摘 要:萨哈罗夫是苏联氢弹工程的领军人物。他创造性地提出了新的设计原理,成为苏联首枚氢弹研制成功的关键人物。在接下来的苏联二级氢弹研制中,萨哈罗夫发挥了重要作用,他和同事共同提出辐射内爆原理,并在此基础上不断改进,最终研制成功威力更大的二级氢弹。
关键词:萨哈罗夫;氢弹;第三种想法;
萨哈罗夫(А.Д.Сахаров)是苏联著名核物理学家、诺贝尔和平奖获得者,他1921年生于莫斯科,1938年进入莫斯科大学物理系学习,1945年进入苏联科学院列别捷夫物理研究所(以下简称物理所)。1948年,萨哈罗夫被招纳进苏联核计划,成为苏联首枚单级氢弹РДС-6C的主要设计者和苏联首枚二级氢弹РДС-37研制工作的重要参与者,因而被称为“苏联氢弹之父”。此外,萨哈罗夫进行了受控核聚变装置“托卡马克”的研究工作,提出感应重力理论,等等。
目前,国内学界对这一重要人物的研究很少,国外主要是俄罗斯有一些相关成果。[1,2]而关于萨哈罗夫与苏联氢弹的研制这一问题,尚存若干问题,如:很多人知道萨哈罗夫是“苏联氢弹之父”,但他究竟在研制过程中发挥了什么作用?萨哈罗夫的“夹层”式氢弹设计是如何产生的?苏联氢弹研制中的“第三种想法”的来龙去脉如何?萨哈罗夫究竟是不是“第三种想法”的提出者?1953年和1955年的两次氢弹试爆对萨哈罗夫日后走上反核武器道路产生了什么样的影响?笔者根据苏联解密档案、萨哈罗夫等人的回忆录和俄罗斯学者的相关成果进行研究,希冀能够廓清这些问题。
一、苏联启动氢弹研制工程并招纳萨哈罗夫
1945年8月,美国在日本广岛和长崎投放原子弹,造成重大伤亡并迫使日本无条件投降。核武器惊人的威力和美国对核武器的垄断,使苏联感受到了压力并迅速做出反应。1945年8月20日,苏联领导人斯大林签署了国防委员会第9887сс/оп号决议,成立特别委员会负责苏联原子弹研制工作,由人民委员会副主席兼内务人民委员贝利亚(Л.П.Беpия) 担任主席。[3]此后,苏联倾全国之力,于1949年研制成功原子弹。在此期间,苏联学界也开始了对热核武器的研究。1945年12月,核物理学家哈里顿(Ю.Б.Хаpитон)、泽利多维奇(Я.Б.Зельлович)、古列维奇(И.И.Гуpевич)和波梅兰丘克(И.Я.Помеpанчук)共同撰写了论文《关于激发轻核反应的可能性》,指出轻元素如氘(重氢)和氚(超重氢)在适当条件激发下能够产生聚变反应并释放巨大能量,两个氘核在中子轰击下能够发生聚变反应,产生氚核和质子并释放4百万电子伏特能量,或者产生氦3、中子和320万电子伏特能量。17日,泽利多维奇将这一论文提交给特别委员会下辖的科技委员会。[4]这一新发现引起苏联领导层一定程度的重视,1946年4月9日,苏联部长会议作出决议组建由泽利多维奇领导的氢弹研制科研团队。[5]
在学界开始核聚变研究的同时,来自西方的情报进一步提升了苏联对氢弹研制的重视。这一时期,苏联在英美等国拥有一批专门收集核武器情报的间谍,其中成就最大的就是福克斯(K.Fuchs)。福克斯是德国共产党员、物理学家,后经奥本海默引荐进入美国研制核武器的“曼哈顿工程”,开始向苏联提供大量美国的核情报。1946年,福克斯开始与诺依曼(J.Neumann)合作研究氢弹的聚变反应,并向苏联提供相关情报,具体包括核聚变原理、能量释放计算、辐射作用等等,其中最为重要的是美国正在研制的氢弹结构图,为“管式”结构,管状容器中装有100公斤的铀235,外边是增大裂变效应的氧化铍,装有氘和氚的容器与管状容器相连,中间有一层钍作为中子反射层。