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防禦蘇聯,美國竟要在自己領土上引爆核彈
送交者: 一劍破天 2021年04月06日18:45:49 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  在很多人的印象中,一提到核彈發射井,似乎總是作為“首輪核打擊的目標之一”出現,被當做案板上的肉,任人宰割。也有人因此認為,核彈發射井是混凝土棺材,在21世紀屬於歷史遺留應該被淘汰。我們仔細思考後卻能發現一個有趣的事實——被認為是“脆弱”的核彈發射井不僅在核裁軍中被保留了下來,甚至某些國家近幾年還修建了新發射井。那麼這些導彈發射井,其生存能力在當今時代還有沒有意義呢?

  發射井的生存能力是一個動態變化的過程,不僅隨着技術的進步而提升,也隨着面對的武器精準度提升而下降。現在的發射井在面對當今和未來CEP壓縮到100米內的時生存能力值得商榷,可這不代表別的臭魚爛蝦也能對其產生有效毀傷。實際上類似於當今坦克的防禦一樣,並非堅不可摧,卻能通過一定的硬防護極大提升對方的打擊成本。

  破壞導彈發射井有兩種主要方式,一種是核彈觸地爆炸後產生極強的震動和應力波,直接對發射井的筒體本身產生撕裂,核爆時產生的地形變化也會使得發射井傾斜沉降,或者讓導彈受到震動而損壞。例如1968426日在美國內華達地下進行的120萬噸Boxcar核試驗中,距離爆心6100米處的地表出現了最大垂直位移達1米的斷層破裂。另一種是通過爆炸產生的超壓,從垂直方向破壞發射井井口結構來實現摧毀能力。爆炸時即使未能摧毀發射井,其產生的放射性物質對導彈也會產生損壞,所揚起的塵土可能會直接掩埋井口,空中的灰塵也會損害發射的導彈。

  在認識到核彈的這些殺傷方式後(主要來自核試驗中的數據),美國和蘇聯都不約而同的在上世紀60年代對發射井提出了全新要求。地下傳遞的應力波不僅可能會使發射筒撕裂,也會導致發射筒內的導彈受損。為了保護導彈,這時候新建的發射井,都配備了液壓緩衝設備,發射指揮所和導彈都是通過若干粗大的液壓裝置“懸掛”在地下工事的中間,這樣可以避免導彈和控制室在核爆產生的巨大衝擊下損壞。這些懸掛方式目前主要有R-36M撒旦的籠式、民兵3的擺式、MX導彈的下支承式和傳說中美國超加固構型的斜吊式懸掛。根據仿真研究結果,在綜合導彈質心的水平和垂直加速度、晃動、相對位移進行綜合評價後,可以認為下支承式效果>斜吊式>籠式>擺式。

  除了這些懸掛裝置,發射井的井壁內往往也填充有吸能材料來進一步減輕振動的影響。有學者根據美軍手冊TM5-858-2進行仿真分析後發現,在50萬噸核彈頭觸地爆炸,超壓25MPa處,輸入的最大水平衝擊可達14261m/s²,最大徑向衝擊可達16458 m/s²,用更通俗的話來說,在水平和豎直方向上都會受到超過1500G的作用。但使用懸掛後,其加速度水平傳遞係數最好的擺式只有0.0002,其餘的結構也都小於0.01。下支承式的晃動角度最低甚至能做到不超過0.2度。

  對發射井來說,地下的應力波還僅僅是小考,衝擊波帶來的高壓氣體所產生的破壞更加危險,雖然發射井位於地下,相對地面建築來說容易提升抗壓能力。但由於離爆心極近(有多近得看運氣),超壓極高且會垂直作用於井蓋,會造成發射井結構受損甚至破壞彈體。早期的發射井抗壓能力較低,如“民兵1”的發射井僅有2068Kpa21個大氣壓),“大力神”的抗力為38.76kg/cm²。經過1971-1979年耗資10億美元的加固後,通過給原本厚90厘米的井蓋加厚到115.4厘米(此時井蓋重107噸),“民兵3”的抗力可達140 kg/cm²,在這種情況下,足以抵禦100萬噸當量核彈頭在366米外的觸地爆炸。

  可是時代是在發展的,隨着戰略導彈打擊精度的提升,“民兵3”的140 kg/cm²抗力也不夠用。這是因為對摧毀發射井而言,精度提升10倍,摧毀能力就會提升100倍。根據理論計算,一枚當量50萬噸,可靠率80%、命中精度370米的彈頭對“民兵3”的摧毀概率僅29.7%,但如果當量不變,精度提升到185米時,摧毀概率就能急劇增長到75.2%

  這也就是說,當彈頭命中精度較低時,對發射井的加固雖然能顯著提升其生存能力,可是一旦精度得到了些許的提升,再加固發射井的意義就不大了。這也是 “發射井生存能力極低”觀點的早期由來,因為這時候美軍內部長期有種觀點,認為提升到140 kg/cm²抗力已經是極限了,不會有更高的發射井。儘管美國空軍對外技術部在調查了蘇聯的導彈發射井時提出了異議,但美軍內部在20世紀70年代一直沒有考慮更進一步的加固方案。

