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第34章 未来战争武器(4)

1938年末,德国物理学家证实了以高速中子撞击铀原子,可以引起原子核分裂,同时放出巨大的能量。根据这个发现,美、英、德各国开始研究原子弹。第二次世界大战爆发后,英国于1941年10月以“筒合金计划”为名,正式进行原子弹开发工作。同年12月美国总统罗斯福批准了“曼哈顿计划”从此肯定了制造原子弹的可行性,1943年1月以后,美国一方面将有关原子弹的全部情报都列入最高机密,另一方面则加快其开发工作,终于在1945年完成历史上最早的两枚原子弹——MK1“小男孩”和MK3“胖子”。

其中MK1于1945年8月6日投掷在日本的广岛市,成为人类历史上第一次战略核攻击,也加速了第二次世界大战的结束;MK3是在7月16日做了第一次核试爆(在美国新墨西哥州阿拉莫多),而第2枚MK3则在8月9日投在日本的长崎市。

投在日本广岛和长崎的原子弹,其爆炸威力如换算成TNT炸药,则MK1相当于12000到14000吨,MK3则为23000吨。强大的破坏力造成了两座城市的毁灭!其中90%的建筑物被摧毁,70%以上的市民伤亡!“小男孩”和“胖子”这两枚原子弹的婴孩,竟具有人类历史上所有武器的最大破坏力。这两枚威力惊人的原子弹,就是现在世界上一切核武器的祖先。

探索核弹的奥秘,使人大开眼界

装在核航弹,核导弹、核炮弹、核鱼雷、核深弹和核水雷等等核武器上的战斗部——即核弹,其基本原理都是用天然铀经浓缩,加工而成铀235,或钚239等元素。当质量达到一定量(临界量)以上时,会产生连锁核分裂而释放巨大的能量;或是利用氘、氚等氢的同位素,使其进行核融合反应生成较重的元素,同时也释放出巨大的能量就是爆炸力。

核反应的原料是铀235或钚239,其中铀235是天然铀分离后,再浓缩成含量在90%以上的浓缩铀;而钚239是核反应器内由铀235燃料在反应时所放出的中子被周围的铀238吸收,生成分裂性的钚239和非分裂性的钚240,经过分离后,即可得到钚239。

要使这些核分裂物质爆炸,需要在瞬间达到临界量(即核分裂物质的质量增加到会呈现不安定状态,若有中子撞击便能引发核分裂进行连锁反应时的最低量)。这可以使用炮管型的圆筒,利用火药(TNT等)将分离在两端的核分裂物质推到中央,使其撞击;另外一种是将核分裂物质分隔成几处,以火药的爆炸力推至中央反应室。

三米长的“小男孩”。美国就是用它的“惊世一爆”结束了二战采取前一种方式的核弹称为炮管型,而后一种则称为爆缩型。投在广岛的MK1原子弹是属于铀235的炮管型;投在长崎的MK3则是钚239的爆缩型。至于铀235的临界量大约是20至25公斤,而钚239则为7至8公斤。两种方式均能发挥约等于2万吨TNT炸药的爆炸力。

以上概要地说明了原子弹的基本原理,这里再介绍一下比原子弹更加“凶狠”的氢弹!它是利用原子弹产生高达数亿度的超高温,使氢元素进行热熔合反应并放出比原子弹更巨大的能量作为爆炸力。

美国于1952年11月1日在安尼威吐克环礁进行第一次氢弹试爆,其目的是向前苏联夸耀核武器的优势,但这次试爆将氘和氚在原子弹的超高温下熔合生成氦元素,使用的是大型湿式氢弹,其弹体只能算是设在地面上的核爆炸装置。

第二次世界大战后不久,美国和前苏联就开始了核武器竞赛。1949年8月20日,前苏联第一次原子弹试爆成功,打破了美国独占的局面。至于氢弹的开发,前苏联动员其国力,于1953年8月12日试爆成功。

