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        從英法核潛艇碰撞事故看潛射彈道導(dǎo)彈核武器安全問題

        2009-05-26 00:35:00戴艷麗柳桂東
        現(xiàn)代軍事 2009年4期
        關(guān)鍵詞:核爆炸核彈頭核潛艇

        周 偉 戴艷麗 柳桂東

        2009年2月,英法戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇在進行戰(zhàn)備巡邏時發(fā)生碰撞事故。這次事故引發(fā)了人們對核反應(yīng)堆泄露問題的擔(dān)憂。另一方面,媒體在對此次事故的報道中沒有提及事故潛艇所攜帶的戰(zhàn)略核導(dǎo)彈,也許此次碰撞沒有產(chǎn)生直接的安全問題,但是這個潛在的問題仍引起了人們的廣泛關(guān)注。

        戰(zhàn)備巡邏與核武器“碰撞”事故

        美俄等核大國為保證戰(zhàn)略核力量的高度戰(zhàn)備程度,長期由飛機或潛艇、水面艦艇攜載核武器進行戰(zhàn)備巡邏,這導(dǎo)致核武器平臺的碰撞和核武器的直接機械碰撞事故屢見不鮮。

        戰(zhàn)略核潛艇的戰(zhàn)備巡邏

        在冷戰(zhàn)時期,美蘇的戰(zhàn)略核潛艇一直保持了較高程度的戰(zhàn)備巡邏狀態(tài),隨時有數(shù)艘,甚至十?dāng)?shù)艘潛艇處于戰(zhàn)備巡邏狀態(tài)。其中,前蘇聯(lián)戰(zhàn)略彈道核潛艇和核動力攻擊潛艇在1984年的巡邏次數(shù)達到了230多次,美國的戰(zhàn)備水平與此相當(dāng)。雖然冷戰(zhàn)后,俄羅斯導(dǎo)彈潛艇巡邏次數(shù)年平均只有2次至3次(甚至不能保證隨時有戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇在航),但俄羅斯一直在努力恢復(fù)這一能力。

        英法兩國都將潛射核導(dǎo)彈作為國家戰(zhàn)略核力量的支柱。自20世紀60年代以來,兩國戰(zhàn)略核潛艇無時無刻都在巡邏,特別是法國1996年2月宣布拆除陸基核武器,英國1998年3月宣布空基核武器退出現(xiàn)役后,法國只擁有海空“兩位一體”核力量,英國則只保留了唯一的潛射核力量。自1968年4月以來,英國戰(zhàn)略核潛艇已經(jīng)完成了連續(xù)41年的戰(zhàn)略威懾巡邏,執(zhí)行巡邏300余次,按每艘核潛艇平均150名艇員計算,持續(xù)41年的巡邏相當(dāng)于將近5000多萬巡邏人時。

        鑒于戰(zhàn)略核潛艇的特殊和敏感使命,艇長全權(quán)負責(zé)出海后的全部行程,連海軍總部和所載大約160名船員中的大多數(shù)也不知道其出海后的具體位置。每次出海的3個月內(nèi),潛艇不得發(fā)出任何信號,以免暴露目標,全體船員不能與外界聯(lián)系。潛艇的巡邏區(qū)則按照海軍總部的總體規(guī)劃,由艇長自主規(guī)劃航線。值得注意的是,核潛艇的戰(zhàn)略巡邏區(qū)劃定主要是依據(jù)潛艇所攜帶的導(dǎo)彈武器射程,既要將潛在目標覆蓋,又要保證在敵人的反潛搜索區(qū)之外,盡可能在己方或盟國反潛防御基線內(nèi),提供水下保護。理論上兩國巡邏區(qū)應(yīng)該盡量遠離(即使本國不同的巡邏潛艇也應(yīng)該盡量遠離),以避免對其中一國潛艇的打擊殃及另一國潛艇。

        但是,由于英國和法國都將俄羅斯、伊朗等國作為戰(zhàn)略打擊目標,而兩國地理位置接近,因此戰(zhàn)略巡邏區(qū)基本都在格陵蘭一冰島一英國一線,這里既可將莫斯科等目標覆蓋,又可以利用北約的反潛防御區(qū)保證己方安全,因此兩國潛艇巡邏區(qū)非常接近,并相互重疊覆蓋,這為日后的相撞事故埋下了隱患。