[6]这份情报虽然十分重要,但苏联对其将信将疑,将这份情报交由库尔恰托夫(И.В.Куpчатов)研判。[7]同时,国家安全总局委派伦敦站特工费克利索夫(А.С.Феклисов)与福克斯进行联络,以取得更多相关情报。在1948年3月13日的会面中,福克斯向费克利索夫提供了一份关于氢弹的重要情报。[8]这份情报更为详细地介绍了美国氢弹的构造,还用计算说明了氢弹聚变的反应速度、辐射强度等,明确指出氢弹具有远超原子弹的巨大威力,10吨重的氢弹爆炸冲击波可达100平方英里,辐射范围可达10000平方英里,等等。[9]这份情报使苏联领导层了解氢弹的可怕威力以及美国的氢弹研制已经领先于苏联这一事实,于是开始调集资源投入苏联的氢弹研制。1948年6月5日,特别委员会决定正式启动苏联的氢弹研制计划,由第11设计局的泽利多维奇团队负责理论研究和计算,从各科研院所调动科研人员承担辅助性工作。
1948年7月,物理所学术带头人塔姆(И.Е.Тамм)和两名助手萨哈罗夫、别林斯基(С.З.Беленьский)被招纳进苏联氢弹研制工程,负责泽利多维奇团队计算结果的检验和氘氚反应的理论研究。[9]不久之后,金兹堡(В.Л.Гинзбуpг)和罗曼诺夫(Ю.А.Pоманов)也加入这一团队。萨哈罗夫的才华有了用武之地,很快便崭露头角;同时,核计划成员的身份也使他的生活条件得到一定改善,原本他和妻女住在莫斯科十月二十五日大街的一个14平米的房间里,和另外9个家庭共用厨房和卫生间,而在1948年的夏天,萨哈罗夫分得了莫斯科郊外的一处别墅,周末可以全家来度假,生活质量有所提高。([11],pp.149-152)此时的萨哈罗夫只是一名普通的科研人员,并没有引起很大的关注,如同这一时期的苏联氢弹研制计划一样,并非苏联核计划的主要工程。这一时期苏联集中力量研制原子弹,对氢弹并不重视,而且在原子弹没有研制成功之前,氢弹是无从谈起的,因为氢弹的聚变反应需要核裂变,即原子弹爆炸来激发。
二、萨哈罗夫独创设计“夹层”结构氢弹
苏联氢弹计划启动之后,主要以此前福克斯的情报为基础开展研制工作。氢弹的设计依然为“管式”结构,其核心战斗部是一个直径50厘米、长5米的管子,里边装有140公斤液态氘;另一个更细一些的管子里是用于引发聚变反应的铀235,两个管子连接处还有2升的氘氚混合物(各50%),用以更加充分地激发聚变反应。[12]使用时,首先用常规炸药爆轰引发铀235的裂变,其产生的中子又引发氘氚混合物的聚变反应,形成瞬间高温高压,从而引发液态氘的聚变反应,预计当量为100-200万吨。今天看来,这个方案实际上是个死胡同,其原型为美国科学家泰勒(E.Teller)的设计,本身就存在严重错误,已经在1950年被美国核物理学家费米(E.Fermi)和数学家乌拉姆(S.Ulam)通过计算证明。“管式”设计主要有两个弊端:第一,由于其结构缺陷导致铀235裂变的能量传递效率较低,难以引发液态氘充分的聚变反应;第二,液态氘需要在零下252.8度的温度下保存,因而需要在氢弹中增加冷却部件,这会导致其质量大幅度增加,美国1952年试爆的氢弹“麦克”重达65吨,实战效能很低。
