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高考与毕业:以两弹一星举例——做出武器和做好武器的差距

2020-08-16 10:32 作者:冰封之龙  | 我要投稿

由于疫情影响,今年高考比往年推迟了一个月,如今成绩和各省分数线也都尘埃落定,在此预祝各位考生取得自己心仪的成绩,进入理想的大学。当然,随着现在毕业政策收紧,论文发表要求的质量也越来越高,同时用人单位的要求水平也是水涨船高,单纯考进大学已经不意味着未来有一块真正的“镀金敲门砖”,正如那句老话——师傅领进门,成就看个人。其实,我们今天要讲的武器的“高考和毕业”,也正是这一个话题。

那就以两弹一星为切入点,谈谈“入门和毕业”的标准吧。


如果说什么武器是冷战以来的真正的“决胜兵器”,那自然除两弹一星莫属。只要具备了核武器和远程导弹的生产使用能力,对于一个国家基本上就可以确保不会遭受大规模战争的威胁。但是,世界上具备两弹一星的国家,其实际差距也是非常巨大的,因此这导致很多国家的“两弹一星”只是用于威慑,而美俄是曾经计划作为主战武器的。这里就以中美两弹一星的发展为例:

1941年12月7日,日本法西斯悍然偷袭珍珠港,开始了第二次世界大战太平洋战争,将美国卷入战火。在战争爆发之前,美国国内的“孤立主义”分子一直想要避免战争,但如今战争找到了他们头上,这使得美国这个GDP最大,工业实力最强的国家不能再独善其身,因此美国全面转入战时轨道。同时,由于核裂变基本原理——中子吸收,原子裂变的基本理论已经在20世纪30年代由费米、哈恩、海森堡等人整理出来,而德国也在海森堡领导下开始了核武器研发,因此逃到美国的大量科学家如爱因斯坦、费米(他们都是犹太人)便联名上书罗斯福要求开发核武器,罗斯福批准此项工程,便立即拨款20亿美元(相当于二战美国所有的谢尔曼坦克造价,或者10艘大和号的成本,但仍然低于B29工程的30亿天价)用于曼哈顿工程所需要的理论、实验和生产技术开发建设。在马歇尔的主持下,该计划最多有超过10万人参加,全程高度机密,连杜鲁门都是在罗斯福死后才得知这个绝密工程。在美国大量的科学家支持下,美国仅用了1年就完成首个石墨堆——芝加哥1号的搭建(1942年12月投产,主持者是慢中子效应发现者费米,参加者有康普顿效应发现者康普顿、链式反应理论奠基者席腊德等),1943年以国库借来的1万多吨白银建成了世界最大的回旋加速器——电磁铀同位素分离机(分离铀235,主持者是回旋加速器发明者劳伦斯),1944年末250MW的B-reactor石墨生产堆(生产钚239)投产,1945年全部6台250MW石墨堆投产,具备年生产高达1000枚原子弹弹芯的能力。在汉服德厂区运转的40年中,它为美国提供了57吨纯净的钚239,以1枚核武器最少6千克钚239计算,可供约90000枚核弹头使用,基本上美国60000枚核弹头都是用里面的核材料制成。

美国核工业基础如此强悍,核武器的研制和迭代也是非常快速。在1945到1991年间,美国进行了1100多次核试验(官方1054次,但根据地震波探测则高达1149次以上),从二战末期5吨重量,2万吨的“胖子”到4吨重量,2500万吨的B41只用了15年时间,而小型化到W56也不过只用了4年。到了1980年,美国核武器进一步小型化和通用化,目前主体库存3000枚的W76(90千克10万吨,洲际导弹用)、300多W80(120千克 20万吨,巡航导弹用)和400枚B-41 (1000吨-40万吨可变,机载使用)基本上都是1980年代的库存。到了苏联解体时,美国核弹已经覆盖了10吨(核无后座炮)到2500万吨所有的量级,产量突破60000枚(绝大多数都是战术核武器),具备战略威慑和实际战术使用全部能力,现在美国也不断威胁对“流氓国家”使用低当量核武器进行斩首行动。

