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国防科普
【材料改变战争】打开潘多拉之核:核材料重塑战争格局
发布时间:2020-04-29   来源:科普中国-军事科技前沿 

    编者按:

  材料是人类赖以生存的物质基础。人类社会不断地发展进步,就在于人类能够利用材料制造工具并用来改造世界。正所谓“一代材料,一代装备”。新型材料的诞生与发展,会推动武器装备和作战样式出现重大变革。那么,从古至今,材料在战争中的应用发生了哪些变化?即日起,科普中国军事科技前沿将推出《材料改变战争》系列科普文章进行解读,欢迎关注。

  自火光在石头和木材之间显现,到坦克、机枪与火炮在战场上争辉,人类上百万年来运用的战争力量始终逃不出“火”,离不开燃烧与化学反应这个层次。

  但随着人类发现元素周期表,并靠着这张藏宝图对材料和元素进行着“按图索骥”般的探索,更深层的物质变换和能量奥秘已经初现端倪。当然,人类必然会把这些新材料和新技术投入到战争中,无论初衷是好是坏。

  

  图为居里夫人于第一次世界大战期间监制的“小居里车”,用于对中弹伤者进行X光成像,帮助诊疗。(图源:nobelprize)

  分离血肉与钢铁:核材料的战场首秀

  对于能够在夜晚中发出蓝绿光芒的“镭”,世人一开始并不知道它的具体危害。于是几乎在一夜之间,镭被当作“夜光油漆”添加剂,应用到诸如手表、座钟盘等需要夜间亮光的场合里,甚至还被当作“防癌保健品”大肆推销。

  而随着对镭元素,乃至放射性射线的深入研究,这些粗浅的应用很快都被扫到一旁——几乎同时,在已经靠着研究并分离镭元素这一殊荣,获得诺贝尔奖的居里夫人面前,欧陆上空战云密布,德法两大巨人之间的战争迫在眉睫。

  或许当时的居里夫人自己都没想到,她会成为战争中应用放射性力量的第一人:第一台居里夫人改造的“小居里车”在关键的马恩河战役之前就抵达法军前线,它综合了X光机、发电机、成像暗房,并把它们整合到了一辆汽车上。据不完全统计,居里夫人自行捐赠和游说得到的“小居里车”就不下20台。

  不仅如此,居里夫人更自学了汽车驾驶、汽车维护和部分维修技能,只为了亲临前线,向前线军医为了推广这一先进技术,期间受到的危险X射线照射数不胜数。

  很明显,居里夫人对此并非没有自觉:在监督法国战地医院放射科建设时,她就为培训不完全,受过多X光照射的医生们担忧,更亲笔写下一本教材,阐述了X光机的安全使用规程。

  后来,世人常常把居里夫人的死因归咎于她对镭的危险探索。但事实并非如此:几十年后对居里夫人遗体的再调查显示,夺走她生命的并非是镭,而是过量的X射线,以及战争本身。

  亿两白银铸成钥匙:曼哈顿门后是福是祸?

  

  图为使用白银(白色闪光部分)制成的加速器线圈。(图源:michaelconfoy)

  ,当这个世界上有第一个人类真正理解这个方程的含义时,他几乎是立刻联系到了其军事价值。但要想把数字意义上的方程变成实用的武器,人类需要克服的已经不仅仅是技术难关,更需要客服自己的想象力。

  古往今来,不少人对于纳粹德国和旧日本帝国的核武器计划津津乐道,认为他们“最多只差一步”,但只要了解过美国核武器项目“曼哈顿计划”的规模、强度和资金量,这些想法就连笑谈都根本算不上。

  简单来说,这个获得美国总统罗斯福“无上限资源授权”的项目,一开始获得了5400万美元的预算。几乎可以这么下定论,这笔钱换到其它任何一个二战参战国身上,都是掏不起的巨款。

  这还不够。等到曼哈顿计划建设铀浓缩回旋加速器时,所需的巨量纯铜就连科学家自己都不禁咋舌,因为这已经超乎美国的供应能力……而为了攻克这一难题,曼哈顿计划铀浓缩回旋加速器导电线圈的所有金属都系“挪用”的美国国库纯银,重量达到惊人的14700吨,称之为“亿万两白银”名副其实。

  而线圈,也只不过是曼哈顿工程耗资巨亿的一瞥:传统的贵金属材料都被如此“超规格”地使用,这才有人类在几年内开启核能时代的神速。

  但辉煌过后,或许唯有那个爱骑自行车的老头明白:大事不妙。

  老兵闻之变色:对敌对友都不客气的贫化铀

  

  图为正在装弹的美国空军A-10攻击机,它一度被戏称为“睾丸癌制造机”。(图源:getarchive)

  你我都知道,习惯的威力如此之大。短短几十年间,人类对于能够毁灭自身的核武器、热核武器早就熟视无睹,甚至和它们共存度过日常每一天。

  当然了,肯定有人要说,这和核武器在二战后始终保持着“引而不发”,大国集团之间维持着战略核威慑平衡的策略有关系。这么说倒也不假,但实际上核材料早就大规模地被应用在常规战争:铀反应堆内“燃尽”的核废料由于其密度超高和具备“越钻越尖”的自锐特性,最终被用作装甲的填充物,或是穿甲弹的弹芯,效果比著名的高密度金属钨还要好得多。

  但是,贫铀在极大提高少数国家装甲攻防能力的同时,也带来了不可忽视的健康问题:多个大规模应用过贫铀穿甲弹的战场,例如南斯拉夫、伊拉克,这些地区的核辐射类疾病发病率均有明显上升。

  类似的情况,也发生在长期同贫铀穿甲弹头近距离接触的军人和技术人员身上,可以说,随着材料科学进一步在深度上大做文章,某些“军事性能优异”的材料势必要有非人道的副作用,如何在这之间寻找取舍,将是未来人类所需要共同面对的问题。

  出品:科普中国军事科技前沿

  策划:赵清建

  制作:旋钮工作室

  监制:光明网科普事业部