探秘美國地下核試驗場

20世紀中葉，美蘇兩個超級大國為了爭奪霸權，拼命擴充核武庫，頻繁進行地下核試驗，今天這一切已成過去，但很多人仍然對這段歷史感興趣，本文就通過介紹美國內華達地下核試驗場的情況，帶你一探究竟。

美國的惟一

內華達地下核試驗場（簡稱NTS），位于內華達州首府拉斯維加斯西北約150千米處，附近群山綿延，還有荒蕪沙漠，原則上屬美國空軍管轄，同時又是能源部租用地（美國核武器預算編列在能源部）。

1951年至1963年，這里被當作美國大氣層內核試驗場。但1963年美、英、蘇三國簽署了《部分停止核試驗條約》，除了地下核試驗之外的一切核試驗都被禁止，內華達地下核試驗場就成為美國本土惟一的核試驗場。直到1987年，這里每年進行十余次地下核試驗，由能源部統一管理，洛斯阿拉莫斯和勞倫斯·利弗莫爾兩個軍事研究所實際操作。

內華達地下核試驗的方法大致可分為兩種。第一種是在垂直隧道底部引起爆炸，這稱為“爆炸當量（威力）開發試驗”，是一種傳統地下核試驗手段，試驗目的是測試各型核彈的威力或可靠性。第二種是“核影響調查試驗”，通常是在地下挖掘向四周水平輻射的隧道，總長度約10千米，在隧道內精確控制小當量核裝置爆炸過程，研究對核彈頭、人造衛星或通信設施等產生的影響。因為在受到核攻擊的情形下，這些設施易被放射線或電磁脈沖破壞，影響整個作戰系統的正常運轉，甚至威脅己方的核反擊能力，所以開發出受到核攻擊仍能幸存的技術非常重要。

核爆瞬間

美國在內華達地下核試驗場進行“爆炸當量（威力）開發試驗”的操作過程，已經簡略公布于世。

首先，要選好每次地下核試驗的位置，用重達200噸的鉆巖機垂直打孔，孔徑大小則根據試驗規模，一般為1~4米不等，深度為100～1500米不等。垂直隧道打鉆完成后，再從底部選定的爆炸點沿水平方向挖掘幾百米長的隧道，隧道末端要安放容器，容器中放置儀器，測量核爆炸各種參數。

然后，將1個里面放著試驗用炸藥的細長鋼鐵容器吊放到垂直隧道的底部。這個鋼鐵容器內放有2種“次臨界”裂變物質（試驗時會將它們“合并”，達到臨界狀態，從而引發核爆炸）。接著，從這個鋼鐵容器頂端引出很粗的絕緣電線到控制室，一切準備就緒。在科學家的注視下，試驗員將接通電路，之前要反復模擬。一旦電路被接通，就會發生核爆炸。

如果這時可以安然無恙地在隧道中觀察，就會發現黑暗的地下不時閃爍著耀眼的光芒，能量通過核裂變反應或者核聚變反應，瞬間被釋放出來，同時拋出強烈的伽馬射線和X射線，并以近乎光速向四周散射高密度中子。核爆炸千萬分之一秒后，核爆中心的溫度便上升到數千萬攝氏度，壓力也隨之達到地面大氣壓的數千倍！

安放核炸藥的鋼鐵容器及周圍堅固的巖石，一眨眼工夫就會在高溫高壓下變成氣體，只需幾十分之一秒就會以驚人的壓力擴張到巖洞外沿。當光芒消失時，核爆中心下面巖石會出現1個直徑十幾米的地下空洞，如果有人能在這里觀察，會看到巖漿沸滾著、蒸發著，緩慢地流向空洞底部……

另一方面，受核爆沖擊波影響，巖洞深處會出現無數龜裂，同時蒸汽與放射性氣體在巨大的壓力下被“塞”進龜裂中，還有可能向周邊引發地震波。一旦向上的地震波達到地表，大地便瞬間向空中“蹦跳”。之后，隨著壓力消逝，地面凹陷處便會形成一個火山口。

在核爆炸1分鐘后，積存在剛形成的地下空洞底部的巖漿便生成巖漿池。不過隨著周圍巖石不斷吸取爆炸產生的熱量，最終空洞內巖漿的溫度會下降，并重新凝固。

以上就是當年在內華達沙漠進行地下核試驗的“瞬間”，每年十余次。

但每次地下核試驗的規模是不一樣的，換算為高能TNT炸藥的威力，則每次相當于1000噸至10萬噸以上不等。通常在地下核試驗后，垂直隧道內會出現兩種情況：要么隧道內巖石冷卻較快，停止運動，地表無變化；要么爆炸能量過大，巖石運動劇烈，地表塌陷，產生“人工火山口”，其直徑有時能達到200米，深20米以上，類似的火山口在內華達試驗場上有200多個。如果通過偵察衛星或航拍飛機發現內華達沙漠產生了新的火山口，那么就能推斷美國又進行了地下核試驗。

新時代新問題

最早的實用型氫彈全長7.47米，直徑1.55米，重21噸，最大當量為25兆噸。但是后來人們了解到，核爆炸當量再大，大部分爆炸能量也僅向空中釋放，并未增強實際殺傷效果，還帶來了制造、運輸、投送的一系列難題。隨著時代發展，核武器逐步傾向于小型化，現在美國核武器就已實現——最大的是洲際彈道導彈“大力神”Ⅱ型攜載的W53型氫彈彈頭，當量為9兆噸，重量為4噸（這個當量/重量比值是早期不可想象的）；最小的原子彈重量僅25千克，為手提式，一個人就能搬運；兩者中間還有大大小小的核炮彈、核魚雷等。

雖然20世紀90年代末，實驗室開始用計算機模擬軟件開發新型核彈，但沒有經過實際試爆，依然無法確認是否達到設計性能，因此美國核武器還是要到內華達去做試驗，而對爆炸裝置、周邊環境等復雜變量的精確控制就成為新的難題。

順便指出，地下核試驗表面上避免了放射性物質散布到大氣中，但它絕不可能保證完全不泄漏。事實上，如果核爆炸的威力過大，或垂直挖掘的隧道深度不夠，或地層不堅固，就會導致周邊巖石土壤向核爆中心塌陷，形成巨大的地表凹陷或裂縫，而放射性氣體可以通過塌陷的巖石間的縫隙散射到地面。

例如1970年美國的一次地下核試驗，放射性氣體飄到了加拿大境內。1971年瑞典也檢測到前蘇聯進行地下核試驗時泄漏的放射性物質。另外，20世紀80年代，盡管美國秘密進行地下核試驗，但前蘇聯會馬上向世界公布美國進行地下核試驗的消息，據稱，前蘇聯往往就是靠捕捉大氣中微量放射性元素變化（這要靠特工采集），或者探測核爆炸產生的直達地球內部的爆震波，推論出美國地下核爆炸進展。

當然，核武器的威力已經超越了人類可以承受的極限，各國對于核武器開發和試驗越來越持謹慎態度，以致今天的大多數人已很少想起地下核試驗了。但愿這種融匯了尖端科技和高質量工程作業的試驗，可以永遠成為歷史。