        核武器“碰撞”事故

        自核武器誕生以來,各國都將核武器的安全性作為衡量核武器設(shè)計成功與否的重要指標,這使冷戰(zhàn)時期發(fā)生的多次核武器事故的破壞程度大大降低了。在冷戰(zhàn)時期,核武器運載平臺曾發(fā)生過多次碰撞,核武器也在事故中發(fā)生墜落、擠壓碰撞等機械撞擊和燃燒等情況,雖然有的引起核武器中高能炸藥爆炸或發(fā)生钚泄漏的事故,但均未發(fā)生核爆炸,這說明各國核武器的安全設(shè)計基本上是有效的。核武器在潛艇碰撞中可能遭遇到的危險主要包括:長時間的海水浸泡、機械撞擊和大火高溫。雖然這些危險可能使核武器發(fā)生機械變形,甚至導(dǎo)致化學(xué)爆炸和核材料的泄露,但很難發(fā)生核爆炸。

        在此次英法核潛艇碰撞事故中,法國“凱旋”級戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇攜載的是自主研制的M45潛射彈道導(dǎo)彈和TN75彈頭,而英國“前衛(wèi)”級戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇攜載的是從美國引進的“三叉戟-2/D5”潛射彈道導(dǎo)彈,但彈頭為自主研制,與美國的W-76核彈頭類似。雖然各國都采取了嚴格的制度和技術(shù)措施,但仍存在潛艇所攜載的導(dǎo)彈被意外發(fā)射或發(fā)生爆炸的可能性。

        潛射導(dǎo)彈的安全問題分析

        失控發(fā)射的概率較低

        (1)管理制度保證了艇載導(dǎo)彈不會發(fā)生意外發(fā)射

        各國戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇部隊幾乎都制訂了嚴格的管理制度,如俄羅斯的“雙重核按扭制度”、英國和美國的“四人制”核武器安全控制制度。

        以英國為例:

        首先是決定發(fā)射核導(dǎo)彈的權(quán)限。英國戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇實施核打擊的權(quán)限由首相掌握。一旦首相身亡,決定權(quán)將移交給他先前指定的人員;如果這個人也不幸遇難,核潛艇艦長將奉命執(zhí)行首相“最后行動信”中的命令。所謂“最后行動信”是歷屆英國首相一上任就親手書寫的一道核戰(zhàn)爭指令,并將其藏在核潛艇中,在危機時刻開啟并執(zhí)行。除了首相本人,沒有人知道這道機密指令的具體內(nèi)容。但英國專家認為,首相可能有四種選擇:一是會命令攜帶“三叉戟”導(dǎo)彈的潛艇指戰(zhàn)員們服從美國的指揮;二是會命令攜帶“三叉戟”的潛艇開往澳大利亞;三是可能授權(quán)他們動用核武器回擊敵人,最后,首相還可能將行動決定權(quán)交給核潛艇的指揮官。

        其次是執(zhí)行發(fā)射核導(dǎo)彈的權(quán)限。與美國一樣,英國海軍實行“四人制”核武器安全控制制度,即由艦長、兩名執(zhí)行軍官和一名導(dǎo)彈發(fā)射軍官共同完成“核控制命令”核實和執(zhí)行發(fā)射的任務(wù),整個過程需要15分鐘。在這個過程中,英美核潛艇部隊依靠一系列相互制約、分開控制的密碼箱來降低潛基彈道導(dǎo)彈非授權(quán)發(fā)射的風(fēng)險。與之相比,俄潛艇采用了程序更加復(fù)雜的管理制度,以保證不出現(xiàn)意外發(fā)射的情況。

        (2)技術(shù)原因可能導(dǎo)致意外發(fā)射和錯誤預(yù)警

        雖然管理制度可保證艇載導(dǎo)彈不會意外發(fā)射,但是碰撞或電器故障等技術(shù)原因可能導(dǎo)致意外發(fā)射。1977年9月8日,前蘇聯(lián)的1艘“德爾塔-1”型彈道導(dǎo)彈核潛艇在堪察加半島因為技術(shù)原因而誤射1枚核導(dǎo)彈,但由于嚴密的技術(shù)措施,彈頭并沒有爆炸,而最后被打撈了回來。

