美國和蘇聯之間關於禁止所有中程核導彈的協議的批准，以及所謂的戰略武器裁減談判（START）的明顯進展，該談判的主要目標是將遠端彈道導彈彈頭的數量削減50％，這讓許多觀察家有理由對進一步削減核武器的前景感到樂觀。然而，進一步的削減將要求美國和蘇聯重新評估他們在戰爭情況下為其核力量計劃的許多軍事任務。
進一步核武器裁減影響最大的任務通常被稱為反擊力量任務。其目的是摧毀對手的軍事能力，包括核力量和非核力量，以及這些力量所依賴的工業基礎。由於對手的戰略力量代表著最大的威脅，因此它們被認為是反擊力量任務的最高優先順序目標。由於戰略反擊力量任務有數千個潛在目標，因此需要龐大的核武庫。
許多國防分析家認為，威脅摧毀各種軍事目標比威脅攻擊城市更能有效地威懾有限的侵略，因為這種威脅不太可能引發針對攻擊者城市的毀滅性反擊，因此更可信。此外，首先執行此類任務的國家可能希望摧毀比其攻擊中使用的對方彈頭多得多的彈頭。現代核導彈攜帶多個彈頭，每個彈頭都能夠摧毀不同的目標，這使得這種不成比例的交換成為可能。不幸的是，先發制人的想法導致了危機的不穩定性：如果核戰爭似乎不可避免，雙方都傾向於搶先發動攻擊。
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如果核力量的結構使得任何一方都不會因先發制人而獲得優勢，那麼就可以防止這種危險的情況。目前談判中概述的 START 協議無法實現這一點，因為它將允許雙方保留其最現代化的多彈頭導彈。危機穩定性可以透過確保減少的核力量包含單彈頭洲際彈道導彈（ICBM）和所有武器發射器的可生存部署模式來實現。然而，這種核力量結構與戰略反擊力量任務不相容。
但是美國或蘇聯是否需要依靠戰略反擊力量任務來阻止核侵略？透過威脅軍事目標而不是平民目標，它真的能提供更可信的威懾嗎？我們的計算表明答案是否定的：它們表明，對戰略力量的大規模攻擊將造成如此多的平民傷亡，以至於很難與蓄意攻擊人口區分開來。
奇怪的是，反擊力量攻擊可能造成的平民死亡人數仍然是核武器政策辯論中一個被忽視的話題。即使在1980年的總統競選期間，當美國洲際彈道導彈的脆弱性成為一個政治問題時，攻擊洲際彈道導彈可能造成的平民傷亡甚至都沒有被提及。事實上，我們只知道美國國防部在1975年公開討論過這個主題[參見“有限核戰爭”，作者：Sidney D. Drell 和 Frank von Hippel；大眾科學，1976年11月]。我們在此重新審視該主題，以便給出美國攻擊蘇聯戰略力量以及反之亦然造成的平民傷亡人數的估計。在這樣做時，我們衡量了改變國防部在估計美國傷亡人數時所做的一些假設的影響。
在我們的計算中，我們考慮了使用核武器攻擊美國1,215個軍事設施和蘇聯1,740個軍事設施的後果。雙方目標中，除大約100個外，其餘均為導彈發射井或與其相關的發射控制中心。目標數量的差異是由於蘇聯的導彈發射井比美國多。清單上的其他目標是遠端轟炸機、彈道導彈潛艇、航空母艦和攜帶遠端核武裝巡航導彈的艦船的基地。此外，我們假設早期預警雷達裝置和關鍵的指揮和通訊設施也將受到核武器的打擊，以便最大限度地實現突襲，並削弱任何報復性攻擊的效力。（應該指出的是，一些國防規劃人員反對攻擊指揮和通訊設施，因為這可能會排除透過談判結束衝突的可能性。）
美國的目標清單包括主要的核武器庫和為美國轟炸機往返蘇聯目標途中加油的加油機基地。蘇聯的目標清單包括莫斯科周圍的反彈道導彈發射器以及機動中程導彈和核武裝轟炸機的基地，這些基地可用於攻擊北大西洋公約組織在歐洲的設施。
