广岛原子弹：人类历史上第一次实战使用核武器☆☆☆☆☆

小火箭出品

本文作者：邢强博士

本文共7021字，78图。预计阅读时间：45分钟。

公元1945年8月6日，东京时间上午8时15分17秒，美国陆军航空队的一架B-29轰炸机在日本广岛上空投下一枚名叫“小男孩”的原子弹（铀弹）。这是人类历史上第一次将核武器用于实战。

这枚原子弹的爆炸当量在今天看来虽然比较小（仅50万亿焦耳，也就是1.5万吨TNT），不到现代核武器当量的零头，但在72年前，那一瞬间造成了超过10万名当地居民的死亡，已经开始宣告了人类核武器时代的正式到来。

小火箭努力根据美国军方在1946年向国会提交的此次行动的报告和大量相关珍贵照片资料来和大家一起回顾一下72年前的那次投弹的细节，遂成此文。

美国军方提交的使用原子弹轰炸日本广岛市的作战行动报告（其中的两页）。

铀弹

有关核裂变与链式反应的理论，在上世纪40年代就得到了学术界的认同。隐藏在原子核内部的，伴随宇宙的诞生而出现的巨大能量仿佛是一头凶猛的远古巨兽，即将突破牢笼，来到这个世界。上图为正在讲述原子核物理学的费米博士。

（费米博士是意大利人，二战爆发前几个月，他从意大利逃到美国。费米读大学期间，就已经开始为全校开设相对论课程了，前来听讲的教授络绎不绝。但终归因其博士论文在欧洲罕有人读懂而曲高和寡。）

1942年12月2日，费米博士领导的团队建成了人类第一个核反应堆。在4.5分钟的时间内，这个由铀、石墨和银堆成了大块头实现了人类首次可控核裂变，持续提供了0.5瓦的功率。（这个功率现在用来给手机充电都比较困难，但这的确宣告了核时代的来临。）

小火箭风格，该反应堆的具体坐标：

北纬41°47′32″N；西经87°36′3″W

在中子的轰击下，铀-235发生裂变，释放出大量能量，而在裂变的同时，会释放出更多中子。这些中子继续轰击其他铀原子核，从而迅速扩大反应规模，形成核爆炸。

既然1942年年底之前，人类已经掌握了可控核裂变的技术，那么，只要有足够的核原料，并且能够有促使反应快速进行的机制，人类有史以来威力最大的武器也就能够诞生了。

原料到哪里去找呢？

这是一块含有大量铀的金属饼。

铀弹需要大量的铀235，而自然界中，铀主要以铀238的形式存在。铀235与铀238是同位素，但是99.3%的铀都是铀238。

劳伦斯博士发明了电磁分离法，根据铀235与铀238的质量差异，通过巨大的电磁铁产生的磁场来加速铀蒸汽。按洛伦兹力来计算，铀238比较重，其圆周运动的半径比较轻的铀235大1.29%。如果设备足够精密的话，就可以通过这个半径差来分别收集铀235与铀238。这个过程要耗费大量的能量和时间。

1945年6月，劳伦斯博士的团队终于提炼出了50公斤纯度在99%以上的铀235（从刚果得到了1250吨铀矿石）。这些铀235跨过了科学家团队认定的一枚铀弹所用铀元素的质量门槛。

西博格博士领导的另外一个团队则主攻钚元素。到1945年7月份，他们提炼出了60公斤钚239。

光有原料还不行，还得让反应快速进行。上图为两块核原料，在碰撞的时候，达到了临界质量，产生了链式反应。

但是，因为两块原料的接近速度过小，核反应瞬间产生的能量又把两块核原料推开了，导致反应突然中止，没能释放出巨量的能量。

这是在内华达沙漠某地进行的一次核试验。由于两块核原料的接近速度过小，核反应刚刚启动就中止了，结果这次核爆炸的效能仅仅是炸坏了铁塔的一小截。

后来，工程师们想出了解决方案：用传统炸药来让3块铀235制成的圆环飞速射向1根铀235制成的圆柱体。在圆柱体插入圆环的过程中，链式反应被启动。

而又因铀环的速度是由炸药赋予的，在链式反应初期（0.1微秒以内），依然会保持向铀圆柱挤压的巨大动能，可以保证链式反应持续进行。这就是早期原子弹的枪式设计方案。

1945年7月16日，美军进行了世界上首次核试验：三位一体核试验。（小火箭在这里要说的是，首次核试验用的是钚239原料，因为高纯度的铀235实在是太难提炼了。广岛那枚原子弹是铀弹，后来长崎的那枚原子弹是钚弹。）

