防空反導系統的絕殺方式演進史:高空核爆炸摧毀
二戰後,美蘇相繼研制出大量的核武器,並形成了兩極爭霸的格局。雙方最初都是以戰略轟炸機作為核武器主要的投送工具,但防空系統的飛速發展,使得戰略轟炸機的突防變得越發困難。進入上世紀50年代後期,蘇聯率先試驗成功了洲際彈道導彈,美國緊隨其後也研發出自己的洲際導彈。
至此,核武器乘上了更加難以對付的“全球快遞”,傳統的防空系統在強大的核攻勢面前已經形同虛設。因此,美蘇爭霸的焦點也已由“誰攻得更猛”轉為“誰活得更久”。
核反導系統究竟怎樣殺傷來襲的核武器?
“以核反核”攔截洲際導彈並非最佳的選擇,只是時代的無奈之選。因為在20世紀50年代,以當時的技術條件,別說以“子彈打子彈”式的精度攔截洲際彈道導彈,即便是及時發現、精確跟蹤來襲的洲際導彈都是件很困難的事情。
核反導系統殺傷來襲核武器的機理還要從核武器高空爆炸的殺傷效應說起。核爆炸造成殺傷破壞的主要因素有:沖擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和電磁脈沖。它們在核爆炸總能量中所占的份額,取決於核武器的類型和爆點的環境條件。通常原子彈空中爆炸時,沖擊波約占總能量的50%,光輻射約占35%,早期核輻射約占5%,放射性汙染約占10%。
由於大氣的密度隨高度增加基本上按指數規律遞減,在高度為30千米處,大氣密度為地面的百分之壹;而在高度為80千米處,大氣密度只有地面的十萬分之壹。隨著高度的增加,大氣對X射線早期核輻射的削弱作用減弱,因此X射線和紫外輻射所組成的光輻射和早期核輻射成為高空核爆炸的重要毀傷因素。
高空核爆炸光輻射的能量所占核爆炸總能量的份額,爆高逐漸增大,沖擊波的能量份額隨爆高的增加而減少。當爆高大於80千米時,有70-80%的能量以X射線形式釋放,聚積在爆心下方距地面70-80千米的大氣中,形成餅狀發光區,又稱餅狀火球。
γ射線能量聚積在距地面20-30千米的大氣中,形成較強的電磁脈沖,經地磁場轉會激勵很強的高空核電磁脈沖,作用範圍顯著增大。因此,高空核爆炸沖擊波對飛行目標的破壞是次要的,主要以光輻射和早期核輻射摧毀導彈的電子系統,使其失去作戰能力。
核反導系統能將所有來襲的核導彈“團滅”嗎?
很多人可能會以為,以核武器的毀滅性威力,必然能形成巨大的殺傷區域,將所有經過的核導彈進行“團滅”,達到“壹夫當關、萬夫難逃”的效果。其實不然,在核武器的爆炸區域內,真正能摧毀的核導彈數量往往是有限的。
以蘇聯最早發展的A-35“橡皮套鞋”(Galosh)反導系統為例,該系統裝備了A-350Ж核攔截彈,是壹種大當量的高空反導攔截彈,采用百萬噸級TNT當量的核戰鬥部(重700千克)。然而,在莫斯科防區內,A-35系統只能對來自任何方向上的6-8枚核彈頭進行同時攔截。
1959年,蘇聯剛提出研制A-35系統時,美蘇兩國的洲際彈道導彈規模還很有限,系統設計目標還能勉強應付美國可能的核攻擊。但到了將要投入部署的70年代,美蘇洲際彈道導彈庫存有了大規模的增長,A-35的反導能力實在是力不從心了。70年代初,美國估計至少有60枚100萬噸當量的彈頭瞄準莫斯科,是A-35系統作戰能力的近10倍。
隨著分導式多彈頭的出現,威脅又提高了壹個數量級。在此背景下,蘇聯部長會議於1975年6月決定部署新壹代的A-135反彈道導彈系統。A-135反彈道導彈系統裝備了兩種導彈:壹種是代號為53T6的高超音速大氣層內攔截彈,另壹種是代號為51T6的大氣層外攔截彈,分別攜帶了300-500萬噸當量的AA-84熱核彈頭。
由於采用了雙層攔截,可以先後利用核彈頭爆炸產生的電磁脈沖和沖擊波效應,癱瘓並摧毀來襲的敵方核導彈,攔截效率有了較大提高。
高空核爆炸為什麽不太容易搞定來襲的核彈頭?
如前所述,A-35系統只能攔截6-8枚核彈頭,是因為其核電磁脈沖效應不夠強大嗎?答案當然是否定的。研究發現,即便是1千噸當量的高空核爆炸,就可以釋放出1萬億卡的能量,在真空中,大約85%的核當量以X光形式釋放。
其中,能量較低的(以10千電子伏特為界)X光被稱為“軟X光”,其能量主要沈積在彈頭殼體表面,形成高溫高壓,既能產生燒蝕作用,又產生可傳導到彈頭內部的熱量。能量較高的被稱為“硬X光”,其穿透能力比較強。硬X光大部分侵入彈頭,會造成核裝藥“失效”和內部沖擊。
那麽針對大部分的核彈頭,核爆炸為什麽會顯得力不從心了呢?這是因為核彈頭往往帶有抗核加固措施。20世紀70年代以後,美、蘇、英、法等國投入大量人力、物力,建造了各種大型核爆炸模擬設備,開展對武器系統抗核加固的研究。
美國大部分的核導彈都做了不同程度的抗核加固,而且抗核加固技術是全方位的。僅就作為必殺器的核彈頭來說,當然也練就了金剛不壞的“鐵頭功”。鑒於核彈頭在核爆炸條件下內部受的各種應力復雜,外部飛行環境惡劣,因此需要作為全彈的重點,對其結構和外形進行加固。
除了需要具有較強的耐燒蝕能力外,還要能經受高空核攔截環境,具有良好的抗核功能,特別是能抗X射線所引起的高熱環境。據分析,1千噸當量核爆炸在攔截普通彈頭時的作用範圍超過1.5千米,對完全加固的彈頭攔截範圍則縮小到250米。最經典的彈頭抗核加固技術案例是,20世紀80年代美軍研制的“和平衛士”核洲際彈道導彈。
其彈頭內部支撐結構呈圓盤形,用復合材料制作,電纜則采用抗核加固屏蔽電纜,敷設在彈頭中心部位,以便盡可能減小輻射的影響。此外,為抵禦核爆環境中的碎片和灰塵等對彈頭的侵蝕,其外殼設計與熱防護設計融為壹體。對於子彈頭,則主要采用了加固電子線路及對電子組件進行屏蔽的方式進行加固。
劃重點:
“以核反核”攔截洲際導彈並不是最佳的選擇,只是時代的無奈之選。雖然核反導系統具有毀滅性威力,但在采用了抗核加固措施的核彈頭面前,殺傷效果並不理想,反而會在自己的國土上空產生不亞於壹次核戰爭的破壞效應,可謂“殺敵八百、自損壹千”。正鑒於此,這種反導系統很難投入大規模部署,註定會被歷史所淘汰。