美國核導彈發射井遭受攻擊，誰將首當其衝？

本文是“新核時代”專題報道的一部分，該專題報道是關於一項耗資 1.5 萬億美元改造美國核武庫的計劃。

去年三月，美國空軍釋出了一份兩卷本、3000 多頁的報告，詳細說明了其計劃在 2030 年代中期之前用新的“哨兵”導彈替換所有 400 枚“民兵”陸基洲際彈道導彈 (ICBM) 的環境影響。該計劃是耗資 1.5 萬億美元現代化美國核武庫及其指揮和控制基礎設施努力的一部分。根據 1970 年《國家環境政策法案》的要求，該報告涵蓋了“部署‘哨兵’系統以及（除其他事項外）翻新現有導彈發射井和建設新的公用事業走廊和通訊塔對人類和自然環境的潛在影響”。但它沒有提及對周邊社群最重大的風險——即，如果這些旨在成為敵方核武器目標的導彈遭到攻擊，會發生什麼。

陸基導彈系統的最初目的是透過威脅迅速而毀滅性的報復來阻止敵人的核攻擊，但繼續存在——以及現在的補充——陸基導彈的一個關鍵論點是提供大量固定目標，旨在耗盡敵人的資源。自 1962 年美國中心地帶安裝第一批洲際彈道導彈以來，來自核三位一體其他組成部分的競爭迫使陸基武器的理由不斷演變。到 1970 年代，當美國海軍部署遠端潛射彈道導彈時，空軍已在七個州的發射井中部署了 1000 枚民兵導彈。隨著導彈制導系統的改進，很快就變得清楚，由於陸基武器的固定位置，它們很容易受到攻擊，而隱身的潛基武器則受到更好的保護。

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空軍利用陸基導彈的脆弱性來論證其必要性。 1978 年，時任空軍參謀長的小劉·艾倫將軍提出，發射井為美國提供了“巨大的海綿”，可以“吸收”來襲的蘇聯核武器。摧毀導彈陣地將需要如此大規模的攻擊，以至於對手無法應對甚至無法考慮。論點認為，如果沒有陸基導彈，對手將有更多的資源可用於尋找和攻擊其他美國軍事和基礎設施目標，甚至城市。

即使對手足夠理性，不會發動全面攻擊，陸基導彈也會大大增加意外核戰爭的風險。為了排除敵方武器摧毀發射井中導彈的可能性，空軍使艦隊保持高度戒備狀態，準備在總統下令後發射——在檢測到敵方導彈發射後的幾分鐘內。這種“預警發射”姿態使陸基導彈成為美國核三位一體（還包括空基轟炸機和潛艇上的導彈）中最不穩定的組成部分。在冷戰期間，曾發生過幾次關於敵方攻擊的誤報。如果類似的錯誤導致洲際彈道導彈發射，對手幾乎肯定會透過向美國的軍事、工業和人口目標發射自己的核武庫進行報復。

攻擊導彈發射井需要引爆一到兩個核彈頭，其爆炸當量相當於 10 萬噸 TNT，接近地下目標。由此產生的核爆炸將產生巨大的火球，將周圍的一切都汽化，併產生破壞性的衝擊波，能夠摧毀發射管中的導彈。由於彈頭將在靠近地面的地方引爆，核火球將在上升到空中時吸入土壤和其他碎片，並將其與放射性炸彈流出物混合。爆炸後約 10 分鐘，碎片和裂變產物的混合物將形成數英里高的放射性蘑菇雲，然後這些蘑菇雲將被高空風分散，導致放射性塵埃落到順風區域。

1976 年和1976 年和1988 年在《大眾科學》上發表的關於核攻擊導彈陣地預計放射性塵埃落區的研究表明，放射性粒子可以順風傳播數百英里。聯邦緊急事務管理局 1990 年釋出的關於自然和核災難風險和危害的指南證實了這些評估，並補充說，美國境內沒有哪個地方可以免受致命輻射水平的風險。如今，聯邦緊急事務管理局關於核爆炸影響的出版物側重於單次核爆炸；該機構不再發布全國範圍內對核攻擊風險的評估。

所有這些過去的研究都依賴於相對簡單的放射性塵埃落區模型和平均季節性風。當前的計算能力以及更高解析度的存檔天氣資料，使科學家能夠以前所未有的詳細程度繪製出先發制人核攻擊導彈發射井的放射性風險。我的模擬結果在此首次展示，描繪了在可預見的未來與這些武器共存的潛在後果的可怕景象。