對列出的目標的審查表明，其中許多目標位於或靠近主要城市地區。（它們的大概位置可以從美國國防部公開的大量資訊中獲知。）例如，在美國，加油機停放在芝加哥、密爾沃基、鳳凰城和鹽湖城附近的機場；核武裝艦艇的海軍基地位於舊金山灣和洛杉磯附近的長灘（以及計劃在紐約港的斯塔頓島建立一個）；關鍵的指揮所在華盛頓特區附近，海軍無線電發射器位於或靠近傑克遜維爾、薩克拉門託和聖地亞哥。在蘇聯，戰略武器設施和城市地區也存在類似的共址現象：莫斯科周圍環繞著地下指揮掩體；列寧格勒是波羅的海艦隊的總部；符拉迪沃斯托克是彈道導彈潛艇的母港，許多洲際彈道導彈發射場位於該國人口稠密的西部地區。
圖片來源：Thomas C. Moore
我們根據目標型別為每個目標分配了核武器，並指定了其使用方式。如果目標是洲際彈道導彈發射井或與其相關的發射控制中心，則會為其分配最精確的彈道導彈彈頭，因為只有強大的核武器在距離數百米以內爆炸才能摧毀此類“硬”目標。此類爆炸的火球將不可避免地與地面接觸，因此會產生大量放射性塵埃。根據標準的軍事計劃，此類設施會以兩個核彈頭為目標，以確保其中一個不會失效。
如果目標是空軍基地，我們假設它不僅會受到一個在地面或接近地面爆炸的大型彈頭的攻擊，還會受到大約15個在空中爆炸的彈頭的攻擊，這些彈頭可以由兩枚多彈頭潛射彈道導彈（SLBM）運載。原因是很大一部分美國遠端轟炸機及其相關的加油機處於警戒狀態，準備在收到攻擊警報後起飛。地面爆炸和多次空爆旨在摧毀仍在地面上的飛機以及已經起飛但尚未離開該區域的飛機。我們在計算中假設，蘇聯的機動導彈基地將以類似的方式受到攻擊。
總體而言，假設的蘇聯對美國戰略反擊力量的攻擊涉及約3,000個彈頭，總當量約為1,300兆噸，而美國對蘇聯的攻擊涉及略多於4,000個彈頭，總當量約為800兆噸。（兆噸定義為一百萬噸TNT爆炸釋放的能量。）即使在START談判中設想的削減之後，此類攻擊也完全在兩國的能力範圍之內。美國對蘇聯的攻擊彈頭數量更多，但總噸位較低，這是因為蘇聯的導彈發射井數量更多，而美國戰略彈頭的平均當量較小。
在計算可能因大規模戰略反擊力量攻擊而死亡或受傷的平民人數時，我們僅考慮了核爆炸的直接影響：衝擊波、火災和放射性塵埃。美國國防部和聯邦緊急事務管理局（FEMA）用於估計前兩種核武器效應造成的傷亡的標準方法依賴於將廣島相對小當量（0.015兆噸）爆炸的後果外推到現代戰略武庫中威力更大的核爆炸物。具體而言，政府外推模型（我們稱之為超壓模型）假設，對於給定的峰值衝擊波超壓值，傷亡率將與廣島觀察到的比率相同：爆炸衝擊波產生的最大空氣壓力（高於環境水平）。
圖片來源：Thomas C. Moore
然而，廣島的一些傷亡是由於爆炸後約20分鐘發生的巨大火災造成的，火災覆蓋了一個半徑約為2公里的圓形區域。該區域足夠小，以至於大多數沒有被困在倒塌建築物下或以其他方式喪失能力的人都能夠在火災區域的環境變得致命之前逃脫。太平洋-獅子山研究公司的 Harold L. Brode 和 Richard D. Small 最近為國防核武器局所做的研究表明，在美蘇城市和郊區引爆核彈頭可能會導致更大的超級火災：由颶風級風力助長的巨大火災。鑑於當今戰略核武器的典型當量（至少比廣島武器大10倍），火災區域將非常大，以至於人們無法在屈服於熱、煙霧和有毒氣體的綜合影響之前逃脫。基於這些理由，我們中的一位（Postol）在1985年提出，國防部和 FEMA 可能嚴重低估了核爆炸直接影響造成的潛在死亡人數。