        意外發(fā)射可能導(dǎo)致別國的錯誤預(yù)警。1994年1月,美俄簽署了互不瞄準協(xié)議。這一協(xié)議要求不能在彈道導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)中預(yù)先裝訂目標數(shù)據(jù),即使意外發(fā)射,導(dǎo)彈也不會飛向潛在目標。將來,應(yīng)該會有越來越多的國家簽署此類協(xié)議。盡管如此,潛射導(dǎo)彈意外發(fā)射并導(dǎo)致別國錯誤預(yù)警的危險依然存在。1995年1月,挪威發(fā)射了一枚科學(xué)實驗導(dǎo)彈,俄羅斯誤認為受到核襲擊,隨即拉響了最高級別的警報。后來證實俄雷達系統(tǒng)誤測了導(dǎo)彈的飛行軌道,這些雷達是用于監(jiān)視美國潛射導(dǎo)彈發(fā)射情況的。這一事件說明,錯誤預(yù)警的情況可能出現(xiàn)。如果意外發(fā)射被相關(guān)國家認為是核攻擊,其必然立即啟動大規(guī)模反擊行動,結(jié)果就是不堪設(shè)想的世界核大戰(zhàn)。

        意外爆炸的發(fā)生不能排除

        導(dǎo)彈的意外爆炸并不少見,但在潛艇的碰撞中還沒有發(fā)生過,而且隨著固體燃料導(dǎo)彈逐步替代液體燃料導(dǎo)彈和燃料成分的改進,這種可能將會越來越小,但由于碰撞原因和過程十分復(fù)雜,爆炸事故并不能完全排除。

        總的來看,逐步淘汰的液體燃料導(dǎo)彈較容易受機械碰撞而爆炸。1980年9月18日,美軍小石城導(dǎo)彈基地,“大力神一2“洲際彈道導(dǎo)彈在發(fā)射井中發(fā)生爆炸,傷

        亡數(shù)十人。原因是當(dāng)天下午1名技術(shù)人員在發(fā)射井內(nèi)的第3層平臺作業(yè)時,不慎將一金屬的扳手套筒掉入井底。由于第3層平臺距離井底較高,這個重1.35千克的套筒落到井底后又反彈起來,撞到了導(dǎo)彈第1級燃料箱的外殼,撞出了一條裂縫。燃料開始外泄。這種燃料比汽油還易燃易爆,加之當(dāng)時搶險人員措施不力,沒能徹底阻止導(dǎo)彈燃料外泄,從而導(dǎo)致了慘劇發(fā)生。所幸的是重約3.5噸的核彈頭雖然被爆炸拋到了100米外的泥土里,但未發(fā)現(xiàn)核泄漏。

        而另一起事故則說明近年固體燃料導(dǎo)彈要相對安全些。2003年11月7日,美國“喬治亞”號核潛艇在華盛頓州布杰德灣附近的班戈爾海軍基地拆卸導(dǎo)彈時發(fā)生事故。當(dāng)時該艇完成戰(zhàn)備巡邏任務(wù)后,在碼頭使用起重機從發(fā)射筒中拆卸“三叉戟”導(dǎo)彈,但由于疏忽,竟然把下發(fā)射筒用的舷梯忘在了筒內(nèi),起重機操作手在沒有檢查的情況下開始提升導(dǎo)彈,結(jié)果導(dǎo)致導(dǎo)彈外層鋼殼緊鄰核彈頭的部位被舷梯撞了一個200毫米深的洞,核彈頭也受到了撞擊。但并未造成任何保險裝置啟動或核泄漏。但這并不是說固體燃料導(dǎo)彈就可以掉以輕心,碰撞中可能產(chǎn)生的瞬時高強度靜電就是固體燃料導(dǎo)彈的潛在殺手。1985年1月11日,美國“潘興”導(dǎo)彈的固體燃料發(fā)動機在發(fā)射時由于靜電導(dǎo)致爆炸,三人死亡。