1950年2月2日,福克斯被捕并以间谍罪获刑14年。苏联失去了重要的情报来源,因而对“管式”方案的缺陷一无所知,仍然在这条“死胡同”里继续前进,直到萨哈罗夫创造性地提出了“夹层”结构氢弹的设计构想。1948年12月8日,塔姆向科技委员会提交了一份报告,提出了新设计方案,其核心战斗部由重水和铀238组成,铀238包裹在重水中,形成一个“夹层”结构。铀238是裂变爆炸物,用来激发重水中的氘发生聚变反应。[13]这种“夹层”设计的优点在于:其一,铀裂变物包裹在氘化合物之中,能量传递效率更高,更容易激发聚变反应;其二,铀238和重水的造价大大低于“管式”结构中的铀235和氘氚化合物。这一设计实际上是萨哈罗夫提出的,但因其人微言轻,故而以塔姆的名义提交,以引起高层的重视。在回忆录中萨哈罗夫讲述了产生“夹层”结构的灵感,他在泽利多维奇的团队中从事了两个月的研究,同时还阅读了著名物理学家朗道(Л.Д.Ландау)关于气体动力学的专著。一天,他去公共澡堂洗澡,在排队交款的时候,头脑中既有氢弹设计方案与气体动力学知识交互反应,产生了瞬间灵感——“夹层”结构设计。([11],p.160)
1949年1月20日,萨哈罗夫正式以其本人的名义提交了一份更为详细的报告,精确阐述了“夹层”结构的原理,还确定了铀和重水的比例:体积上重水占35%,铀占65%;重量上重水占3%,铀占97%。[14]1月21日,苏联部长会议 作出决议,责成塔姆科研团队就“夹层”结构氢弹设计开展进一步理论研究与论证,责成物理所万维罗夫(С.И.Вавилов)团队对这一设计进行实验论证,责成国营第12厂1向物理所提供4吨铀238和100公斤重水。[15]
萨哈罗夫最初提出的“夹层”设计也存在问题,主要就是铀238引发重水中的氘产生聚变反应的可行性很低,因为铀238本身就是非浓缩铀,重水中氘的成分也是有限,因此“夹层”设计还需要不断改进。3月3日,金兹堡提出用氘化锂-6取代氚来作为聚变装药的设想。[16]众所周知,氘和氚是聚变的主要源头,氘可以从海水中提取,而氚则非常难以获取,在大自然中几乎不存在,需要在反应堆里用中子对锂进行辐照获得,造价高昂。而锂-6的获得较为容易,造价也比较低。根据1953年的统计,生产一克氚的造价为331630卢布,而一克纯度90%的锂-6为3935卢布。[17]锂-6与氘结合产生氘化锂-6,性状为固体,常温常压下稳定,便于储存运输,可以用于氢弹战斗部。裂变产生的中子轰击锂-6,可以产生氦-4和氚,氚进而与氘化锂-6中的氘发生聚变反应。与难以存储的液态氘和造价昂贵的氚相比,氘化锂-6是十分理想的氢弹核心战斗部装药。尽管仅仅用氘化锂-6还不足以产生大威力聚变,还需要加入氘氚混合物,但这一构想大大节省了氢弹的成本,增加了其研制的可操作性。萨哈罗夫的“夹层”设计和金兹堡的氘化锂-6方案共同形成了颇具可行性的新型氢弹设计。在回忆录中,萨哈罗夫将二者分别称为“第一个想法”(夹层)和“第二个想法”(氘化锂-6)。([11],p.161)
1950年2月9日,萨哈罗夫再次创造性提出增大氢弹威力的设想——装药中加入铀238。[18]铀238是铀235的同位素,天然铀矿中99.28%是铀238,0.71%为铀235,其余为铀234。要想获取武器级铀235,必须采取气体分离法、气体扩散法、电磁法等进行浓缩提取,而大量铀238往往被废弃。萨哈罗夫提出的设计是在原有的“夹层”设计中,同时使用铀235、铀238和氘化锂6。铀235爆炸产生的高温高压能够引发氘化锂6的聚变反应,而聚变反应释放的中子又可以引发铀238的裂变反应,形成裂变-聚变-裂变的链式反应,从而增加氢弹的威力。这种设计的氢弹又称为“三相弹”。
