美国核导弹发射井遭受攻击，谁将首当其冲？

本文是“新核时代”专题报道的一部分，该专题报道是关于一项耗资 1.5 万亿美元改造美国核武库的计划。

去年三月，美国空军发布了一份两卷本、3000 多页的报告，详细说明了其计划在 2030 年代中期之前用新的“哨兵”导弹替换所有 400 枚“民兵”陆基洲际弹道导弹 (ICBM) 的环境影响。该计划是耗资 1.5 万亿美元现代化美国核武库及其指挥和控制基础设施努力的一部分。根据 1970 年《国家环境政策法案》的要求，该报告涵盖了“部署‘哨兵’系统以及（除其他事项外）翻新现有导弹发射井和建设新的公用事业走廊和通信塔对人类和自然环境的潜在影响”。但它没有提及对周边社区最重大的风险——即，如果这些旨在成为敌方核武器目标的导弹遭到攻击，会发生什么。

陆基导弹系统的最初目的是通过威胁迅速而毁灭性的报复来阻止敌人的核攻击，但继续存在——以及现在的补充——陆基导弹的一个关键论点是提供大量固定目标，旨在耗尽敌人的资源。自 1962 年美国中心地带安装第一批洲际弹道导弹以来，来自核三位一体其他组成部分的竞争迫使陆基武器的理由不断演变。到 1970 年代，当美国海军部署远程潜射弹道导弹时，空军已在七个州的发射井中部署了 1000 枚民兵导弹。随着导弹制导系统的改进，很快就变得清楚，由于陆基武器的固定位置，它们很容易受到攻击，而隐身的潜基武器则受到更好的保护。

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空军利用陆基导弹的脆弱性来论证其必要性。 1978 年，时任空军参谋长的小刘·艾伦将军提出，发射井为美国提供了“巨大的海绵”，可以“吸收”来袭的苏联核武器。摧毁导弹阵地将需要如此大规模的攻击，以至于对手无法应对甚至无法考虑。论点认为，如果没有陆基导弹，对手将有更多的资源可用于寻找和攻击其他美国军事和基础设施目标，甚至城市。

即使对手足够理性，不会发动全面攻击，陆基导弹也会大大增加意外核战争的风险。为了排除敌方武器摧毁发射井中导弹的可能性，空军使舰队保持高度戒备状态，准备在总统下令后发射——在检测到敌方导弹发射后的几分钟内。这种“预警发射”姿态使陆基导弹成为美国核三位一体（还包括空基轰炸机和潜艇上的导弹）中最不稳定的组成部分。在冷战期间，曾发生过几次关于敌方攻击的误报。如果类似的错误导致洲际弹道导弹发射，对手几乎肯定会通过向美国的军事、工业和人口目标发射自己的核武库进行报复。

攻击导弹发射井需要引爆一到两个核弹头，其爆炸当量相当于 10 万吨 TNT，接近地下目标。由此产生的核爆炸将产生巨大的火球，将周围的一切都汽化，并产生破坏性的冲击波，能够摧毁发射管中的导弹。由于弹头将在靠近地面的地方引爆，核火球将在上升到空中时吸入土壤和其他碎片，并将其与放射性炸弹流出物混合。爆炸后约 10 分钟，碎片和裂变产物的混合物将形成数英里高的放射性蘑菇云，然后这些蘑菇云将被高空风分散，导致放射性尘埃落到顺风区域。

1976 年和1976 年和1988 年在《大众科学》上发表的关于核攻击导弹阵地预计放射性尘埃落区的研究表明，放射性粒子可以顺风传播数百英里。联邦紧急事务管理局 1990 年发布的关于自然和核灾难风险和危害的指南证实了这些评估，并补充说，美国境内没有哪个地方可以免受致命辐射水平的风险。如今，联邦紧急事务管理局关于核爆炸影响的出版物侧重于单次核爆炸；该机构不再发布全国范围内对核攻击风险的评估。

所有这些过去的研究都依赖于相对简单的放射性尘埃落区模型和平均季节性风。当前的计算能力以及更高分辨率的存档天气数据，使科学家能够以前所未有的详细程度绘制出先发制人核攻击导弹发射井的放射性风险。我的模拟结果在此首次展示，描绘了在可预见的未来与这些武器共存的潜在后果的可怕景象。

