沈羨云

什么是金屬氮

氮是空氣中含量最多的元素，自然界中氮存在的范圍也十分廣泛。標(biāo)準(zhǔn)狀況下氮?dú)庖詿o(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的雙原子氣體分子形式存在，但在極端高溫高壓的環(huán)境中，氮分子會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化。其中一種變化就是氮分子發(fā)生解離，再進(jìn)一步發(fā)生聚合作用從而形成金屬氮。

金屬氮是典型的超高含能材料，TNT炸藥的能量密度也不及金屬氮的十分之一。不僅如此，金屬氮的使用對(duì)環(huán)境也比較友好，還能循環(huán)利用，如果把它用作載人火箭一、二級(jí)推進(jìn)器的燃料，那么火箭起飛重量可以提升數(shù)倍。

一向走在科技前沿的美國(guó)首先對(duì)金屬氫進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，但在最基本的轉(zhuǎn)化固態(tài)氫方面遇到了瓶頸。金屬氫要在極高壓的環(huán)境下才能將氫轉(zhuǎn)化為固體結(jié)晶，這個(gè)壓力甚至比地球核心處的壓力還大，而且其轉(zhuǎn)化成功后還需要在正常溫度下進(jìn)行保存，因此美國(guó)至今都沒(méi)有突破這個(gè)難關(guān)。中國(guó)沒(méi)有去糾結(jié)金屬氫，而是另辟蹊徑從金屬氮下手。

要形成金屬氮必須滿足兩個(gè)條件：一是極端高溫，二是極端高壓。自然界不存在滿足這兩種條件的環(huán)境，因此我國(guó)科學(xué)家建設(shè)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)170兆帕和8000度高溫高壓的極端條件，并在此條件下研究了氮分子在絕緣體、半導(dǎo)體、金屬轉(zhuǎn)變過(guò)程中的光學(xué)吸收特性和反射特性，確定了氮分子解離的相邊界及金屬氮合成的極端壓力溫度條件范圍，這是國(guó)家核心軍事能力和軍事技術(shù)制高點(diǎn)的重要標(biāo)志。氮類(lèi)物質(zhì)具有高密度、超高能量及爆轟產(chǎn)物清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是新一代超高能含能材料的典型代表。該成果不僅能夠?qū)ζ渌问礁吣艿牧系暮铣商峁┲笇?dǎo)，還為未來(lái)金屬氫的合成奠定了重要基礎(chǔ)，因?yàn)楹铣山饘贇渑c合成金屬氮所需要的極端高溫高壓條件是類(lèi)似的。緊接著，我國(guó)研制出全球首個(gè)全氮陰離子鹽炸藥，這是一種具備高能化學(xué)鍵的新物質(zhì)，僅需200噸該物質(zhì)就能超過(guò)廣島原子彈爆炸的威力，而且不會(huì)造成任何核污染。

第四代核武器有何不同之處

核武器主要包括第一代核武器（裂變武器，通常稱(chēng)為原子彈）、第二代核武器（聚變武器，通常稱(chēng)為氫彈）、第三代核武器（以中子彈為代表）和第四代核武器。

前三代核武器雖然威力巨大、殺傷力強(qiáng)，但都面臨一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題：這些核武器爆炸后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重核污染，因此聯(lián)合國(guó)條約禁止核武器發(fā)展。能不能造出一種沒(méi)有核污染、殺傷力又強(qiáng)的核武器呢？這成為第四代核武器研制的目標(biāo)。第四代核武器是指核定向能武器，它不是之前核武器的改進(jìn)版，而是一種利用全新原理制造的核武器。雖然它仍以核武器的原理為基礎(chǔ)，主體部分也仍是氫彈，但其性能完全不同于現(xiàn)有的核武器，其不同之處在于它不是依靠核爆炸，而是以其他無(wú)污染的方式來(lái)引發(fā)核聚變，也被稱(chēng)為純熱核武器。相比于前三代核武器，第四代核武器具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)。