前苏联的氢弹是使用较容易处理的氧化锂为融合反应材料,是属于乾式氢弹无论在体积或重量方面,都接近了实用的阶段。到这时期,美国和前苏联之间的核武器几乎没有什么差距了。

美国因而感到了惊慌,但随后便在1954年3月1日在太平洋比基尼环礁进行首次乾式氢弹试爆,结果是远远超出预期的爆炸力,甚至使距试验现场150公里以外的日本渔船第五福龙丸号,也遭到辐射尘埃的破坏。其威力约等于1400万吨TNT炸药,是投在广岛或长崎20000吨级原子弹爆炸威力的700倍!

这个氢弹在1954年末,命名为MK17核炸弹,到1957年为止,一直装备在美国洲际战略轰炸机部队。1955年11月23日,前苏联也使用轰炸机投掷氢弹,夸耀其氢弹的技术。

凡是核爆炸所释放的能量都有热能、爆风及辐射线三种破坏力。核炸弹或核弹头在爆炸瞬间的效果,小者相当于一百数十吨TNT炸药,大者可超过200万吨TNT炸药所产生的巨大能量。这些能量在爆炸时,聚集着数百万度的高温和数百万大气压的气体火球。这个火球产生的第一种效果就是“高热能”;第二种效果是发射出“α射线”“β射线”及足以使人致命的“γ射线”、“中子射线”等辐射线。随后气体火球急速地膨胀,形成强大的压力波在空中及地表面传播,造成巨大的空气冲击波,也就是第三种效果——“爆风”。此外,由于核爆炸使空气急速移动,瞬间在爆炸中心点附近形成低压中心,吸引周围空气向中心移动,因而造成强风与爆风一起造成双重的破坏效果。

上述的火球消失后出现蘑菇云,云中带有核反应产生的辐射物质,到处随风飘散,落下的就是“辐射尘埃”,也就是核爆炸后更广宽的地区被残留辐射污染的原因。

原子弹在空中爆炸后、能量的50%形成“爆风”、35%形成“热能”、5%为“初期辐射”,剩下的10%是“残留辐射线”;而氢弹空中爆炸后的能量则30%为“爆风”,20%为“热能”,初期辐射线达50%,至于残留辐射线的百分比极低,这是氢弹的结构特性。

前面提到的美国在比基尼环礁试爆的MK17氢弹,是以原子弹为“枪机”,其外层是氘化锂,最外层则以天然铀为外壳组成。爆炸时先引爆原子弹,产生了超高温使氘化锂熔合,再利用此熔合能引发最外层的天然铀发生核反应。经这三步,产生了相当于1400万吨TNT炸药的大爆炸,一般称为3F炸弹。但这种方式因最后引发最外层天然铀的核分裂会产生大量辐射尘,故称为“肮脏的氢弹”,现今的核武器已不再采用这种方式了。这种炸弹的特点是当“枪机”用起爆的原子弹和外壳的天然铀所产生重核分裂反应,故比原子弹有更大的初期辐射线和辐射性残留物质;但1400万吨级的巨大爆炸力和全重20吨的大型炸弹,不适合于实际使用。从军事观点上看,MK17氢弹是不能运用的武器。因此美国、前苏联以及英、法等核武器国家都设法使原子弹和氢弹小型化,使核武器更为实用。

电子战的焦点——雷达

雷达探测目标的基本原理是:发出电波脉冲,然后测出它从目标反射回来的时间,据此算出离目标的距离。至于目标的方位,则由雷达天线所面对的方向来确定。但它有一个致命的弱点,那就是容易受到干扰。第二次世界大战时,德国三艘巡洋舰从英吉利海峡突围就是利用英国雷达受干扰的这一弱点才取得成功的。