小男孩

1945年的这张海报，写着“日本人，你们是下一个。我们将会完成使命”。取得了欧洲战场胜利的盟军开始把目光聚焦在日本本土。而如果尽量避免陷入日本的“一亿玉碎”计划，则成为了盟军要分析的大课题。

小男孩铀弹应运而生。

小男孩铀弹长3米，直径71.1厘米，重4003公斤。小男孩用了60公斤铀（其中50公斤是劳伦斯博士团队在1944到1945年这一年时间内制成的，还有10公斤是通过各种渠道拿到的），也就是说，为了制造这枚铀弹，美国人实际上已经是用上了能够拿到的所有的铀235。

1945年8月1日，小男孩原子弹（铀弹）在太平洋天宁岛基地装配完成。

调皮的天才地球物理学家弗朗西斯·伯奇博士在小男孩原子弹的外壳上写下了“Little Boy”（小男孩）这个名字。

伯奇博士是地球物理领域的很多理论的创始人，对地震波颇有研究。他是曼哈顿计划的参与者，同时也是小男孩原子弹在天宁岛基地的装配工作的指导人员。

站在右侧看伯奇博士写字的是诺曼·福斯特·拉姆齐博士。拉姆齐博士也是来天宁岛指导美军装配和使用小男孩原子弹的。这一年，他30岁，已经从哥伦比亚大学博士毕业4年了。（他后来继续进行理论研究，他的成果成为了如今人们使用的核磁共振成像的理论基础。）

这是天宁岛原子弹装配基地。小男孩原子弹（铀弹）就是在这间厂房里完成的最后总装。（后来的胖子钚弹也是在这间厂房装配的。）

指挥官弗雷德里克·L·阿什沃思正在和同僚一起讨论具体的投放细节。

选择人类第一枚原子弹的打击目标很有讲究，当时的选择标准是：

第一：目标有直径超过3英里（4.8公里）的城市区域；

第二：在此爆炸会造成有效的大规模伤害；

第三：目标直到1945年8月之前都未遭到大规模空袭。

这些标准实际上是对美国原子弹攻击目标选取委员会给出的选取原则的细化。当时，该委员会给出的原则是：

首先，能够对日本造成巨大的心理影响；

其次，在国际宣传时，能够拿出该武器可造成巨大破坏的有效证据。

最终，首个原子弹打击目标定为广岛、小仓和长崎3个城市当中的一个。（具体炸哪一个，按投放当日的当地气象情况再做决定。）

投放

小男孩原子弹重达4吨，需要选用比较靠谱的轰炸机来执行任务。

在曼哈顿计划的后期，B-29轰炸机被选定为执行投放原子弹任务的轰炸机。

B-29“超级空中堡垒”可以在12192米以上的高空以时速563公里的速度飞行。日本的拦截战斗机很难在爬升到这种高度的时候还能保持对轰炸机的作战效能优势。而日本的地面高射炮中，只有极少量的超大口径火炮才能够得到B-29的飞行高度。

B-29的作战续航距离超过4828公里，可以连续飞行16小时。而且这款轰炸机首次使用了增压机舱，飞行员无须长时间佩戴氧气面罩，也不用长久地忍受高空的严寒。

上图为1架B-29轰炸机在日本大阪上空投下炸弹的场景。摄于1945年6月1日。

共有15架B-29轰炸机接受了针对原子弹投放任务的改造。在这个被称作“银盘计划”的改造项目中，15架B-29轰炸机拆除了机身装甲和机上的自卫炮塔，换装了推力更大的发动机，更换了投弹舱门。