威力強(qiáng)大 金屬氮核武器的殺傷力遠(yuǎn)超第一代核武器—原子彈，它在爆炸瞬間可以產(chǎn)生7700℃的高溫，瞬間摧毀一座城市也不在話下。

精準(zhǔn)打擊 相比前三代核武器，第四代核武器的爆炸可以控制其威力與方向，其產(chǎn)生的電磁脈沖還可以使敵方的通信指揮與電子系統(tǒng)瞬間癱瘓。

可投入到戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用 第四代核武器不會(huì)像前三代核武器那樣，讓爆炸地點(diǎn)寸草不生、萬(wàn)物隕落，它也不會(huì)產(chǎn)生剩余核輻射， 爆炸后不會(huì)危害到爆炸點(diǎn)周?chē)用竦纳眢w健康和環(huán)境安全。所以它可以在通常情況下作為“非毀滅性武器”投入到戰(zhàn)場(chǎng)上，真正做到“綠色無(wú)污染”。

實(shí)用性較強(qiáng) 第四代核武器當(dāng)量可以是1～1000噸，基本上縮小了核武器與常規(guī)武器的界限，也不會(huì)被視為大規(guī)模殺傷性武器。核武器將可徹底實(shí)現(xiàn)小型化，甚至能做到只有子彈大小，當(dāng)量可控，體積質(zhì)量可控，其實(shí)用性相比前三代核武器更明顯。

引爆方式簡(jiǎn)單 前三代核武器必須用原子彈做引信，利用核裂變產(chǎn)生輻射的方式引發(fā)核聚變，而第四代核武器可以利用超激光、強(qiáng)X射線、磁壓縮等多種方式觸發(fā)核彈的開(kāi)關(guān)。

前三代核武器簡(jiǎn)介

第一代核武器是指原子彈，主要是利用核裂變而形成的武器，重核子（如鈾或钚）在中子的沖擊下發(fā)生核分裂反應(yīng)，分裂成為較輕的核子，同時(shí)釋放更多的中子，造成連鎖反應(yīng)。大部分裂變核武器是使用化學(xué)炸藥，把在臨界質(zhì)量以下的鈾-235或钚-239擠壓成超越臨界質(zhì)量的一塊，然后在中子照射下產(chǎn)生不受控的連鎖反應(yīng)，釋放出大量能量。它是第二次世界大戰(zhàn)之后出現(xiàn)的新型核武器，也是唯一參與過(guò)實(shí)戰(zhàn)的核武器。

第二代核武器是指氫彈，氫彈的核心技術(shù)是核聚變，不過(guò)由于其通常會(huì)使用原子彈來(lái)進(jìn)行引爆，所以其可以算是一種核聚變加上核裂變的組合模式。它主要利用重氫（氘）、超重氫（氚）等輕原子核的熱核聚變反應(yīng)原理制成武器。當(dāng)原子彈爆炸之后，大量的高能中子被釋放，這些高能中子與氘化鋰反應(yīng)生成氚，氚再與氘聚合產(chǎn)生能量。無(wú)論是爆炸威力，還是爆炸后的輻射強(qiáng)度，氫彈都遠(yuǎn)勝于原子彈，可以說(shuō)是一種非常可怕的核武器。

第三代核武器是效應(yīng)經(jīng)過(guò)“剪裁”或增強(qiáng)的特種核武器，追求的是小當(dāng)量、低污染，以便于增強(qiáng)核武器的實(shí)用性，降低應(yīng)用門(mén)檻。它包括中子彈、沖擊波彈、伽馬射線彈、感生輻射彈、核電磁脈沖彈、定向離子彈、核激勵(lì)X射線激光彈、微型核彈等，其主要代表是中子彈。中子彈的特點(diǎn)是爆炸釋放的能量不高，但核輻射很強(qiáng)，只對(duì)人和動(dòng)物造成傷害，對(duì)周?chē)慕ㄖh(huán)境不會(huì)有影響，也不會(huì)引起長(zhǎng)期的核污染。如果在一個(gè)人口密集的地方引爆一顆中子彈，其結(jié)果是這個(gè)地方的建筑設(shè)施完好無(wú)損，但人和動(dòng)物會(huì)被強(qiáng)烈的沖擊波和輻射殺死。