根据我的模型，对现有美国发射井阵地（位于科罗拉多州、怀俄明州、内布拉斯加州、蒙大拿州和北达科他州）的协同核攻击将消灭周边地区的所有生命，并污染肥沃的农业用地多年。明尼苏达州、爱荷华州和堪萨斯州也可能面临高水平的放射性尘埃落区。仅急性放射暴露就将导致美国数百万人死亡——如果人们得到提前预警并能在原地避难至少四天。如果没有适当的避难所，这个数字可能会翻一番。由于风向变化很大，美国本土的全体人口以及加拿大人口最多的地区以及墨西哥北部各州都将面临致命放射性尘埃落区的风险——总共超过 3 亿人。加拿大中西部地区和艾伯塔省、萨斯喀彻温省、曼尼托巴省和安大略省的居民可能接受比已知导致确定死亡的最低剂量高出数倍的室外全身辐射剂量。

即使没有核战争，导弹阵地附近社区的人们仍将面临严重风险，环境影响声明中也没有讨论这些风险。一种是弹头中的钚等放射性物质因机械冲击、火灾或爆炸而意外释放。第二种是弹头意外爆炸导致核爆炸。美国核导弹计划的历史提供了几个发射井或导弹起火以及导弹在其发射管中爆炸的例子。有一次，在 1964 年，一枚弹头从导弹顶部掉落到 80 英尺深的发射井底部。核武器事故并不总是公开讨论。例如，空军尚未披露 2014 年人员在排除民兵导弹故障时发生的“事故”的性质。该事件导致导弹损失 180 万美元，该导弹不得不从发射井中移除。

空军需要更加透明地说明其陆基核导弹舰队的真实风险，以便美国公众能够就再忍受半个世纪的这种危险做出明智的决定。

放射性尘埃落区和死亡人数如何随风向变化

对美国中心地带导弹发射井的协同核攻击将产生放射性尘埃，这些尘埃会随盛行风传播。 Sébastien Philippe 和他在普林斯顿大学科学与全球安全项目的同事使用存档天气数据来模拟由此产生的羽流 48 小时的路径，届时大部分尘埃会沉降。由于风向每天都在变化，研究人员计算了在 2021 年的任何一天，在 450 个发射井中的每一个发射井同时引爆 80 万吨当量弹头所产生的放射性尘埃扩散。以下选择（A–I）展示了风向的可变性，以及随之而来的，在暴露于放射性四天后接收到的室外辐射剂量。科学家们进一步将这些模拟与人口密度和建筑物高度数据相结合，以计算由此造成的死亡人数。吸收 4 格雷（相当于每公斤体重 4 焦耳的辐射能量）的人有 50% 的死亡几率，但在更大的建筑物中避难的人会接受较小的剂量。根据风向，对导弹发射井的核攻击可能导致数百万人死亡。

死亡人数：对于 2021 年任何一天的模拟攻击，科学家们计算了由此造成的死亡人数。图表显示了风向变化对暴露四天后估计死亡人数的影响。估计值从 34 万（7 月 1 日的攻击）到 460 万（12 月 2 日）不等。平均估计死亡人数为 140 万。曲线显示了垂直轴上指定的死亡人数的概率（技术上是概率密度）。

哪些地点风险最高？

为了计算北美任何给定地点遭受核攻击导弹阵地辐射暴露的平均风险，Philippe 和他的同事们汇总了 2021 年任何一天的模拟结果（前图），然后除以 365。他们因此平均了风向变化对整个大陆放射性尘埃落区的影响。这张地图显示了北美地区暴露四天后的平均室外辐射剂量。居住在离发射井最近的社区的人们可能接受的辐射剂量是 8 Gy 的数倍，科学家认为 8 Gy 是致命的。蒙大拿州、北达科他州、南达科他州、内布拉斯加州和明尼苏达州的大多数居民将获得大于 1 Gy 的平均剂量，导致急性放射病综合征死亡，尤其是在儿童中。美国人口将获得每年大于 0.001 Gy 的平均剂量，这是当前公众暴露的年剂量限值。

最坏情况

通过筛选 2021 年每一天的模拟，普林斯顿大学的研究人员计算出了北美每个地点遭受协同核攻击导弹发射井的最坏结果。这张地图显示了整个北美地区的所有最坏情况。并非所有地点都会经历同一次攻击的最坏结果；哪些区域会受到影响取决于攻击当天的风向模式。总的来说，北美大多数人居住在室外剂量大于 1 Gy 的几率为 1% 左右的地区。获得致命剂量的几率随着靠近发射井而增加，有 300 万人面临接受 8 Gy 或更高剂量的风险。这些模拟没有对获得医疗保健或紧急服务做出假设。它们也不包括来自核爆炸的瞬时辐射等其他暴露源。