苏联领导层经过商议,决定将两个方案并行发展,最后选择一个。1950年2月26日,苏联部长会议做出名为 《关于研制РДС-6的工作》的决议,要求在1954年之前研制成功苏联首枚氢弹,爆炸当量达到100万吨级;“夹层”氢弹命名为РДС-6C,要求重量在3吨以内;“管式”氢弹为РДС-6T,要求重量不超过5吨;决议将原本隶属于物理所的塔姆团队调入第11设计局,这样“夹层”方案的科研小组成员增加至7人,萨哈罗夫为科研带头人。[19]两个方案并行发展一段时间之后,“管式”方案遭遇越来越多的困难,可行性不断降低,而“夹层”方案进展顺利,展现出很好的发展前景。
1952年11月1日,美国在埃卢格鲁伯珊瑚岛试爆成功代号为“麦克”的氢弹,当量为1040万吨,这迫使苏联加快了氢弹的研制速度。在听取专家的建议之后,贝利亚于12月2日下达命令,决定将РДС-6C作为重点发展方向,要求将各种资源投入其中。[20]由此,萨哈罗夫的地位和待遇也有了明显的提升,他被任命为第11设计局理论物理部主任。12月17日,萨哈罗夫提出使用电子计算机的请求,得到了批准。[21]随后,他的生活待遇也得到改善。1953年1月23日,苏联核计划的二把手、内务部副部长扎维尼亚金(А.П.Завенягин)致信贝利亚,指出萨哈罗夫的妻子和女儿们居住在莫斯科,都生了病,萨哈罗夫不得不经常回莫斯科照料家人;扎维尼亚金要求将萨哈罗夫全家的医疗关系转到克里姆林宫医疗局门诊部,在当年9月1日之前将其全家搬迁到第11设计局所在的城市萨洛夫,分给带全套家具的独立住宅,日常生活开销从第11设计局的经费中划拨,等等。[22]
经过萨哈罗夫为首科研团队的不懈努力以及其他各部门的全力投入,苏联首枚单级РДС-6C于1953年8月12日在塞米巴拉金斯克核试验场2试爆成功,当量为35-40万吨级。虽然威力无法与美国的“麦克”氢弹相比,但其体积小,其直径为1.5米;重量轻,仅为4.7吨,因而更具实战价值,可以用飞机空投,也可以用导弹运载,对于苏联国防建设和战略安全具有关键意义。试爆成功后,苏联核计划的首席科学家库尔恰托夫向萨哈罗夫深鞠一躬,动情地说:“俄罗斯感谢你!谢谢!”[23]12月31日,苏联向参与氢弹研制的相关人员授奖,萨哈罗夫得到重奖:荣誉方面的有“社会主义劳动英雄”称号、列宁勋章和“锤子与镰刀”金质奖章,物质奖励包括50万卢布的奖金、一栋带家具的别墅以及研制氢弹期间的双倍津贴。[24]
苏联的第一枚氢弹虽然试爆成功,但其仍存在较为明显的问题,就是威力太小,与美国首枚氢弹1040万吨当量相比,РДС-6C的40万吨当量显然无法抗衡。今天类似的氢弹又被称为助爆弹,还不是真正意义上的大威力氢弹。当年苏联之所以快速研制这种氢弹,一方面是为了打破美国的热核武器垄断,确保国家安全,提高苏联在冷战中的竞争力;另一方面是为了巩固马林科夫(Г.М.Маленков)的领导地位,1953年3月5日斯大林去世后,苏联领导人马林科夫上台,地位还不稳固,氢弹的试爆成功无疑可以提升马林科夫的威望,为此,在苏联氢弹试爆(8月12日)的一周之前(8月5日),马林科夫就在苏联最高苏维埃代表大会开幕式上宣布了苏联已经拥有氢弹的消息。([11],p.251)由此可见,苏联的第一颗氢弹政治意义要大于其军事意义。
总体来说,萨哈罗夫提出的“夹层”结构,在苏联氢弹研制走向山穷水尽的情况下,发挥了关键作用。萨哈罗夫提出的“第一个想法”的意义要远远大于金兹堡提出使用氘化锂-6的“第二个想法”,因为“第一个想法”结构创新,而“第二个想法”是材料创新;没有正确的结构,材料创新也是于事无补。因此,萨哈罗夫被称为“苏联氢弹之父”,在此后苏联的氢弹研制中具有相当高的权威地位。
三、“第三种想法”从何而来?