现代战争中,能用来警戒和制导导弹、火炮的雷达,已成为电子战中侦察、干扰和袭击的主要对象,可以说是电子战的焦点。

很长时期以来,科技人员千方百计不断改进,解决了测量空中目标的高度问题,并提高了它的抗干扰能力。

单脉冲技术

单脉冲雷达技术,开始是为飞机上的雷达而开发出来的。雷达之所以能够知道目标方位,是根据天线的方向。而在三维空间移动的飞机上所装置的雷达,在圆锥空间内转动天线,是根据能够获得最强反射讯号的方向,而得知目标的方位,称谓圆锥扫描式雷达。但是如果使用与雷达圆锥扫描频率相同的频率的电波对准雷达发射,那么这种圆锥扫描方法在目标方位的测定上容易受到混淆。也就是说,受到电子干扰所蒙骗。因此,单脉冲雷达就应运而生了。

这是一种具备多个接收通道的雷达,它能利用几个通道捕捉反射回来的信号,逐一比较其脉冲,区别假信号与从真正目标反射回来的信号,并将天线朝向正确的目标。这项技术于20世纪60年代即达到实用化。今天的战斗机用雷达,几乎都已经是单脉冲型,并普及到导弹、火炮以及舰艇上。

捷变频技术

为了对抗电子干扰,最近的雷达多为能够一面高速度变换工作频率,一面进行探测的“捷变频雷达”(注:雷达在工作过程中不间断地快速变更频率,是对付电子干扰的一种手段)。

频率的变换是以不规律的方式进行。这样敌人就很难对雷达实施干扰了,同时也就提高了捕捉目标的能力。

数字信号处理技术

直到不久前,雷达反射信号的处理,全部采取模拟方式。其方法是:以电的方式将这些反射信号的强度加以增幅,然后将所要的(来自目标的)信号与不要的信号分开,并显示于荧光屏上。此种方式在处理过程中,信号的品值很可能会降低。

随着数字式电脑的普及,可以将雷达反射信号的模拟“原始”数据转变为数字信号而加以处理。模拟信号的5伏,在处理过程中,可能降为2伏,甚至05伏;而数字信号的5则永远都是5。因此其显示方法,也不是“原始”数据的显示,而是将所需要的情报(高度、速度、方位等)以符号显示出来。

而且,数字信号由于其品质不会降低,使远距离数据通信易于实施。来自空中早期预警机的数字数据,可以在不降低品质的情况下传送到地面电台及飞行中的战斗机或航行中的舰船,并能够共有相同的情报,而且可以不经人手而加以判析、记忆以及再传送,这是模拟方式所无法做到的。

相控阵天线

一提起雷达,一般人总会想起那种网状天线旋转不停的样子。其实最近多已逐渐采用平板状的雷达天线,甚至有的雷达天线完全不动即能发挥其功能。

过去那种使用网状天线的雷达,有如手电筒一般,从一个光源(电波发射装置)发出的光,在反射镜上被反射而形成光束。

天线由于各种形状不同,能够根据雷达的主要目的而形成最适当的波束;(但是,现在有些雷达能够利用装在天线支持结构部的“抗流板”设备,在某种程度的范围内,使天线的形状造成变化,而产生数种不同的波束。使天线做功能性旋转,可以获得波束的指向)而当跟踪多种目标时,则将每次旋转所获得的数据加以贮存并显示出来。

与此相对,相控阵天线是由许多称为“移相器”的单元所形成。其各个构成要素都是一个小雷达,能发射波束的一小部分。但是,由于其电波的相位是一点一点加以错开,因此全体形成的波束在形状及指向方面,可以随心所欲。

由于相位的控制是利用电子方式,所以波束的形状与移动(我们称为扫描)能在瞬时完成。其时间是以微秒为单位计算。因此,天线不用旋转就能在相当的范围内利用波束的移动进行搜索;而且在实用上几乎可以同时跟踪多个目标。甚至,现在只需一种雷达就能包括过去所需的各种不同雷达的功能。

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