芝加哥1号实验反应堆,在芝加哥大学一处网球馆建设
汉服德厂区 B-reactor 是世界上第一座军用钚239生产堆

在投送武器方面,美国在二战期间首先利用B-29轰炸机投放了核武器。B-29也是迄今历史上美国投资最高的军事武器工程,高达30亿美金,为其开发了7075铝合金,加压座舱、电传机关炮等一系列沿用后世的技术。导弹方面,1943年由冯卡门和钱学森建立了著名的“美国喷气推进实验室”,1944年12月,钱学森主导的海盗-A火箭成为美国第一个实验火箭,1945年,钱学森被授予美国陆军上校军衔,和他的导师,美国陆军少将冯卡门一起执行了回形针行动,和德国冯布劳恩等火箭科学家接触,这也是美国历史上最高的外籍军官记录。在1946年,美国仿制V2导弹成功,此后美国在导弹——尤其是固体燃料导弹领域进展神速,1961年,乔治华盛顿级核潜艇携带固体燃料北极星导弹服役,1965年,美国固体燃料民兵导弹服役,并搭载了迄今为止能量密度最大的W56弹头,该弹头300千克却有着120万吨的恐怖威力;到了1987年中导条约签署之际,美国的LGM-30民兵导弹已经突破1000枚,同时还有350枚部署于欧洲的BGM-109A核战斧,海基核武器则拥有500余枚潜射弹道导弹。虽然从弹道导弹数量美国不如苏联多,但美国三军平台比较平均,不像苏联绝大多数都部署在陆基环境。

1944年钱学森主持研发的private-A实验火箭

因此,如果把核武器比作世界顶级常青藤院校的话,美国和苏联就是这里走出的佼佼者,是这里的知名毕业生。

相比于美国的“一路坦途”,中国的两弹一星计划几乎是在一穷二白中开始,中国唯一能够和美国对比的数字恐怕只有参建大军的人数。不过,中国人也不是毫无基础就开始研发核技术,首先中国拥有邓稼先、钱三强、钱学森、郭永怀、朱光亚、王淦昌等一大批顶级海归专家(这些学者如果留在美国很可能都是诺奖得主候选人),其次中国在55年和苏联签订的156项援助计划中,取得了原子弹技术的基本工业基础,如铀矿的勘探(苏联原本未提供,但中方人员觉察到该技术缺失,于是要求苏联务必提供)、铀浓缩设备(兰州404厂)、研发用反应堆(苏联1957年为中国提供了重水反应堆,1958投产,2007退役)、核武器基本设计草图(包括原子弹基本设计理论,但部分数据遭到篡改,无法制造出可爆炸的原子弹,被中国邓稼先等美国海归专家识别出来)等等重要资料,火箭方面除了美国归来的钱学森、郭永怀外,苏联还提供了德国V-2导弹的仿制品R-2导弹(钱学森和冯布劳恩本人还见过面)、导弹陀螺仪和液氧煤油发动机等基本技术(但苏联多次干扰设计试射,如拒绝为中国液氧颁发合格证,只能用苏联液氧,1961年东风1号发射成功证明国内技术完全可靠),所以中国在大批优秀专家、一定的科学基础和全民勒紧裤腰带的“集中力量办大事”的组织制度下,中国1964年抢在《核不扩散条约》签署前试爆原子弹(因此中国成为1967年合法的五个拥有核武器国家之一),1965实现两弹结合,1980完成洲际导弹试飞,基本上“考入”这所大学。

中国第一座核反应堆,苏联1957年援建,已经在2007年光荣退役

然而,虽然中国成了合法的拥核国家,但由于国家经济基础过于单薄,我国的核武器一直在“门槛”水平徘徊。从核武器的试爆数量也能看出这个问题,美国试爆成功1054次,苏联715次,法国210次,英国45次(但英国很多核技术和美国共同使用,包括北极星和三叉戟导弹),中国45次,由此可见,中国的核技术实力是五大国最低的。同时也是进展较为迟缓的。中国1967年开始试验东风5号的500万吨氢弹弹头(于敏构型,考虑到放射性尘埃溅落,不携带铀238外壳,因此试爆是300-400万吨),一直到1980年还在试爆这种弹头,可见中国1967-1980年基本上都是同一弹头的技术(其中还穿插一些战术武器的弹头);中国在1982年完成长城200艇试射巨浪1号潜射导弹,但一直到1992年,中国还在测试东风21和巨浪1的100万吨核弹头,加上406几乎不远航(该艇和401一样存在基本的生活设施问题,无法支持30天以上远航,403,404,405几乎都集中在改善生活设施问题),可认为巨浪1和东风21在1990年以前并未进入实战服役;1994年才开始测试最新的9万吨小型分导弹头(根据1998年于敏采访,我国9万吨弹头基本上可以看做W76等级弹头)。从运载火箭(弹道导弹)的发射和部署量也能看得出来,2003年神舟五号发射时,我国运载火箭完成了第71次发射,而美苏在冷战高峰期一年可以发射上百枚运载火箭;就连美国仅部署了50枚的LGM-118和平卫士导弹,1983年-1985年实际试射就有50枚,是世界上唯一的研发阶段试射量等同于实际部署量的重型导弹。

