Поражающие факторы воздушных, космических, надводных, подводных, подземных взрывов. Их отличия от наземного ядерного взрыва

Если , пылевой столб не соединяется с облаком взрыва и оно практически не содержит грунтовых частиц.

Пылевые образования (приземный запыленный слой атмосферы  и пылевой столб) могут оказывать  аэродинамическое, тепловое и эрозионное (абразивное) действие на летательные  аппараты, затруднять работу радиолокационных станций, выводить из строя фильтровентиляционные  системы. Поэтому пылевые образования  рассматривают как поражающий фактор ядерного взрыва.

К концу своего развития внешняя картина воздушного ядерного взрыва приобретает грибовидный  вид.

Поражающими факторами  воздушного ядерного взрыва являются: воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, электромагнитный импульс, облако взрыва, ионизация и  радиоактивное заражение атмосферы. Кроме того, при воздушном взрыве над сушей могут возникать  пылевые образования, слабое радиоактивное  заражение местности, а также  слабые механические колебания грунта (сейсмовзрывные волны), образующиеся в результате воздействия на него воздушной ударной волны.

Воздушный ядерный  взрыв предназначен главным образом  для поражения наземных и надводных  целей. 
 
 

Космический ядерный взрыв

27 августа 1958 г.  был произведён первый ядерный  взрыв в космосе на высоте 160 км, через три дня на высоте 293 км — второй, а последний,  третий, взрыв на высоте 750 км —  6 сентября 1958 г.

По данным измерений, проведённых американскими и  советскими специалистами, после взрывов  происходило нарушение в работе радиоэлектронных приборов, радиосвязь в близлежащем районе прерывалась  на десятки минут.

Было выяснено, что  обычно взрыв ядерной бомбы на орбите сопровождает следующая последовательность событий. В первые десятки наносекунд происходит мощный выброс гамма-квантов, которые, сталкиваясь с нейтральными молекулами на высоте 30−40 км в атмосфере Земли, рождают высокоэнергичные электроны. Эти заряженные частицы, летящие с огромной скоростью, генерируют мощный ЭМИ, который может вывести из строя любую чувствительную электронику, находящуюся в пределах его досягаемости на поверхности Земли. В течение следующих нескольких секунд большая часть энергии боеголовки «высветится» в форме рентгеновского излучения. Когда эти мощные электромагнитные волны встречают на своём пути незащищённый спутник, они вызывают сильные токи и напряжения в теле спутника, отчего перегорает вся его электроника. 

Остатки боеголовки в виде ионизированного вещества расталкиваемые расширяющимся плазмоидом, пролетят ещё несколько сотен километров. Эти заряженные частицы взаимодействуют с магнитным полем Земли, отчего возникает электрическое поле меняющееся с низкой частотой . Эти медленно осциллирующие волны распространяются вокруг земного шара отражаясь от поверхности Земли и нижнего края ионосферы. Несмотря на то что электрическое поле слабо оно может создавать значительные напряжения между концами протяжённых наземных или подводных линий электропередач что разрушает электрические цепи даже вдали от места взрыва. 

В течение следующих  недель и месяцев энергичные электроны, захваченные магнитным полем  постепенно выведут из строя электрические  системы всех спутников на своём  пути. 
 

В некоторых точках околоземного пространства в результате высотного ядерного взрыва уровень радиации может увеличиться на 3−4 порядка и оставаться повышенным в течение двух лет. Все спутники, оказавшиеся в зоне с повышенным фоном, будут накапливать радиацию гораздо быстрее, чем предполагалось при проектировании, что значительно снизит быстродействие электроники и приведёт к росту потребления энергии. Вероятно, в первую очередь откажет система ориентации или связи, и спутники уже не смогут выполнять свои задачи или их срок службы значительно сократится. К тому же высокий уровень радиации помешает запуску ремонтных бригад. «Пилотируемые космические полеты должны быть прекращены на год или более, пока уровень радиации не снизится», — отмечается в отчёте.