核爆炸引起的超級火災中普遍存在的條件類似於1943年7月盟軍猛烈的燃燒彈襲擊後漢堡發生的火災風暴期間的條件。在那次事件中，地下室避難所幾乎無法保護人們免受一氧化碳的致命影響以及上方悶燒的碎片產生的極端溫度的影響。儘管漢堡在襲擊期間沒有受到衝擊波或輻射效應的影響，但被摧毀的面積約為12平方公里（與廣島的火災面積大致相同），死亡人數估計在50,000至60,000人之間（也與廣島相當）。
儘管對核爆炸造成的城市火災程度的任何預測都是不確定的，但我們認為致命的超級火災的可能性非常大，以至於傷亡估計應將其考慮在內。我們透過使用傳統的超壓模型和我們自己的超級火災模型進行傷亡估計來做到這一點。各自的結果定義了不確定性範圍的下限和上限。
圖片來源：Thomas C. Moore
與核爆炸相關的另一種死亡原因是放射性塵埃：低空核爆炸的火球吸入的土壤和碎片最終落回地面，並受到裂變產物的嚴重汙染。落在核爆炸下風處的放射性塵埃會產生伽馬射線輻射區，該輻射區強度如此之大，以至於該區域內沒有足夠遮蔽的人會死於嚴重的放射病。在估計放射性塵埃造成的傷亡人數時，我們採用了政府計算機模型，該模型旨在預測放射性塵埃的擴散方式，並借鑑了政府關於風向模式和人口分佈的資料庫。
我們還考慮了在戰時條件下，人類對電離輻射的抵抗力可能遠低於傳統假設的可能性。最近對廣島傷亡資料的重新分析提出了這種可能性。
自第二次世界大戰以來，政府分析中使用的標準假設是，在不到兩週的時間內暴露於4.5戈瑞的伽馬射線輻射構成所謂的 LD-50 劑量：在約60天內導致50％的暴露人口患上致命放射病的劑量。（戈瑞是用於測量電離輻射劑量的公制單位。雷德在美國可能更常見，是戈瑞的百分之一。）該假設主要基於來自動物的實驗資料，但似乎與來自廣島的人類資料一致。
然而，幾年前，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員發現，對於那些在原子彈投擲時不幸身處廣島的人來說，估計的輻射暴露量過高。這促使一群日本研究人員重新檢查了3,000多名廣島居民的命運，他們沒有遭受炸彈爆炸造成的嚴重衝擊波或燒傷，但離爆心足夠近，以至於暴露於直接伽馬射線輻射。當新的勞倫斯利弗莫爾結果被用於確定廣島小組中每個人的輻射劑量時，獲得的 LD-50 估計值出奇地低：僅為 2.5 戈瑞。
當然，廣島的受害者沒有從現代放射病治療中受益，現代放射病治療包括將受害者置於無菌環境中並施用大劑量抗生素。然而，現代藥物和醫院護理對於今天大規模核攻擊的倖存者來說，可能與廣島的倖存者一樣無法獲得。因此，我們在計算中將 LD-50 的值從 2.5 戈瑞更改為 4.5 戈瑞。
攻擊造成的傷亡人數估計也取決於攻擊時的風力和風向，因為是風將放射性塵埃擴散開來。在我們考慮的四種季節性風向模式中，我們發現二月份典型的強風在美國和蘇聯造成的死亡人數最多。透過在避難所避難，可以在一定程度上減少放射性塵埃輻射的劑量。
每個避難所都可以分配一個防護係數：必須將露天放射性塵埃輻射暴露量除以該係數，才能得出避難所中的實際輻射劑量。我們假設美國和蘇聯的人口將平均分為兩組：一組沒有在地下避難所花費太多時間（因此平均有效防護係數約為3），另一組在避難所花費了大部分時間（因此平均有效防護係數約為10）。
