹道导弹，美国紧随其后也研发出自己的洲际导弹。至此，核武器乘上了更加难以对付的“全球快递”，传统的防空系统在强大的核攻势面前已经形同虚设。因此，美苏争霸的焦点也已由“谁攻得更猛”转为“谁活得更久”。

高空核爆炸毁伤效应示意图（图片来自网络）

核反导系统究竟怎样杀伤来袭的核武器？

“以核反核”拦截洲际导弹并非最佳的选择，只是时代的无奈之选。因为在20世纪50年代，以当时的技术条件，别说以“子弹打子弹”式的精度拦截洲际弹道导弹，即便是及时发现、精确跟踪来袭的洲际导弹都是件很困难的事情。

核反导系统杀伤来袭核武器的机理还要从核武器高空爆炸的杀伤效应说起。核爆炸造成杀伤破坏的主要因素有：冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲。它们在核爆炸总能量中所占的份额，取决于核武器的类型和爆点的环境条件。通常原子弹空中爆炸时，冲击波约占总能量的50%，光辐射约占35%，早期核辐射约占5%，放射性污染约占10%。

由于大气的密度随高度增加基本上按指数规律递减，在高度为30千米处，大气密度为地面的百分之一；而在高度为80千米处，大气密度只有地面的十万分之一。随着高度的增加，大气对Ｘ射线早期核辐射的削弱作用减弱，因此Ｘ射线和紫外辐射所组成的光辐射和早期核辐射成为高空核爆炸的重要毁伤因素。高空核爆炸光辐射的能量所占核爆炸总能量的份额，爆高逐渐增大，冲击波的能量份额随爆高的增加而减少。

当爆高大于80千米时，有70-80%的能量以Ｘ射线形式释放，聚积在爆心下方距地面70-80千米的大气中，形成饼状发光区，又称饼状火球；γ射线能量聚积在距地面20-30千米的大气中,形成较强的电磁脉冲, 经地磁场转会激励很强的高空核电磁脉冲，作用范围显著增大。因此，高空核爆炸冲击波对飞行目标的破坏是次要的，主要以光辐射和早期核辐射摧毁导弹的电子系统，使其失去作战能力。

核反导系统能将所有来袭的核导弹“团灭”吗？

很多人可能会以为，以核武器的毁灭性威力，必然能形成巨大的杀伤区域，将所有经过的核导弹进行“团灭”，达到“一夫当关、万夫难逃”的效果。其实不然，在核武器的爆炸区域内，真正能摧毁的核导弹数量往往是有限的。

А-350Ж拦截弹（图片来自网络）

以苏联最早发展的A-35“橡皮套鞋”（Galosh）反导系统为例，该系统装备了A-350Ж核拦截弹，是一种大当量的高空反导拦截弹，采用百万吨级TNT当量的核战斗部（重700千克）。然而，在莫斯科防区内，A-35系统只能对来自任何方向上的6-8枚核弹头进行同时拦截。

1959年，苏联刚提出研制A-35系统时，美苏两国的洲际弹道导弹规模还很有限，系统设计目标还能勉强应付美国可能的核攻击。但到了将要投入部署的70年代，美苏洲际弹道导弹库存有了大规模的增长，A-35的反导能力实在是力不从心了。70年代初，美国估计至少有60枚100万吨当量的弹头瞄准莫斯科，是A-35系统作战能力的近10倍。随着分导式多弹头的出现，威胁又提高了一个数量级。

A-135系统部署图（图片来自网络）

在此背景下，苏联部长会议于1975年6月决定部署新一代的A-135反弹道导弹系统。A-135反弹道导弹系统装备了两种导弹：一种是代号为53T6的高超音速大气层内拦截弹，另一种是代号为51T6的大气层外拦截弹，分别携带了300-500万吨当量的AA-84热核弹头。由于采用了双层拦截，可以先后利用核弹头爆炸产生的电磁脉冲和冲击波效应，瘫痪并摧毁来袭的敌方核导弹，拦截效率有了较大提高。

高空核爆炸为什么不太容易搞定来袭的核弹头？

如前所述，A-35系统只能拦截6-8枚核弹头，是因为其核电磁脉冲效应不够强大吗？答案当然是否定的。研究发现，即便是1千吨当量的高空核爆炸，就可以释放出1万亿卡的能量，在真空中，大约85%的核当量以X光形式释放。

其中，能量较低的（以10千电子伏特为界）X光被称为“软X光”，其能量主要沉积在弹头壳体表面，形成高温高压，既能产生烧蚀作用，又产生可传导到弹头内部的热量。能量较高的被称为“硬X光”，其穿透能力比较强。硬X光大部分侵入弹头，会造成核装药“失效”和内部冲击。

那么针对大部分的核弹头，核爆炸为什么会显得力不从心了呢？这是因为核弹头往往带有抗核加固措施。20世纪70年代以后，美、苏、英、法等国投入大量人力、物力，建造了各种大型核爆炸模拟设备，开展对武器系统抗核加固的研究。美国大部分的核导弹都做了不同程度的抗核加固，而且抗核加固技术是全方位的。仅就作为必杀器的核弹头来说，当然也练就了金刚不坏的“铁头功”。

鉴于核弹头在核爆炸条件下内部受的各种应力复杂，外部飞行环境恶劣，因此需要作为全弹的重点，对其结构和外形进行加固。除了需要具有较强的耐烧蚀能力外，还要能经受高空核拦截环境，具有良好的抗核功能，特别是能抗X射线所引起的高热环境。据分析，1千吨当量核爆炸在拦截普通弹头时的作用范围超过1.5千米，对完全加固的弹头拦截范围则缩小到250米。

最经典的弹头抗核加固技术案例是，20世纪80年代美军研制的“和平卫士”核洲际弹道导弹。其弹头内部支撑结构呈圆盘形，用复合材料制作，电缆则采用抗核加固屏蔽电缆，敷设在弹头中心部位，以便尽可能减小辐射的影响。此外，为抵御核爆环境中的碎片和灰尘等对弹头的侵蚀，其外壳设计与热防护设计融为一体。对于子弹头，则主要采用了加固电子线路及对电子组件进行屏蔽的方式进行加固。

“和平卫士”核洲际弹道导弹（图片来自网络）

划重点：

“以核反核”拦截洲际导弹并不是最佳的选择，只是时代的无奈之选。虽然核反导系统具有毁灭性威力，但在采用了抗核加固措施的核弹头面前，杀伤效果并不理想，反而会在自己的国土上空产生不亚于一次核战争的破坏效应，可谓“杀敌八百、自损一千”。正鉴于此，这种反导系统很难投入大规模部署，注定会被历史所淘汰。