上图为在天宁岛基地待命的3架B-29轰炸机。这3架轰炸机在轰炸广岛当天都出动了。图中最靠右侧的就是装有小男孩原子弹的艾诺拉·盖号。

天宁岛基地的士兵在小男孩原子弹装上B-29轰炸机之前进行最后的测量与检查工作。

卡车将小男孩原子弹运往基地的机场。

小男孩原子弹足足有4吨重，直径为71厘米，无法像普通炸弹那样由人力或者装弹叉车进行装载。只好先在跑道旁边挖一个大坑。

小男孩原子弹被运到大坑上方。

在液压装置的带动下，小男孩缓缓下降到大坑底部。然后，一架B-29轰炸机缓缓倒车，让弹舱门对准大坑。

在液压机械的帮助下，小男孩原子弹被升举到B-29轰炸机的弹舱内。

1945年8月6日凌晨1点45分，载有小男孩原子弹的B-29轰炸机出发了！

实际上，和之前大多数文献资料强调的内容不太一样的是，历史上，这一天，共有7架B-29轰炸机起飞，而不是仅仅是这一架带有原子弹的艾诺拉·盖号轰炸机。

当然，这架艾诺拉·盖号轰炸机是最出名的。艾诺拉·盖是驾驶该机的飞行员保罗·蒂贝茨的母亲的名字。保罗1937年2月25日加入美国陆军航空队。1938年，因飞行技术极为优秀，被破格提拔为少尉。

当时，他被认为是最优秀的轰炸机飞行员之一。1942年8月17日，第一批B-17轰炸机加入第8航空队执行对欧洲的战略轰炸任务时，保罗就担任了这批刚刚问世不久的B-17轰炸机的指挥官一职。

小火箭说，当时实际上有7架B-29在同一个夜晚升空，那么，除了携带有小男孩原子弹的这架艾诺拉·盖号之外，其他的6架B-29是干什么去了呢？

答：其中有3架B-29是气象观测机，分别飞往了广岛、小仓和长崎这3座城市，以便搜集气象信息来最终决定把小男孩原子弹扔在哪座城市。

还有2架B-29携带了包括摄像机、辐射测量仪器在内的大量观测设备，用于现场拍摄人类第一枚用于实战的原子弹的爆炸效果。

还有1架B-29悄悄起飞。这架B-29轰炸机没有飞向日本本土，而是前往了硫磺岛并在那里降落。

这架轰炸机是备份机，用来以防万一的。如果携带小男孩原子弹的艾诺拉·盖号轰炸机出了什么岔子，指挥官就会让艾诺拉·盖号备降硫磺岛机场，然后在那里完成原子弹的转移和交接工作，由这架停靠在硫磺岛机场的B-29轰炸机接替艾诺拉·盖号完成任务。

也就是说，除非广岛、小仓和长崎3个地方的天气条件都极为不利，否则这颗原子弹是无论如何都要在8月6日当天投下去的。

小火箭风格：

8月6日凌晨起飞的7架B-29的具体升空时刻是这样的。

第1架：飞往广岛的气象观测机，0点37分；

第2架：飞往小仓的气象观测机，0点39分；

第3架：飞往长崎的气象观测机，0点41分；

第4架：飞往硫磺岛的投弹备份机，0点51分；

第5架：搭载原子弹的艾诺拉·盖，1点45分；

第6架：科学观测机，1点47分；

第7架：摄影观测机，1点49分。

广岛市位于辽阔平坦的太田川三角洲上，“广岛”这个名字，源自于广阔的三角洲地形。太田川三角洲的中心部位，被称作广岛平原，其四周就是该市的西部和北部。广岛东部是丘陵地带。

三角洲有7个渠口，并且将广岛市划分作为6个突出至广岛湾的岛屿。广岛市地势平坦，稍微高于海平面。城市的西北部和东北部，有一些小山。其中比较高的两座是白木山（889米）和备前坊山（789米）。

广岛市的南方面向濑户内海，形成了广岛湾。

广岛市在当时是日本的第8大城市，虽然在1945年8月份，已经有12万居民被疏散到了乡下，但仍有24.51万军民生活在城区。在整个太平洋战争期间（应该说是8月6日之前），该城市比较幸运，总共只挨过不到10枚炸弹，共12人死于美军的轰炸。当然，这个幸运也促成了广岛的不幸，使其成功入选为首个原子弹打击城市。