防護係數更高的防空洞確實存在，但身處其中的人們很難將其平均輻射劑量降低到遠低於我們假設的水平。原因是大多數避難人口將不得不在幾天內出來補充物資或尋求幫助，即使在避難所外度過短暫的時間也會大大增加輻射劑量。隨著人們開始食用被放射性汙染的水和食物，平均輻射劑量無論如何都會在相對較短的時間內增加。
我們的計算表明，蘇聯對美國戰略核設施的攻擊造成的衝擊波、火災和放射性塵埃的直接影響可能導致1200萬至2700萬人死亡。美國對蘇聯戰略核設施的相應攻擊可能導致相當數量的人死亡：1500萬至3200萬人。（我們還估計，襲擊的倖存者在其剩餘生命中，由於暴露於放射性塵埃輻射，將遭受100萬至800萬額外癌症死亡。）
我們的範圍下限的數字是透過應用超壓模型並假設 LD-50 為 4.5 戈瑞得出的，這與國防部在 1975 年提出的估計值一致。我們的範圍上限的數字是從超級火災模型和 LD-50 為 2.5 戈瑞得出的。
在我們的結果中，衝擊波和火災造成的死亡人數與放射性塵埃造成的死亡人數大致相當。儘管發現美國遭受致命水平放射性塵埃輻射的面積百分比大於蘇聯，但兩國因輻射造成的傷亡人數仍將相當，因為蘇聯的大部分放射性塵埃將落在該國人口稠密的歐洲地區。
圖片來源：Thomas C. Moore
將攻擊限制在任何反擊力量目標子集，例如導彈發射井、轟炸機基地、海軍基地、武器儲存庫、指揮和通訊設施或中程部隊（就蘇聯而言），在所有情況下但一種情況下都會造成至少一百萬人的死亡[見下圖]。因此，人們不能希望透過消除一類或兩類目標將傷亡人數減少到數百萬以下。例如，如果我們沒有將中程導彈作為目標，我們對蘇聯的傷亡人數估計只會降低約10％，而中程導彈將在未來幾年內被消除。（實際上，消除蘇聯中程導彈的影響將大致被美國彈道導彈潛艇上用更強大的 Trident II 彈頭替換 Trident 彈頭所抵消。）另一方面，如果我們包括其他類別的合理軍事相關目標，我們對雙方的傷亡人數估計可能會高得多。
例如，我們單獨估計了對一組 101 家工廠進行當量為一百萬噸的空爆彈頭攻擊可能造成的平民傷亡，這些工廠被認為是攻擊美國軍事工業能力的首要目標。這些工廠生產導彈制導系統、飛機自動火炮、反坦克導彈、雷達和指揮控制系統等物品。我們發現，這次襲擊將導致 1100 萬至 2900 萬人死亡。死亡人數如此之高，是因為大多數軍事工業目標都位於主要城市地區，例如波士頓、底特律和洛杉磯周圍的地區。
最後，還應牢記，我們僅考慮了核爆炸直接影響造成的傷亡。如果（正如看起來很可能的那樣）美國或蘇聯在核攻擊後遭受經濟和社會崩潰，那麼可能會有數千萬額外的人死於暴露、饑荒和疾病。世界各地其他國家的人民也將間接受到此類攻擊的多重經濟和環境影響的影響。
我們的結果再次肯定了參謀長聯席會議主席萊曼·L·萊姆尼策將軍在 25 多年前向約翰·F·肯尼迪總統彙報美國核戰爭計劃時所做的斷言：“蘇聯人是否能夠區分全面攻擊和僅針對軍事目標的攻擊，存在相當大的疑問……由於攻擊軍事目標和許多軍事目標與[城市]的共址造成的放射性塵埃，傷亡人數將達數百萬。因此，將攻擊限制在軍事目標上作為人道主義措施幾乎沒有實際意義。”
然而，在過去的二十年中，美國和蘇聯繼續發展越來越精細的反擊力量目標瞄準戰略，無視大規模使用核武器打擊軍事目標與打擊平民在性質上沒有區別這一事實。鑑於反擊力量攻擊將造成的巨大平民傷亡，威脅執行此類攻擊不可能比威脅摧毀城市更可信。
顯然，透過條約消除反擊力量武器比透過相互使用來消除它們更可取。然而，正是對反擊力量戰略的依賴阻礙了超出目前 START 談判中正在審議的穩定核力量削減。