        另一方面,即使?jié)撋鋸椀缹?dǎo)彈意外發(fā)射,核彈頭也不會在飛行盡頭而爆炸。這是因為彈道導(dǎo)彈核彈頭上有多重保險,其中一種就是程序保險,也就是說導(dǎo)彈飛行中經(jīng)歷的多次重力環(huán)境和運動程序的變化,其才可能完全解除保險。例如,彈道導(dǎo)彈從起飛到下落目標區(qū)大致要經(jīng)過:一級火箭正加速——二級火箭正加速——頭體分離——上升減速飛行——失重——下落加速飛行等,彈頭內(nèi)的環(huán)境感應(yīng)裝置必須經(jīng)過這幾個環(huán)節(jié)才能解除保險,減少任何一個環(huán)節(jié)彈頭都將無法最終加電引爆。

        核潛艇“碰撞”中的核武器安全問題分析

        “碰撞”中的核武器是否會發(fā)生爆炸或污染是此次碰撞事故中人們普遍關(guān)心的問題。對1950年至1980年冷戰(zhàn)時期美國公布的32起核武器事故分析表明,引起放射性材料散落污染的占1/3;只發(fā)生炸藥爆炸或著火,而無钚散落的約占1/3;還有1/3的事故沒有發(fā)生炸藥爆炸。上述分析結(jié)果中值得注意的是并無一起核爆炸事故發(fā)生,這主要得益于對核武器安全技術(shù)的重視,目前這些技術(shù)主要包括:允許解保裝置、鈍感高能炸藥、增強核爆炸安全裝置、耐火彈芯和環(huán)境敏感裝置等。它們可對碰撞中核彈頭的意外核引爆、化學(xué)爆炸和核泄漏起到遏止作用。不過,由于種種原因戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇發(fā)生”碰撞”并不排除存在著發(fā)生核武器安全問題的可能性。

        意外核引爆的可能性極小

        為了防止核武器遇到異常環(huán)境時的過早解保,設(shè)計人員把引爆核武器的關(guān)鍵電氣部件隔離設(shè)計在一個“禁區(qū)”里,這一“禁區(qū)”就是增強核爆炸安全裝置。該裝置用結(jié)構(gòu)殼體和絕緣材料包住,使其與無關(guān)電源絕緣。正常的解保和引爆信號要想進入該禁區(qū),只能通過禁區(qū)內(nèi)的兩個獨立“強連接”開關(guān)。在增強核爆炸安全裝置中,除了這兩個獨立的“強連接”開關(guān)外,還有一個“弱連接”開關(guān)。“弱連接”開關(guān)是一種功能器件,其作用是在“強連接”遭破壞之前首先自行失效,它對正常引爆核武器起著至關(guān)重要的作用,可使非正常動作無法觸發(fā)核武器的引爆系統(tǒng)。

        近年來,各國核武器的保安裝置又增設(shè)了一個飛行行為密碼(即前面提到的程序保險),即使國家首腦已批準發(fā)射,如果導(dǎo)彈未按預(yù)定軌道飛行,也不會發(fā)生核爆炸。英美從1977年開始在核武器中采用增強核爆炸安全裝置,到20世紀90年代初,兩國核武器中已有一半安裝了這種裝置,2000年后所有的核武器都裝有這種安全裝置。實際上,所謂的增強核爆炸安全裝置就像是飛機上的“黑匣子”,由于其由結(jié)構(gòu)殼體和絕緣材料包裹,即使在高溫、撞擊、水浸和化學(xué)物質(zhì)腐蝕的情況下也不會被破壞,從而避免導(dǎo)致核彈頭的爆炸。

        化學(xué)爆炸的可能性存在

        在早期的核武器中,各國大量采用爆速高、能量大的炸藥,這種炸藥不能防止化學(xué)爆炸事故。為了防止化爆,各國更多地在核武器中采用鈍感炸藥。鈍感炸藥在發(fā)生燃燒和撞擊時不會發(fā)展成爆轟,但難于起爆就意味著易于熄火。因此,鈍感炸藥研制及其爆轟性能研究是當(dāng)前核武器物理的研究重點之一。