苏联的首枚氢弹之所以威力小,不仅仅是因为其体积重量小,而是尚未发现氢弹的真正关键技术——辐射内爆。这一原理是美国科学家泰勒和乌拉姆提出的,因此又被称为泰勒——乌拉姆构型,其原理是将氢弹内部的裂变装置(铀235)和聚变装置(氘化锂-6或氘氚混合物)分开,利用铀235裂变产生的强烈辐射来激发氘氚聚变反应,这种结构的氢弹又称为二级氢弹,当今世界的氢弹基本上都是这种设计。而РДС-6C是单级氢弹,裂变装置和聚变装置的结合在一起的,裂变激发聚变的时间过短,而且采用裂变产生高温高压来激发聚变反应的效率要远远低于辐射内爆,这两个因素导致大部分氘和氚无法被激发,因而威力也很小。
辐射内爆,也就是萨哈罗夫所说的“第三个想法”,是苏联学界在1954年初提出的。现在普遍认为萨哈罗夫是苏联辐射内爆原理的提出者,笔者认为并不是这样。首先萨哈罗夫本人就从来没有承认这一点,他在回忆录中指出:“‘第三个想法’是我们理论部几个同事同时提出的,我只是其中一个”。([11],p.263)有学者认为“第三种想法”,即辐射内爆是来自于福克斯1946年和1948年提供的情报。[25]笔者研读的俄文解密档案也证实了这一点,福克斯确实在情报中提到了利用原子弹爆炸的辐射引发氘氚的聚变反应,但为什么1948年的情报没有使苏联采用辐射内爆原理呢?相隔6年之后提出的辐射内爆设计与福克斯的情报有没有联系呢?笔者认为没有明显的联系。这是因为:
第一,美国承认的辐射内爆理论提出者是泰勒和乌拉姆,并非福克斯,除了福克斯是苏联间谍这个缘故之外,其研究辐射内爆理论所依托的氢弹结构(“管式”结构)也是错误的,因而依然是个死胡同;第二,这一时期苏联正集中力量研制原子弹,氢弹研制尚未提上议事日程,对福克斯的情报并不重视;第三,苏联此时还没有研制成功原子弹,因而对辐射内爆无论是理论还是实践都缺乏了解;第四,苏联方面对福克斯的情报采取高度保密措施,绝大多数参与核工程的科研人员都看不到这份情报,解密档案显示,看过1946年情报的只有库尔恰托夫、哈里顿、万尼科夫(Б.Л.Ваников)等科技委员会成员以及负责翻译整理这份情报的泽利多维奇和捷尔列茨基(Н.А.Теpлецкий),而看过1948年情报的除了上述几人之外,塔姆也被批准阅读,[26]这么少的人是难以形成充分讨论、集思广益的学术气氛的,因而也难以发现氢弹设计中重要缺陷;第五,苏联对来自福克斯的氢弹情报并非完全信任,而苏联此时在集中力量研制原子弹,对福克斯的情报也并不重视,所以这份情报的价值也大大降低了。因此,笔者认为,虽然早在1946年福克斯的情报就提到了辐射内爆并在1948年的情报中再次强调了这一点,但并未引起苏联有关方面的重视,也并非6年后苏联提出辐射内爆的源头,“第三种想法”基本上还是萨哈罗夫等苏联核物理学家共同提出来的。
俄罗斯解密的档案显示,第一个提出辐射内爆原理的是苏联核物理学家、第11设计局实验物理部主任达维坚科(В.А.Давиленко)。1954年1月14日,萨哈罗夫和泽利多维奇联合向哈里顿提交了达维坚科的新式氢弹设计图,氢弹总重26-30吨,其裂变装置和聚变装置分开,中间是一个辐射放大装置,这是一个辐射内爆二级氢弹的雏形。[27]达维坚科因此获得了列宁勋章和“社会主义劳动英雄”称号,萨洛夫市还将一条大街命名为“达维坚科大街”,但辐射内爆提出者这一称号并不是属于他,而是由萨哈罗夫与泽利多维奇共同拥有,1955年试爆成功的苏联第一枚二级氢弹РДС-37被称为“萨哈罗夫-泽利多维奇构型”,与泰勒-乌拉姆构型和于敏构型并称为氢弹三大构型。
