互动科普

美国新核弹头冲击波

撰文  戴维·别洛（David Biello）

翻译  耿小兵 张仲山.

此时此刻，美国有数百枚核弹头和核炸弹处于待命状态，随时准备攻击俄罗斯和世界其他任何地方。虽然前苏联已经在1991年解体，可能导致两败俱伤的冷战也随之结束，但美国核武器的库存数量仍有近1万枚之多。俄罗斯、中国、法国、印度、以色列、巴基斯坦和英国现在都是美国的盟友——至少不是好战的竞争对手。除俄罗斯以外，其他国家都只拥有少量的核武器库存。朝鲜和伊朗与美国的关系比较紧张，但这两个国家目前还不具备对美国实施大规模核打击的能力。实际上，目前美国面临的最紧迫的核威胁可能来自于“脏弹”（dirty bomb）或小型核爆炸，前者是一种包含放射性核材料的常规炸弹。在制止恐怖分子和非政府组织使用此类武器方面，大规模核武器库存起不到多少威慑作用。

根据《俄美削减进攻性战略武器条约》（Moscow Treaty on Strategic Offensive Reductions）规定的义务，美国计划将处于部署状态的核弹头和核炸弹总数削减到1,700枚～2,200枚。同时，美国能源部和国防部担心，多年存储后日渐老化的核弹头将不能发挥最佳效能，因此打算替换其中一部分。首当其冲的便是W76，该型号的弹头占美国现有核弹头总数的1/3，设计寿命为30年，最老的一批弹头将在2008年到期。一枚W76核弹头的爆炸当量可达10万吨，可以产生10万吨TNT炸药爆炸时释放的能量，设计它的初衷是为了摧毁所谓的“软目标”（soft target，暴露于地面、易于摧毁的目标），如港口、要塞和工厂等。

三年前，美国能源部和国防部启动了“可靠替换弹头”（Reliable Replacement Warhead，缩写为RRW）项目。2007年3月，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）赢得了RRW项目的首次竞争，负责设计美国20年来第一枚新核弹头。作为替代弹头，这种被称为RRW1的新弹头的设计爆炸当量与W76相似。然而，在后冷战时代，这种新弹头无法适应新的战略要求，许多观察员甚至怀疑它们存在的必要性。除RRW项目以外，美国还在进行一项W76寿命延长项目（以下简称延寿项目），旨在翻新多达2,000枚的核弹头。对核弹头中日益老化的钚是否可靠的担忧，也被证明是毫无根据的（参见第27页文字框）。

美国国家核安全局（National Nuclear Security Administration，缩写为NNSA，隶属于美国能源部、负责掌管美国核武器的部门）又提出了另一些支持理由，比如可以降低重新进行核试验的风险、能够发明一种不使用有毒材料的核武器等。尽管RRW项目的经费未能获得批准，部分内容已被取消或遭到国会议员的质疑，但RRW项目的成本估算及生产计划仍将在2007年年底完成。随着库存核武器的日渐老化，美国政府不得不思考以下问题：美国核武库存在的目的是什么，应该存储哪几种核武器、必须存储多少核武器才算够用？

无须试验的核弹头？

美国前总统克林顿曾颁布法令，将1992年以来暂停核试验的承诺升格为法律。不需要进行核试验，正是政府部门为RRW项目辩护的理由之一。NNSA官员强调，尽管RRW1增加了许多新组件，但它是在一种先前经过核试验检验的武器基础上改进而来的。NNSA政策计划室主任约翰·哈维（John Harvey）认为：“它之所以新，是因为我们以前从未这样做过。但从传统军控的角度来看，它不算新：它的形状和功能将和现有核武器相同。”

事实上，利弗莫尔实验室的设计之所以胜出，就是因为它以一种先前的设计方案为基础。美国在暂停核试验之前进行过1,000多次核试验，该方案的设计原型也曾试爆成功。这种核武器的关键组件钚芯“经过了4次核试验的检验”，利弗莫尔实验室负责核技术与防护的副主任布鲁斯·古德温（Bruce Goodwin）强调说：“我们以这些精细的试验记录作为设计基础，这一点给了我们很大的信心，新核弹头一定会像预期的那样发挥作用。”

新弹头的爆炸原理与其他聚变弹大致相同。核裂变板机（又称为初级系统）爆炸，产生的辐射涌向周围的化合物（又称为次级系统）。在辐射照射下，这些化合物释放出氢的两种同位素——氘和氚。强烈的辐射又会触发氘和氚发生聚变，热核爆炸随之发生。