Теоретически можно  создать флотилии специальных спутников, которые бы генерировали низкочастотные радиоволны в непосредственной близости от радиационных поясов. Поэтому DARPA совместно  с военно-воздушными силами проводит эксперименты с низкочастотными  излучателями в рамках проекта HAARP (High Frequency Active Auroral Research Program — Программа активного высокочастотного исследования авроральной области) в местечке Гакона на Аляске. В HAARP учёные изучают активные образования в ионосфере и то, как можно искусственно управлять их свойствами. Проект предполагает исследования в области технологий связи с подводными лодками и другими объектами, находящимися под земной поверхностью. 
 

В 1963 г. был заключён Международный договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под  водой, и с той поры ядерные  взрывы перестали «греметь» в  околоземном пространстве. 
 

2. Подземный ядерный взрыв.

  Подземными  ядерными взрывами называют взрывы, для которых средой, окружающей зону реакции, является грунт.

  В результате воздействия рентгеновского излучения  на окружающий зону реакции грунт его тонкий сферический слой сильно прогревается и превращается в раскаленный газ, излучение этого слоя превращает в раскаленный газ следующий тонкий слой грунта и т. д.

  Таким образом, в грунте в результате его послойного прогрева образуется раскаленный объем. Процесс расширения этого объема в невозмущенном грунте называется тепловой волной в грунте.

Внутри раскаленного объема вследствие больших градиентов давления на его границе возникают  механические возмущения. По мере увеличения этого объема и уменьшения температуры среды в нем скорость распространения тепловой волны уменьшается быстрее, чем скорость распространения механических возмущений. Начиная с определенного момента времени, скорость распространения механических возмущений начинает превышать скорость тепловой волны и в окружающем раскаленном объеме грунта происходит скачкообразное увеличение давления, плотности, температуры и скорости его движения до максимальных значений. Процесс распространения этих возмущений называется ударной волной в грунте.

  В отличие  от взрыва в воздухе при ядерном  взрыве в грунте ударная волна существует лишь в самой ближней зоне.

  С увеличением  расстояния от центра взрыва увеличение давления и других возмущений в грунте до максимальных значений становится все более плавным. Процесс распространения плавно увеличивающихся давления и других возмущений в грунте до их максимальных значений называется волной сжатия.

  Итак, на начальной стадии развития подземного ядерного взрыва в грунте возникают  и распространяются тепловая волна, ударная волна и волна сжатая. В результате их воздействия на окружающую зону реакции грунтовую среду в окрестностях взрыва возникают механические колебания, называемые сейсмовзрывными волнами, которые распространяются набольшие расстояния.

  Процессы  развития подземного ядерного взрыва зависят от глубины заложения  заряда в грунте.

  Если подземный  ядерный взрыв происходит на большой  глубине, расширение находящихся в  небольшом объеме под высоким  давлением раскаленных газов  и продуктов, образовавшихся в результате термических превращений грунта, приводит к возникновению взрывной полости, зон механического разрушения грунта, трещин, пластических деформаций и механических колебаний грунта.

  Для большинства  грунтовых сред взрывная полость  не устойчива: происходит обрушение  кровли и она заполняется обломками породы.

  При подземном  ядерном взрыве на большой глубине  проникающая радиация и газовый поток полностью поглощаются грунтом, радиоактивные продукты взрыва остаются в полости и в толще разрушенной породы.

Подземные ядерные  взрывы, при которых не происходит раскрытие грунтового купола и отсутствует  прямой выход продуктов взрыва из его полости в атмосферу, называются камуфлетными. Минимальная глубина, начиная с которой не наблюдается выброс грунта, зависит от мощности взрыва и вида грунта. Ориентировочно она составляет м.

Поражающими факторами  камуфлетного ядерного взрыва являются: сейсмовзрывные волны и местное  действие на грунт (полость и зоны разрушения грунта, остаточные деформации в грунте, вспучивания, отколы и проседания грунта).