萨哈罗夫之所以被世人普遍认为是“第三个想法”的提出者,首先因为是他和泽利多维奇联合推荐达维坚科的设计构想,萨哈罗夫和泽利多维奇是苏联氢弹研制的领军人物,他们联合推荐引起哈里顿等领导的高度重视,而在高度保密的情况下真实情况只有少数人知道,更多人认为就是他们两人提出了辐射内爆原理;其次,萨哈罗夫在达维坚科构想基础上不断加以完善,提出新方案,因其在核计划中具有高度权威,在档案未解密的情况下被认为是“第三种想法”的提出者,而他在回忆录中对此加以拒绝,还被认为是为了保密而含糊其辞。
四、萨哈罗夫在苏联二级氢弹研制中的作用
苏联第一枚氢弹虽然试爆成功,但其原理与结构的缺陷导致威力不足,难以形成对西方阵营的有效威慑;同时,新上台的马林科夫剪除贝利亚之后,意图扫清其在苏联核计划中的影响,树立自己的权威。两个因素综合起来,导致苏联加快了二级氢弹的研制进程。萨哈罗夫作为苏联氢弹研制的领军人物,在其中发挥了重要作用。
最初,萨哈罗夫仍然试图走原有的路线,将РДС-6C体积和装药扩大化以增加威力。1953年10月26日,新任苏联核计划负责人、中型机械部部长马雷舍夫(В.А.Малышев)、副部长扎维尼亚金和库尔恰托夫联合向马林科夫提交了萨哈罗夫的新氢弹计划,定名为РДС-6CД,除了加大铀235和锂-6装药量之外,最大的变化就是采用气态氘作为聚变核心装药;新型氢弹直径为1.9米,重量为10吨,设计当量为200万吨。[28]РДС-6CД的设计是在已经成功的РДС-6C氢弹的基础上加以改良,可行性高,风险低,研制周期短,因而得到高度重视。1953年11月20日,苏联部长会议下达指示,要求马雷舍夫和扎维尼亚金全权领导新型氢弹的研制工作,在1954年底拿出实验样弹;第11设计局负责相关具体的理论和实验工作,萨哈罗夫为科研负责人;部长会议副主席兼国防部长布尔加宁(Н.А.Булганин)和马雷舍夫负责核试验场的相关工作;817厂负责在规定期限内提供样弹所需的铀235,等等。[29]
就在各相关机构紧锣密鼓研制РДС-6CД的时候,萨哈罗夫自己却改变了想法。在了解到达维坚科的辐射内爆方案后,他抛弃了原有的设计,转而集中力量进行辐射内爆式氢弹的研究。库尔恰托夫、哈里顿、泽利多维奇等人也支持辐射内爆方案,认为必须舍弃РДС-6CД,集中全力研制辐射内爆式二级氢弹,两种方案并行是不可能的。([11],p.264)但是,马雷舍夫并不赞同这一方案,在他看来,能够安全、稳妥、快速地完成任务是最重要的,毕竟他向马林科夫保证在1954年制造4颗百万吨级氢弹;[30]除此之外,马雷舍夫刚刚接替贝利亚,也渴望用成绩证明自己,因此他不能允许新方案拖慢新氢弹的研制进度。为此,马雷舍夫召集第11设计局的科研骨干开会,指出科学家的工作是探索性的,允许有天马行空的想法,但这不能影响РДС-6CД的研制工作。萨哈罗夫发言强调只有辐射内爆方案是有前途的,РДС-6CД只能作为其备选方案;同时,因为这一方案风险较大,需要论证其可行性,所以必须集中全力开展研究。库尔恰托夫也支持新方案,为此还遭到了党内严重警告的处分。([11],p.265)