只有少数几种初级系统进行过试验。“SKUA9就是其中之一，”古德温介绍说。20世纪80年代，美国专门对初级系统进行了单独试验，检验它们是否适用于次级系统。SKUA9就是当时利弗莫尔实验室研制的一系列初级系统中的一种，不过它从未成为真正的核武器组件。NNSA和利弗莫尔实验室声称，根据先前的试验数据及计算机模拟结果，RRW1无须进行进一步的实爆试验。

美国桑地亚国家实验室（Sandia National Laboratories）负责武器工程和产品实现的副主任J·斯蒂芬·罗特勒（J. Stephen Rottler）说：“RRW1的改进设计让我们有信心相信，它的裕量比W76要大，”这对将RRW1集成到导弹之类的武器系统中大有帮助。（裕量描述的是核武器避免当量变小的能力。拥有足够裕量的核弹头经过多年存放后，仍能保持刚刚制造出来时的威力。）

罗特勒和古德温说，新的核弹头将更大、更厚、更重，失效的可能性更小。不过批评者指出，改变所谓“推进气体”（boost gas，围绕在钚芯周围用来增加爆炸潜力的气态氚和氘）的成分和结构装置，同样可以提高现有核武器的裕量。他们还指出，美国目前核武库中的所有核武器都经过了实爆试验的检验，还没有哪种核武器未经试验就能部署军队。美国科学家联合会（Federation of American Scientists，缩写为FAS，第一颗原子弹的研制者们在1945年成立的组织）核信息项目主管汉斯·克里斯滕森（Hans Kristensen）说：“军事指挥官们会把宝押在那些没有经过全面测试的武器上吗？目前看来绝无可能。”

美国普林斯顿大学的物理学家弗兰克·冯·希佩尔（Frank von Hippel）也说：“不经过试验，你永远不知道自己是否犯错。现有的核武器有一个优点，那就是它们全都接受过试验的检验。”

更安全的核弹头？

除了确保RRW1拥有足够的裕量以外，武器设计者们还在努力改善另一类可靠性问题，让新型核弹头不会意外爆炸。RRW1将增加一些新的特点，采用钝感高爆炸药和先进的安全技术，使核弹头更加稳定。冷战期间，美国军方片面追求大爆炸当量，要求能把很多弹头塞进一个导弹之中；为了确保射程最大，同时又要求尽量减轻核弹头的整体质量。设计者说，这些限制条件今天已经不必遵守了。

增加核弹头中TATB之类炸药的使用量，是提高库存核武器处理过程安全性的一种方法。除了正常引爆之外，这类炸药在撞击和受热的情况下都不会爆炸。“我们曾以4马赫的速度，将钝感高爆炸药猛摔到加固混凝土上，没有发生爆炸，”利弗莫尔实验室的古德温介绍说。这种炸药非常安全，“甚至可以用它来灭火。就算用喷灯去烧它，它也只会熔化，不会爆炸”。

但是军方项目委托人早就作出判定，认为这样的安全防范没有必要。20世纪90年代初，美国海军就曾拒绝用“安全炸药”替换三叉戟导弹弹头上的常规炸药。冯·希佩尔说：“他们认为这不值得。他们能安全处理弹头，对这一点他们很自信。”

核武器启动连接装置（PAL）是RRW1上新增的另一项安全升级措施，W76并未采用这种需要授权才允许引爆的计算机系统。哈维说：“要想改善弹头自身的安全性，就必须对核弹头进行结构改进，把PAL系统放进去。但是不经过核试验，这一点又很难做到。”

不过，这种武器是否需要PAL这样昂贵的改进，目前尚无共识。批评者指出，W76要么部署在潜艇上，要么存储在重重防护的核武库中，几乎不需要这样的安全系统。克里斯滕森也反驳说，其他核武器（如B61重力炸弹）的延寿项目也给弹头增加了安全措施，比如加装了密码启动系统，而且无须从头设计全新的弹头。他说：“有一种核武器是在上世纪六七十年代设计的，首次部署时没有任何安全系统。军方只是在这种武器的基础上加以改装，没有重新设计制造。这一事实表明，无须寻求新的设计，现有设计完全可以满足高水平的安全性要求。”