广岛市城区建筑密集，在小男孩原子弹的理论爆炸范围内，地势平坦，无山丘阻隔，可充分展示冲击波的杀伤力。虽然穿城而过的几条河流会影响原子弹的烧灼威力，但综合考虑后，美军还是把广岛列为第一优先目标。

上图的同心圆圆心处就是投弹的靶心。而1到30号的目标是广岛市涉及军事的工厂和指挥所。小火箭查阅了当年的地图，按位置对应的话，1应该是日本陆军的粮食储备基地，8是陆军运输部本部，2是广岛市兵工厂，4是陆军被服厂。原子弹投放的靶心位置是日本第5师团司令部、步兵第11大队、炮兵第5大队和辎重第5大队所在的地方。

1945年8月6日上午8点，3架气象观测机认定，广岛和长崎的气象条件极佳，可投弹，小仓市能见度情况不太好，不建议投弹。

第20航空队指挥官李梅将军与太平洋舰队总司令尼米兹将军在关岛进一步确认了行动指令。

8点11分，第一目标广岛市区已目视可见。机组人员开始分发护目镜。

一架伴航B-29观测机向下投放了3组观测设备。艾诺拉·盖号轰炸机记录着用于修正原子弹投放参数的无线电信号。

8点13分，轰炸机的操控权交给了投弹手菲尔比。

公元1945年8月6日8点15分17秒，小男孩原子弹从B-29轰炸机的弹舱中投下。（比预定投弹时刻仅晚了17秒）

艾诺拉·盖号轰炸机突然卸下了4吨重量，机身开始发飘。保罗中校果断加足马力，继续抬机头，在空中做了一个小半径158°转弯，开始疯狂地逃离广岛上空。

爆炸

从确认投弹的那一刻，艾诺拉·盖号轰炸机上的机组人员就开始伴着弹上发报机的节奏来数秒，当数到43秒时，天空突然变成了紫色。不一会儿，这架B-29轰炸机开始猛烈晃动起来。一开始，大家以为是遭遇了高射炮的轰击，后来才意识到，这是原子弹爆炸产生的冲击波！

这是原子弹爆炸前一瞬间的广岛市（由伴飞观测机拍摄）。

这是原子弹爆炸后的广岛市。

爆炸中心的风速为440米/秒，相当于12级台风的风速的10倍。超声速的风和冲击波一起向外扩散，将一般的建筑破坏殆尽。爆心的风压达到了350万帕斯卡，相当于在1平方米的地方加压350吨的重物。

半径1000米范围内，除极少数几座钢筋混凝土结构的建筑外，所有建筑全被扫平；半径2000米范围内，所有木制房屋被瞬间推平。

小男孩原子弹的这次爆炸，造成广岛市当场死亡7.1 万人, 伤6.8 万人。随后有大量的人死于核辐射引起的各种癌症。

广岛市共有7.6328万幢建筑物，在小男孩原子弹爆炸后不久，大部分房屋就毁掉了。其中，有4.8 万幢房屋是在爆炸瞬间立即被冲击波夷为平地的，另有22178幢房屋处于严重损毁状态，以不可再使用。 也就是说，小男孩原子弹摧毁了广岛市91.94%的建筑。

在爆炸后的3秒内，大量红外线被释放出来。红外辐射的能量与距离的平方成反比，在爆炸中心处，每平方厘米接收的能量约100卡路里，500米范围内为56卡路里，1000米内是23卡路里。也就是说，即使是在较远的地方，地面受到的热辐射程度依然是太阳照射的1000倍。

也难怪在1945年美国进行人类第一次核试验的时候，就有参研参试人员吟出了一首古印度的诗歌：

“漫天霞光异彩，

如同圣灵显威。

唯有千个太阳，

方能与之争辉。”

在遭到轰炸之前，这座建筑原本是广岛县产业奖励馆，是捷克建筑师简·勒泽尔设计的一座新古典主义建筑，采用部分砖石部分钢筋混凝土的结构，外面覆石材与砂浆修饰，并以铜制的圆顶覆盖其上。建筑本体为地下一层地上三层，但中间的圆顶部分则有五层楼高。