1954年12月9日,萨哈罗夫和弗兰克-卡梅涅茨基(Д.А.Фpанк-Каменецкий)共同提出了新的氢弹设计,是在达维坚科基础上的改进版。该氢弹采用二级结构,裂变装置与聚变装置分开,中间是中子反射层;氢弹总重量15吨左右,设计当量750万吨。[31]在科研人员越来越倾向于新方案的情况下,马雷舍夫也不得不做出让步。12月24-25日,第11设计局科技委员会召开会议,确定了三个氢弹设计方案:第一个是辐射内爆方案,委员会认为这是真正有前途的方案,但难度也较大,应作为重点方案;第二个是РДС-6CД方案,虽然可行性较高,但受其结构影响,提升威力较为困难;第三个是代号РДС-6M的小型氢弹,当量为15-25万吨。[32]这样,在以萨哈罗夫为代表的科学家努力下,领导层做出让步,形成了一个三种方案并存、共同发展、以辐射内爆为主的态势。
1955年初,苏联政坛风云突变,2月8日,迫于压力马林科夫宣布辞职,赫鲁晓夫成为新领导人。马雷舍夫作为马林科夫的亲信,也退下了领导岗位。2月26日,扎维尼亚金担任中型机械部部长,他肯定了三种方案并存、以辐射内爆为重点的研制计划。同年6月20日,哈里顿、萨哈罗夫、泽利多维奇等向扎维尼亚金汇报,辐射内爆式二级氢弹РДС-37的论证和计算工作已经基本完成,可以在10月份进行试爆,采取飞机空投的方式,预计当量为60-140万吨。[33]试爆最终在11月20日上午9:47顺利完成,由图-16轰炸机在12000米高度投弹,氢弹在1550米高度引爆,测定当量为170-190万吨。[34]萨哈罗夫最初要求乘坐投弹的飞机,遭到拒绝,只能留在地面指挥所。他坚持在户外而不是指挥所内观看试爆,由于读了美国的《核爆防护黑皮书》,知道在安全距离不需要戴防护墨镜,因而能够目睹氢弹爆炸的真实景象。氢弹爆炸时,萨哈罗夫看到天空中出现一个耀眼的黄白色火球,瞬间又变成橙黄色,然后又变成亮红色;火球延伸下端出现巨大的灰白色云团,逐渐与大地相连接,形成一个蘑菇云;天空中还出现了一条条奶白色冲击波射线,逐渐延伸为锥面;最开始一切都是寂静无声的,几分钟后传来巨大的爆炸声,随后是强劲的冲击波……([11],pp.275-276)
真正意义上的大威力氢弹РДС-37试爆成功,使萨哈罗夫获得更多的荣誉和奖励:1956年9月7日苏联部长会议正式宣布萨哈罗夫为苏联科学院院士,颁发奖金75000卢布,再次授予“社会主义劳动英雄”称号和“镰刀与锤子”二级金质奖章,而原本资历更高、参与氢弹研究更早的泽利多维奇仅仅是通讯院士。[35]但是,获得成功喜悦的同时,核爆的巨大威力也使萨哈罗夫感到恐惧,而在试爆中造成的意外伤亡更使他悲恸。试爆所在的塞米巴拉金斯克核试验场主要用于几万和几十万吨级的核试爆,而РДС-37是将近200万吨当量,尽管事先将附近居民转移进防空洞,但仍然发生了悲剧,强烈的冲击波摧毁了一处防空洞,一名两岁的小女孩不幸身亡;冲击波还破坏了指挥部,萨哈罗夫目睹一名年轻的士兵殉职。([11],p.279)
此后,萨哈罗夫开始深思研制核武器与开展核试验的利与弊,从60年代开始,这名苏联举足轻重的核物理学家、民族的英雄、领导层的“宠儿”,走上了反对核武器、核试验和核军备竞赛的道路。1961年开始,萨哈罗夫不断向赫鲁晓夫发出倡议,希望停止一切核试验,他的行动成为1963年美苏两国签署《关于停止在空中、水中和陆地进行核试验的协议》的因素之一。1967年7月21日,萨哈罗夫致信苏联领导人勃列日涅夫(Л.И.БРежнев),建议苏联与美国进行谈判协商,共同放弃反弹道导弹的研发。1968年5月,萨哈罗夫撰写题为《关于人类进步、和平共处与思想自由的思考》,该文流传到国外并刊登在7月22日的《纽约时报》上,萨哈罗夫从此有了国际知名度并获得1975年的诺贝尔和平奖,但他也因此触怒了领导层,被禁止参与所有与核武器相关的研究。
评价与结论