2009年海军60周年阅兵的406号核潜艇。虽然该艇并未参加战备值班,但为我国培养了大量的人才,没有它的积累,也不会有如今战备值班的094

由于这些国情的现实制约 ,长期以来,中国的核武器技术一直仅停留在“不首先使用”的门槛线上,核武器仅作为防止核战争爆发的最后一道关卡,但由于中国核技术实在是过于薄弱,现实中并不能阻止美国多次对华试探底线的行为,这也导致今年五月胡锡进发出“尽快提升我国核武器到1000枚”的痛心疾首的呼吁(当然,考虑到美国目前依靠现存的钚239也只能达到80枚的年产量,而国产浓缩铀尚无法满足国内数十座商业核电厂的核燃料供应,留给军用的纯铀235(平均1枚核弹要用去一座反应堆1个月的纯铀235)更是少之又少,中国要想提升到1000枚储备的时间仍然是非常长的)。

多级串联离心机是目前铀235主流浓缩模式。由于铀235仅有0.7%含量,必须巨大的长度才能提纯到可供核裂变的3%浓度,要想生产90%以上的武器级就需要更多级了,不是短期就能完成的工程

虽然中国比起美国,苏联、法国、英国这些优秀毕业生确实是弱了一些,但是中国从结果看,中国是顺利完成学业,取得学位证的合格毕业生,这个和“本科降专科毕业”的印度(1960年美苏曾经全力扶持印度核武器,但印度内部政局混乱,计划屡次变更,1974年才试爆原子弹,不是合法持有国,此后至今未开发出氢弹(1998年最大当量仅5万吨),整体技术实力可能还不足北朝鲜(爆炸威力10万吨,且可以装在导弹上)),以及“函授文凭”的巴基斯坦、以色列和朝鲜还是拉开一大截的。所以从根本上说,这块“拥核国家”的文凭还是含金量很高的,它奠定了我国重返联合国常任理事国和至今的大国地位的基石。

但是,放眼望去,除了“两弹一星”这一个金牌文凭外,其他的技术就没有这样的“敲门砖”的价值。中国虽然在50年代末实现了国产坦克、国产喷气式飞机、国产潜艇的突破,但是这个行业和核武器相反,门槛不高但做好很难。这就如同技工学校,学历可能仅仅是中专、职高,但其优秀毕业生也能达到“大国工匠”的水准(如中国航天机械陀螺仪制造特级技师李峰,其学历不过中专水准,20岁进厂当了铣工,但由于本人孜孜不倦的努力,27年如一日的每天晚上回家锻炼精密铣削加工水平,光学放大镜下打磨金刚石刀具,使得自己一个普通学历和人工铣床却能加工0.2微米级的航天陀螺仪,中国载人航天很多陀螺仪就出自他手,这样的水平是无法用学历衡量的)。因此在这种讲究“实际能力”而非“文凭”的行业里,自己的苦心积累和长期以来练就的水准,才是让自己出类拔萃的根本动力。因此,中国的航空,汽车,坦克等传统机械加工业,以及半导体、集成电路等信息产业,都很难像两弹一星那样“一战成名”,只能通过几十年默默积累,才能够跃居世界前列。

李峰用手打磨金刚石刀具到0.2微米加工水准

希望今天的话也能鼓励各位升入大学的年轻学子们。考入好大学的不要骄傲,就如两弹一星那样,我们的目标不仅仅是镀金敲门砖,更是要形成美苏当年的“实战能力”,真正在行业里做到学科带头人的价值;学历较低的也不要灰心丧气,正如大国工匠李峰、高凤林(全国唯一能够焊接YF-77发动机的焊工)也能用手中的工具助力火箭升空一样,一个平凡的行业做到极致也是伟大的成就。

没有什么东西是上天赐予的。就算再有天赋,再有学历,缺乏正确的态度,不敢吃苦受累,永远也只能在入门的门槛徘徊。

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