这是小男孩原子弹爆炸之后的圆顶结构的样子。有不少人认为这是原子弹的爆心，实际上不是的。爆心在距离这个圆顶不远处的广岛一座医院的上空（580米处）。

广岛市燃气公司总部大楼

这张照片非常著名。原子弹爆炸后，爆心周围温度在4000℃左右，即使是石头表面也出现了惨白的热辐射烧灼痕迹。而上图墙上的阀门阴影，则是在爆炸瞬间，由热辐射永久地烤在墙上的影子。

据报告描述，后来人们在墙壁上发现了十几个人的阴影。这些瞬间汽化的人留下的，只是墙壁上的影子。不过上图这个影子有待查证。

人们后来找到的儿童车和钢盔

1945年8月6日下午2点58分，完成了投弹任务的艾诺拉·盖号轰炸机返回天宁岛基地，正在准备着陆。

这是小男孩原子弹投放前后，B-29轰炸机在日本各个主要大城市投放的传单。上面明确讲述了美国将使用B-29轰炸机向日本投放原子弹的声明。当然，这种城市将在一瞬间被夷为平地的说法，大部分日本人会认为只是危言耸听而已。

正可谓，勿谓言之不预也。

8月6日，小男孩原子弹爆炸后，日本仍未无条件投降。3天后，早在天宁岛基地待命的胖子钚弹被B-29轰炸机带上天。而在广岛投下小男孩铀弹的艾诺拉·盖号轰炸机此时的任务则是充当气象观测机。

1945年8月9日上午11时02分，胖子钚弹在长崎上空投放。

1946年，一对恋人回到广岛市，在一座废弃的建筑上俯瞰满目疮痍。

1988年，广岛市的航拍图像。照片中，两条河的交汇处就是当年的预计爆心 相生桥。（实际爆心偏离相生桥600米，在一座医院上空。）

为什么广岛能够在遭受原子弹打击之后，还能这么快地恢复呢？

这和小男孩这枚原子弹是有关系的。这是一枚铀弹。而铀太珍贵了，美国并没有把任何一克铀浪费在试验中。因此，小男孩铀弹是一款从未进行过任何一次试验的武器装备。

美军只是选择了完全相信理论物理学家们所说的，这家伙能爆炸，而且威力超过所有常规炸弹的说法。当然，这种信任在事后的效果中得到了报偿，这家伙的确威力巨大！

不过，实际上，小男孩原子弹的全部威力并没有都释放出来。

细心的小火箭好友还记得前文讲到小男孩原子弹用了60公斤以上的铀235。（具体来说，是劳伦斯博士团队生产的50公斤90%纯度的铀235和10多公斤从各个渠道拿来的纯度在50%的铀235。）

那么，按照质能方程式来计算的话，爆炸当量应该远高于1.5万吨TNT才对。

实际上，后来详细计算后，理论物理学家们认为当时只有约1公斤的铀235参与了链式反应（也就是说，只有1.67%的铀参与了反应）。稍作改进的话，小男孩原子弹的爆炸威力将会提升10倍以上。

4吨多的小男孩原子弹，产生了1.5万吨TNT的爆炸当量。

随着技术的发展，如今，几乎所有的核大国都掌握了铀弹、钚弹和氢弹的高效能使用方法。

按照理论物理计算，结合现代结构设计和新型材料的使用，每吨炸弹的理论极限是产生600万吨TNT的爆炸当量。而现在，几乎所有的核大国都能够做到让每吨炸弹产生520万吨TNT爆炸当量。现代核武器的爆炸效能是小男孩铀弹的347倍！即使是个头儿和重量只有小男孩原子弹不到十分之一的小型核弹头，也能产生数十倍于小男孩的作战效能。

这是人类工程技术发展史上，少有的在工程层面实现了的如此接近理论极限值的复杂系统。小火箭觉得，人类在先进武器系统的研发和实践上真的很执着也很能干。

如今的大圆顶，已经成了战争纪念博物馆。

希望这座建筑，能够真正起到提醒人们珍爱和平的目的。