9·11事件之后，尽管有关谁有能力非正常引爆核武器的疑问仍无定论，美国还是花费了数百万美元，增强了核武器存放地点的安全保卫措施。FAS负责战略安全项目的副主席伊凡·厄尔里克（Ivan Oelrich）说：“我想不会有人怀疑美国核武库的密不透风。”为了评估RRW项目而召集起来的一个专家组——美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science，缩写为AAAS）下属的核武器综合体评估委员会也同意这一观点。该委员会在2007年4月的一份评估报告中指出，没有理由相信PAL之类的安全系统能够“大大减轻目前核武器对‘枪支、警卫和大门’构成的安全保卫系统的严重依赖”。

NNSA声称，在将核武器从一地运往另一地的极短时间内，新的安全系统是必要的，可以消除武装劫车抢核武器的威胁。哈维说：“它给我们提供了额外的安全保护，特别是在运输途中。”

“绿色”核弹头

RRW1还将消除核武器对一些有毒物质的需求，比如铍。这种脆弱的致癌金属能够把核爆炸释放的中子反射回去，引发热核链式反应。古德温解释说：“由于对核弹头重量限制的放松，我们能用更重但更环保的材料来制造核武器。过去制造核武器时，有一个环节会产生放射性有毒废物，占有毒物质总量的96%，只能掩埋处理。现在，我们可以去掉这个环节，产生可以100%回收的无毒废物。”

他补充说：“我们用来替代铍的材料吃下去也对人体无害。它已被应用到医用人体植入物内，是所有材料中对生物体危害最小的。”不过，由于具体技术细节仍属机密，古德温不能透露这种材料是什么，也不能说明它在新弹头上到底起什么作用。此外，钚仍是任何核武器都不可或缺的材料，处理不当的话，一个小时之内它就能致人死亡。

要想制造新型核弹头，美国必须改造他们的核武器生产工厂，比如得克萨斯州阿玛里洛市的潘太克斯工厂、密苏里州的堪萨斯城工厂、田纳西州橡树岭的Y-12工厂等。古德温把这些工厂称作“老古董”——它们中的一些甚至建于20世纪40年代。2007年4月，布什政府公布了一个核武器综合体计划，用于制造新核弹头所需的全部组件，计划于2030年全部完成，因此又被称为“Complex　2030”。（核武器综合体是对发展、维护、制造和拆除核武器的机构和设施的总称，由NNSA负责管理。）

根据AAAS专家组的意见，即使“Complex　2030”计划最终搁浅，但为了完成RRW项目，对美国现有核武器设施升级改造也在所难免。潘太克斯工厂核武器装配与拆除车间的规模至少要扩大一倍，洛斯阿拉莫斯TA-55设施的钚芯产量也需要大幅提高——这家工厂在2007年7月生产出了18年来的首个新初级系统。NNSA负责运作的第一助理副署长马丁·舍恩鲍尔（Martin Schoenbauer）说：“我们确实有生产钚芯的能力，问题在于数量多少。TA-55没有足够的生产能力。”

除了怀疑新核弹头是否必要以外，反对者们还担心，除了翻新W76和其他核武器所需的成本以外，对基础设施的投资还必须兼顾这些设施的维护费用。“想要延长核武器寿命，就要重建整个核武器生产行业，重现20世纪70年代核武器综合体的规模，这将是基础设施方面的重大投资，”古德温解释说，“你是想在一些怎么看都极不受欢迎的技术上重新投资，还是想打造一个尽可能小的核武器生产行业，来维持一个完全不同的、比现在规模小得多的威慑性核武库呢？”

昂贵的替换计划

事实上，没有人知道RRW1或Complex 2030要花多少钱，这让问题变得更加复杂。整个RRW项目的经费预算详单将在2007年年底出炉。在此之前，没有办法知道与2008年核武库维护所需的65亿美元相比，RRW项目到底是节约了一大笔费用，还是另外又增加了一笔财政开支。

桑地亚国家实验室的罗特勒说，用于替代W76的新弹头可能在2012年开始生产，具体取决于国会将提供多少经费。在核武器生产者看来，最理想的情况是用RRW1替代那些原本就需要翻新的W76核弹头。据AAAS专家的估计，整个替换过程将耗时数十年，需要的经费投入也“相当可观”。

“在今年的预算案中，NNSA申请了8,800万美元，用于RRW1第一阶段的设计与研发。钱从哪里来呢？它是从W80（另一种核武器）的延寿项目中调拨过来的，”美国忧思科学家联盟（Union of Concerned Scientists，一个独立的科学研究及倡导组织）的资深科学家罗伯特·纳尔逊（Robert Nelson）表示：“我们担心的是库存核武器的长期可靠性问题，但为了资助RRW项目，要砍掉的恰恰正是维持库存武器可靠性的那些项目。”砍掉现有核武器维护项目的经费资助，等于切断自己的后路，“想再回头已经不可能了”。