根據我的模型，對現有美國發射井陣地（位於科羅拉多州、懷俄明州、內布拉斯加州、蒙大拿州和北達科他州）的協同核攻擊將消滅周邊地區的所有生命，並汙染肥沃的農業用地多年。明尼蘇達州、愛荷華州和堪薩斯州也可能面臨高水平的放射性塵埃落區。僅急性放射暴露就將導致美國數百萬人死亡——如果人們得到提前預警並能在原地避難至少四天。如果沒有適當的避難所，這個數字可能會翻一番。由於風向變化很大，美國本土的全體人口以及加拿大人口最多的地區以及墨西哥北部各州都將面臨致命放射性塵埃落區的風險——總共超過 3 億人。加拿大中西部地區和艾伯塔省、薩斯喀徹溫省、曼尼托巴省和安大略省的居民可能接受比已知導致確定死亡的最低劑量高出數倍的室外全身輻射劑量。

即使沒有核戰爭，導彈陣地附近社群的人們仍將面臨嚴重風險，環境影響宣告中也沒有討論這些風險。一種是彈頭中的鈽等放射性物質因機械衝擊、火災或爆炸而意外釋放。第二種是彈頭意外爆炸導致核爆炸。美國核導彈計劃的歷史提供了幾個發射井或導彈起火以及導彈在其發射管中爆炸的例子。有一次，在 1964 年，一枚彈頭從導彈頂部掉落到 80 英尺深的發射井底部。核武器事故並不總是公開討論。例如，空軍尚未披露 2014 年人員在排除民兵導彈故障時發生的“事故”的性質。該事件導致導彈損失 180 萬美元，該導彈不得不從發射井中移除。

空軍需要更加透明地說明其陸基核導彈艦隊的真實風險，以便美國公眾能夠就再忍受半個世紀的這種危險做出明智的決定。

放射性塵埃落區和死亡人數如何隨風向變化

對美國中心地帶導彈發射井的協同核攻擊將產生放射性塵埃，這些塵埃會隨盛行風傳播。 Sébastien Philippe 和他在普林斯頓大學科學與全球安全專案的同事使用存檔天氣資料來模擬由此產生的羽流 48 小時的路徑，屆時大部分塵埃會沉降。由於風向每天都在變化，研究人員計算了在 2021 年的任何一天，在 450 個發射井中的每一個發射井同時引爆 80 萬噸當量彈頭所產生的放射性塵埃擴散。以下選擇（A–I）展示了風向的可變性，以及隨之而來的，在暴露於放射性四天後接收到的室外輻射劑量。科學家們進一步將這些模擬與人口密度和建築物高度資料相結合，以計算由此造成的死亡人數。吸收 4 格雷（相當於每公斤體重 4 焦耳的輻射能量）的人有 50% 的死亡機率，但在更大的建築物中避難的人會接受較小的劑量。根據風向，對導彈發射井的核攻擊可能導致數百萬人死亡。

死亡人數：對於 2021 年任何一天的模擬攻擊，科學家們計算了由此造成的死亡人數。圖表顯示了風向變化對暴露四天後估計死亡人數的影響。估計值從 34 萬（7 月 1 日的攻擊）到 460 萬（12 月 2 日）不等。平均估計死亡人數為 140 萬。曲線顯示了垂直軸上指定的死亡人數的機率（技術上是機率密度）。

哪些地點風險最高？

為了計算北美任何給定地點遭受核攻擊導彈陣地輻射暴露的平均風險，Philippe 和他的同事們彙總了 2021 年任何一天的模擬結果（前圖），然後除以 365。他們因此平均了風向變化對整個大陸放射性塵埃落區的影響。這張地圖顯示了北美地區暴露四天後的平均室外輻射劑量。居住在離發射井最近的社群的人們可能接受的輻射劑量是 8 Gy 的數倍，科學家認為 8 Gy 是致命的。蒙大拿州、北達科他州、南達科他州、內布拉斯加州和明尼蘇達州的大多數居民將獲得大於 1 Gy 的平均劑量，導致急性放射病綜合徵死亡，尤其是在兒童中。美國人口將獲得每年大於 0.001 Gy 的平均劑量，這是當前公眾暴露的年劑量限值。

最壞情況

透過篩選 2021 年每一天的模擬，普林斯頓大學的研究人員計算出了北美每個地點遭受協同核攻擊導彈發射井的最壞結果。這張地圖顯示了整個北美地區的所有最壞情況。並非所有地點都會經歷同一次攻擊的最壞結果；哪些區域會受到影響取決於攻擊當天的風向模式。總的來說，北美大多數人居住在室外劑量大於 1 Gy 的機率為 1% 左右的地區。獲得致命劑量的機率隨著靠近發射井而增加，有 300 萬人面臨接受 8 Gy 或更高劑量的風險。這些模擬沒有對獲得醫療保健或緊急服務做出假設。它們也不包括來自核爆炸的瞬時輻射等其他暴露源。