  根據相關資料,蘇聯的SS-18發射井抗力約為“民兵3”的3倍,最高可達422 kg/cm²。這對發射井的生存能力提升還是非常可觀的,根據計算,一枚100萬噸當量、可靠率80%、命中精度185米的彈頭對SS-18發射井的毀傷概率下降到了22%。反過來,蘇聯的導彈以55萬噸彈頭進行模擬時,單彈頭對“民兵3”的毀傷概率為77%

  由於對蘇聯人高精度洲際彈道導彈的恐慌,美國總統戰略理論委員會開始督促研究如何提升導彈的生存能力。這時美國空軍對外技術部此前提出的發射井可以更強的方案得到了重視,在1981年的試驗中,美國空軍對外技術部和國防核武器局(DNA)共同進行了超加固技術的縮比模型的抗衝擊試驗,在此次試驗中證明了可以在“民兵3”的基礎上提升25倍,也就是3515 kg/cm²的抗力。在這種恐怖的結構中,該發射井即使身處核彈爆炸產生的彈坑裡,被炸到傾斜40度,仍然能保證發射導彈。

  然而,這並不代表發射井技術迎來了第二春。此時已經到了1986年,即使美軍號稱研製處了抗力高達7000 kg/cm²的方案,但由於其成本過高且對岩層環境有較高要求,在核裁軍的大潮下直接被國會一腳踢飛。直到現在,美國仍然用着抗力為140 kg/cm²的發射井。此外,根據理論計算我們不難發現,在使用戰術戰斧搭載20萬噸彈頭時,即使發射井採用了超加固技術建造,老式戰斧的30CEP仍然能確保其有着高達90%的毀傷概率。

  看上去兜兜轉轉似乎隨着矛的進步,發射井又沒有防禦能力了。不過螺旋上升的歷史又帶來了新的辦法,“還擊-迎擊”戰略,在對方導彈落地前打出導彈,那樣發射井就算被打掉也沒有關係。或是將發射井相對密集的布置但又彼此有較大間距,既能不被一鍋端,又能利用第一顆來襲的彈頭爆炸產生的後續效應干擾後續的核彈頭,為其餘發射井贏得生存。

  所謂的密集部署其實有一個前置的廢棄方案:揚塵防禦。這種方案中,在核彈發射井之間預先埋入核彈頭,當對方彈頭即將落地時起爆,掀起巨量的塵土直接磨損掉來襲彈頭,同時爆炸產生的衝擊波、火球和超強的瞬間輻照對彈頭也有着極強的毀傷能力。不過很顯然,美國人特別是當地政府是不會同意這種上來給自己一刀(這意味邊上的居民區是死於自家核爆)的方案。但這種核彈爆炸後的效應對後續核彈產生影響的現象卻得到了重視,在這種情況下,美軍有人提出了可以利用蘇聯核彈爆炸的時間差,只要將發射井密集部署,第一顆爆炸的核彈頭就算摧毀了發射井,但他爆炸後產生的效應會使得大約30分鐘內都難以成功起爆第二顆彈頭,這樣就能犧牲第一個發射井從而掩護在爆心內的其他發射井,同時密集部署也有利於反導裝置集中防禦。

  不過這種方案必須與配套加固方案,不然就會出現一顆“大伊萬”將所有發射井一鍋端的情況。美軍曾計劃以550米間距密集部署MX超加固發射井,這種發射井能經受住一定距離外的2000萬噸當量核打擊,密集部署時可以有效避免被一鍋端,還能最大程度利用核彈的互相毀傷特性,不過由於政治經濟原因,該方案沒有實施。但有消息指美軍在新建的一些加固反導發射井中使用了這項技術。

  發射井到今天仍然一些其他方面的好處,首先是省錢,如果將時間拉長到幾十年的尺度來看,發射井所需的維護和勤務人員都遠低於機動部署的發射車。此外,發射井不會長腿自己跑掉固然是其生存能力的短板,但在核大國的政治安全上反而不一定是壞事,在核軍控中,這些不會跑的發射井不管你用什麼方式核查,他就在那裡,能有效避免雙方的戰略誤判。最後,在常規衝突與和平時期,井基彈更安全。井基彈不需要擔心翻車,不擔心被人破壞,不擔心被對方普通的常規武器損壞。

  由於人類的技術水平有限,井基彈能有更大起飛重量,精度和投擲能力一般都比同時期的公路機動導彈要強。儘管發射井的生存能力在今天有着一定的下降,可無論在技術上,還是追求核威懾與核軍控的政治談判上,井基導彈仍然有其不可替代性。當然,我們更希望,這些井基導彈在他們的服役生涯中,扮演的唯一角色是談判桌上的吉祥物。


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