如果美国国会批准了RRW项目和Complex 2030项目，就需要花费数十亿美元改造核武器生产的基础设施——在这一点上，支持方和反对方倒是达成了共识。美国众议员能源水利拨款委员会里的支持者和反对者都对这个项目以及背后的政策表示了怀疑。委员会主席、印第安纳州代表皮特·维斯克洛斯基（Pete Visclosky）在一份书面声明中写道：“虽然花了大量时间精力来决定选用哪个方案设计新型核弹头，但美国现在为什么要制造新核弹头，这个问题似乎没有经过多少考虑。没有一个全面的国防战略来明确未来的任务，认清可能出现的威胁，确定实现战略目标需要维持的核武库规模，国会就不可能可靠有效地拨款资助RRW项目。”利弗莫尔实验室也从来没有表示RRW可以比现有核武器储存更长的时间，不能排除几十年后再出现另一个RRW项目来替代它的可能性。

用RRW1替换W76，只是一系列替换计划中的第一步。在宣布利弗莫尔实验室赢得设计招标的记者会上，美国负责核事务的副助理国防部长史蒂夫·亨利（Steve Henry）说：“如果削减核武器真的会给我们带来冲击，我们就必须通盘考虑整个核武库。”这就要求对实验室优先关注的项目和工厂的生产能力作出相应调整。“我们需要一套能够作出迅速反应的基础设施，来减轻技术上的意外突破和地缘政治环境的改变所带来的冲击。这种迅速反应能力让我们可以在众多核武器中作出相应取舍”。

哈维还透露，NNSA已经启动了第二种RRW弹头的可行性研究，这种弹头专为空投核武器而设计。克里斯滕森说， RRW2最终将要替代的核弹头很可能是W78——一种装配在陆基洲际弹道导弹上的核弹头。这种弹头几乎和W76一样“古老”，同样缺少钝感高爆炸药和安全系统。但不论是美国国防部还是NNSA，都没有对最终需要多少枚RRW弹头发表过评论。

没有核武器的世界？

核弹头替换项目带来的最大冲击，也许是对全球核军备态势造成的影响。英国、法国、俄罗斯都在实施或者规划类似的核武器现代化项目，但是美国研制RRW1可能会给其他国家发出煽动性信号。2007年3月召开的美国物理学会丹佛会议上，美国斯坦福线形加速器中心（Stanford Linear Accelerator Center）的军控专家及物理学家西德尼·德雷尔（Sidney Drell）说：“如果连美国这个世界上最强大的国家都得出结论，认为不依靠配备了新式核弹头的新式导弹就无法保护本国重要利益的话，这等于向其他国家传达了一个明确的信号：从国家安全的角度上说，核武器就算不是必要的，也是很有价值的。”

因此，美国前国务卿亨利·基辛格（Henry Kissinger）和乔治·舒尔茨（George Shultz）、前国防部长威廉·佩里（William Perry），以及佐治亚州前参议员萨姆·纳恩（Sam Nunn，参议院军事委员会前主席），都曾为彻底消除核武器而大声疾呼。2007年年初，他们在《华尔街日报》（Wall Street Journal）的一篇社论中写道：“我们支持的目标是建立一个没有核武器的世界，我们也支持所有为实现这一目标而作出的不懈努力。”

RRW项目也许会引发更深层次的担忧：确保美国可以把制造和使用核武器的能力很好地延续下去，难道是为了再一次动用核武器吗？哈维说：“我们想借此锻炼我们的科学家和工程师们——冷战时期从事核武器研制的老科学家们就要退休了，我们需要下一代继承这项工作，需要他们现在就开始接手，这样才能得到老一辈的指导。”

美国行政管理与预算局（U.S. Office of Management and Budget）前任预算及政策分析师、物理学家鲍勃·西维亚克（Bob Civiak）补充说：“我们现有的核弹头大都可以在工厂就地维护保养，如此一来，实验室就无事可做了——这才是我们需要RRW项目的原因。”

看来，RRW项目的根本原因也许是要实现科学家、工程师和技术人员的可靠替换，维持美国制造新核武器的能力。事实上，他们需不需要替换，这本身又是另外一个颇具争议的问题。