        鈍感高能炸藥是一種比核武器中使用的普通高能炸藥對異常環(huán)境敏感性小得多的炸藥。用鈍感高能炸藥制造的核武器,在異常環(huán)境下不易發(fā)生爆炸,因而提高了核武器的安全性能。美國從1979年開始在核武器中使用鈍感炸藥,到上個世紀90年代初,大約有1/4的核武器使用了這種高能炸藥,還計劃使更多的核武器換上鈍感高能炸藥。美國對核武器的軍標是“一點安全”,就是指核武器在撞擊或槍擊等異常環(huán)境下武器中炸藥任何一點起爆所產(chǎn)生的核爆放能在4磅TNT當(dāng)量以上的概率小于10-6??梢娫谂鲎仓邪l(fā)生核爆炸的概率非常低。

        核泄漏污染的可能性存在

        核武器中的钚是一種劇毒物質(zhì),如果在運輸事故中發(fā)生了化學(xué)爆炸,盡管無核能釋放,仍可使钚(钚的熔點為641℃)以氣溶膠方式散落在很大范圍內(nèi)(如在下風(fēng)方向可達100平方千米,清理需花5億美元),嚴重威脅居民安全。另外,核彈頭在燃燒中也可能造成其中钚材料的燃燒汽化。

        為此,英美部分核武器采用耐火彈芯的設(shè)計,即在裂變材料外面增加一層保護層。該層為高熔點、耐受熔融钚腐蝕的金屬殼,能抗1000℃(這是一般飛機失事的著火溫度)以下幾小時的燃燒。耐火彈芯和鈍感炸藥結(jié)合使用可在任何撞擊和著火事故中保持彈芯的完整,避免發(fā)生钚散落污染事件。核大國的核彈頭殼體(即再入殼體)在設(shè)計中考慮到需要經(jīng)歷再人大氣層時的數(shù)千度高溫和大過載,結(jié)構(gòu)都十分堅固,因此此次碰撞中如果發(fā)生火災(zāi)和機械撞擊,所產(chǎn)生的核泄漏污染將十分有限,但如果撞擊猛烈并直接撞擊到核彈頭,可能造成彈頭破裂,從而導(dǎo)致對空氣或海水的核污染。

        可能損害核武器的輻射屏蔽殼

        此次碰撞對英法兩國戰(zhàn)略核力量_的危害是毋庸置疑的:兩國潛艇都在第一時間退出了正常的戰(zhàn)備巡邏,而且國家安全的支柱戰(zhàn)略核潛艇都遭受到了不同程度的破壞,特別是英國核潛艇的修復(fù)難度更大,此外此次事件還造成了巡邏區(qū)暴露和外界對兩國核安全穩(wěn)定的質(zhì)疑。除此之外,此次事故還可能對英國核武器的輻射屏蔽殼造成損害。

        在此次碰撞事故中,以美國的W76彈頭為藍本而設(shè)計的英國“三叉戟-2/D5”彈頭是一種氫彈,而輻射屏蔽殼是氫彈的4個組成部分之一,其他3個部分分別為初級、次級和輻射通道。其中,輻射屏蔽殼和輻射通道在初級和次級之間起到橋梁作用。如果輻射屏蔽殼太薄,就無法保證核彈頭在發(fā)射、飛行、儲存和運輸?shù)冗^程中完好無損,因此,一旦發(fā)生意外,該核彈頭可能因受到撞擊后變形或者破裂,輻射射線就會泄漏,使初級產(chǎn)生的能量無法按照設(shè)計傳遞到次級,次級就無法達到設(shè)計的溫度和壓力,就好象水管破裂后,管內(nèi)壓力就會降低,水就無法輸送到出口。也就是說,核彈頭的起爆效果將受到極大影響,甚至成為啞彈。2004年2月,美國4名核科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)了W76的輻射屏蔽殼可能存在這樣的問題。

        此次英法潛艇的碰撞雖然沒有造成對“三叉戟-2/D5”核彈頭的直接機械撞擊,但是在震蕩中是否造成輻射屏蔽殼等部件的結(jié)構(gòu)損害,在沒有回廠檢測或爆炸試驗的情況下,就無法得出相應(yīng)結(jié)論;如果輻射屏蔽殼發(fā)生斷裂或變形,從而可能造成“三叉戟-2/D5”彈頭爆炸當(dāng)量不足,威力降低,甚至無法引爆,那么英國戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈核潛艇將成為一種擺設(shè)。

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