笔者认为,历史上对萨哈罗夫在苏联氢弹研制中的作用有所高估,他对于苏联第一枚单级氢弹(1953)的研制具有关键的、不可替代的作用,而在第一枚两级氢弹,或者说真正意义上的氢弹(1955)的研制工作中,发挥的是重要的、领军式的作用,但并非关键性的。
第一,在单级氢弹РДС-6C的研制中,萨哈罗夫的作用的决定性的,独一无二的。核间谍福克斯提供的氢弹情报,是美国的错误设计;苏联的泽利多维奇团队在此基础上开展研究,逐渐走进了死胡同;1950年福克斯的被捕使苏联失去了主要情报源,不但不知道自身研究的致命错误,而且对美国氢弹研制的最新进展也是一无所知。在这种山穷水尽的情况下,名不见经传的小人物萨哈罗夫独创性地提出了“夹层”结构的设计方案,使苏联的氢弹研制工作柳暗花明。1953年试爆成功的РДС-6C氢弹,虽然在威力上远远小于美国氢弹,但其重量轻、体积小,实战价值高,扭转了苏联氢弹研制长期落后于美国的不利局面,并且在氢弹实战化方面领先于美国。萨哈罗夫功不可没,也难怪在试爆成功后,苏联核计划首席专家库尔恰托夫会向比自己小18岁的萨哈罗夫深鞠一躬,并代表俄罗斯向他表示感谢,因为萨哈罗夫的作用是关键性的、不可替代的。
第二,在两级氢弹РДС-37的研制过程中,萨哈罗夫的作用是重要的,但并非关键性的。РДС-37氢弹的关键是辐射内爆原理,也就是萨哈罗夫所说的“第三个想法”,其出处和来源,目前俄罗斯学界也存在争议,有的认为是来自间谍的情报,有的强调是苏联科学家独立提出的。笔者倾向于认为是苏联学者提出的。具体又是谁提出的?世间普遍认为是萨哈罗夫提出的“第三个想法”,但连他自己在回忆录中都明确否认这一点,强调是多个参与氢弹研制的学者共同想出来的,而解密档案则显示是达维坚科提出的。不管怎么说,萨哈罗夫都没有像之前的“夹层”方案那样,单独提出辐射内爆原理,并没有在苏联二级氢弹研发中发挥关键作用。但是,这不能抹杀萨哈罗夫在РДС-37研制中的重要作用:他和泽利多维奇一起推荐了达维坚科的辐射内爆设计,他和同事在达维坚科设计基础上不断对其加以改进和完善,他领导的第11设计局科研部承担了大量理论论证、复杂运算和其他科研工作,他敢于同领导层斗争并最终促使辐射内爆成为新型氢弹的首选,因此,在这一过程中,萨哈罗夫的作用是重要的、领军式的。
总体来说,萨哈罗夫是苏联天才核物理学家,具有扎实的学术基础、敏锐的科学头脑、坚定的实干精神和高度的社会责任感,但称其为“苏联氢弹之父”不够确切,因为其主导研制的РДС-6C是具有实战价值的小型氢弹,今天也有学者称其为助爆弹,这种氢弹的结构缺陷就在于很难提高威力,与动辄上千万吨当量的氢弹无法相比,而在苏联大威力辐射内爆式氢弹的研制中,萨哈罗夫发挥的是重要而非关键性的作用,因而称其为“苏联小型氢弹之父”或者“苏联实战化氢弹之父”倒是较为贴切。
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注释
1国营12厂是苏联核工程的重要企业之一,成立于1945 年8 月30 日,主要生产铀235、金属铀、重水等制造核武器的重要原材料。
2塞米巴拉金斯克核试验场(代号2号试验场、905项目、310项目)是苏联第一个核试验场,位于哈萨克斯坦塞米巴拉金斯克市以西170公里,1947年4月21日建成,苏联首枚原子弹和首枚氢弹都是在这里试爆成功。
基金资助:教育部人文社会科学研究一般项目“苏联核武器研制与中苏核合作基于苏联解密档案的研究”(项目编号:18YJA770024);
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