Если взрыв  происходит на небольшой глубине, вначале  происходят те же процессы, что и  при взрыве на большой глубине. Затем в результате расширения взрывной полости на поверхности земли вырастает грунтовый купол, который тут же раскрывается. Через раскрывшийся купол из полости вырываются газообразные продукты, вследствие чего в воздухе образуются воздушная ударная волна и облако взрыва. Вырвавшиеся наружу газы поднимают с собой в атмосферу большое количество грунта. В грунте образуется воронка, вокруг нее— навал грунта; возникают пылевые образования. Вместе с газами и грунтом в атмосферу выбрасываются радиоактивные продукты, которые, смешавшись с частицами пыли, в последующем выпадают и создают сильное радиоактивное заражение местности и воздуха.

Подземные ядерные  взрывы, при которых происходит раскрытие купола и прорыв газообразных продуктов наружу с выбросом в атмосферу грунта, называются взрывами с выбросом грунта. Отличительной особенностью таких взрывов является образование воронки в грунте и навала грунта вокруг воронки.

Поражающими факторами  подземного ядерного взрыва с выбросом грунта являются: сейсмовзрывные волны, местное действие взрыва (воронка, зоны разрушения, вспучивания и навал грунта, камнепад), сильное радиоактивное заражение местности и атмосферы, облако взрыва, пылевые образования.

Проникающая радиация и газовый поток при подземном  ядерном взрыве на небольшой глубине  практически полностью поглощаются  грунтом. 

Поражающие  факторы подземного ядерного взрыва

  Основными поражающими факторами подземного ядерного взрыва являются: сёйсмовзрывные волны, местное действие взрыва на грунт  и радиоактивное заражение местности (при взрыве с выбросом грунта).

  Источником  сейсмовзрывных волн при подземном  взрыве является передача энергии грунту непосредственно в центре взрыва. При этом в грунте образуется волна  сжатия.

  Волна сжатия—основной поражающий фактор подземного ядерного взрыва, определяющий его действие на котлованные и подземные сооружения; она более интенсивна, чем эпицентральная волна при наземном взрыве.

  Параметрами сейсмовзрывных волн, которые характеризуют их поражающее действие на заданном расстоянии от эпицентра взрыва, являются: давление (напряжение),  смещение, скорость смещения и ускорение (перегрузка) грунта.

  При взрыве с выбросом грунта в районе эпицентра  образуется воронка. Около 30—50% поднятого  взрывом грунта падает обратно в  воронку, уменьшая ее глубину до так  называемой видимой глубины воронки; остальная часть грунта падает за пределами воронки и образует зону навала, которая ввиду сильной радиоактивности и разрыхленности грунта может оказаться непроходимой для войск. Ширина зоны навала составляет два-три радиуса воронки, а максимальная высота гребня навала — 0,1 радиуса воронки.

  Размеры воронки при подземных ядерных  взрывах определяются мощностью и глубиной взрыва и видом грунта. При  увеличении глубины взрыва до м размеры воронки и объем выброшенного грунта увеличиваются, а при дальнейшем заглублении начинают уменьшаться и при глубине больше м. выброс грунта не наблюдается. 

  При подземном  взрыве с выбросом грунта образуется также воздушная ударная волна, параметры которой уменьшаются с увеличением глубины взрыва. При взрыве на глубине м и более воздушная ударная волна как поражающий фактор практического значения не имеет.

  Поражающее  действие сейсмовзрывных волн на заглубленные сооружения обусловливается тем, что приход волны в данную точку вызывает резкое смещение грунта, а вместе с ним и сооружений. Грунт и сооружения испытывают давление и деформации. В результате разрушаются или повреждаются сооружения, выводятся из строя вооружение и оборудование сооружений, а также находящийся в них личный состав даже в тех случаях, когда сами сооружения не повреждаются. Кроме  того, могут разрушаться наземные промышленные и гражданские здания в результате колебаний их оснований.