不是核弹“胜似”核弹，“非核氢弹”给各国带来了一道送命题...

• 作者：观雨者

• 顾问：谈书

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搞了个大新闻

前段时间香港《南华早报》搞出了一个大新闻，它报道我国测试了一种叫“非核氢弹”的全新武器。

在试验中，2公斤的炸弹在爆炸后产生了一个温度超过1000摄氏度的炽热火球，并持续了两秒以上。

这个燃烧时长是TNT炸药的15倍。

该新闻曝出后随即引发了巨大轰动，这主要是因为“非核氢弹”这个名称过于亮眼。

人们很容易把它理解为一个不会产生核污染的核武器，然后就展开了可以不受国际公约限制而随意扔核弹的遐想。

我知道大家都想往哪扔，但很遗憾，这个玩意啊，它并不是一个核弹。

核武器的爆炸能量来自于核裂变或者核聚变，涉及到原子核的分裂与结合，是一种物理反应。

而这个“非核氢弹”的爆炸能量则来源于化学反应，就是常见的氧化还原反应，所以它是一个如假包换的常规武器。

只不过因为参与释放化学能的主要成分是氢，所以就被媒体扣上了“氢弹”的帽子。

这个命名方式多少有些标题党，这就好比虽然鸡蛋和大多数物体一样都由原子组成，但没人会把鸡蛋称为“原子蛋”。

该炸弹更准确的称呼应该是“氢基非核爆炸装置”（为方便起见，下文仍称其为“非核氢弹”）。

这么说起来它只是一个普通的炸弹咯？

那倒不是。

这玩意虽然贴着“常规武器”的标签，但其实跟大多数普通炸弹并不在一个层面上，真扔起来还是很爽的。

怎么个爽法呢？

这就要从一个叫“炸弹之母”的大杀器说起了。

“螺丝壳”里做顶配道场

1945年8月6日，在美军B-29轰炸机的播种下，日本广岛市区长出了一株大蘑菇；3天后，日本长崎市也长出了一株。

至此，人类的炸弹赛道打开了新世界的大门：核武器。

核武器突破了化学能量的限制，直接在物理层面上通过质量亏损来释放巨大的能量。

要知道轰炸日本的原子弹只是最初级的产品，这都尚且能一发一城，以后再升级一下，那毁天灭地还不是手到擒来？

于是毫不意外的，大国们就在二战后开始了核竞赛：

今天你造出2万吨当量（即相当于2万吨TNT炸弹威力）的原子弹，明天我就造出200万吨当量的原子弹，后天你又造出1000万吨当量的氢弹...

然而一番疯狂内卷后，大家逐渐发现了一个问题。

核武虽好，但没法用。

这个大杀器实在太强，一旦互相扔起来就意味着同归于尽，这谁也受不了。

当年能在日本成功种下蘑菇，是一个非常特殊的情况。

首先，当时世界处于全面战争的状态，日本又是全球公敌，再加上那个时候谁都不认识核武器，所以对该国实施核打击没有任何道义和法律上的阻碍。

第二，日本不是一个有核国家，你用核武器砸它不用担心被核反击。

这种有特殊辐分的目标不好找，一百年也未必能出一个。

在现在的国际环境中，率先使用核武器不仅会承受巨大的国际压力，还有可能遭到有核国家的对等反击。

所以核武器虽然是守护国家安全的压舱石，但对于进攻方来说就只剩五个字了：

中看不中用。

于是军事专家们不得不面对这样的现实：

想要在实战中战胜对手，还是得指望常规武器。

于是大家又老老实实的回去提升常规武器的威力，继续在化学能这个“螺丝壳”里做道场。

说起来化学能的局限确实大，一般炮弹的爆炸半径也就二三十米（冲击波致死半径）。

一发炮弹扔到广袤的战场上，不过是一朵不起眼的小浪花；只要你不是那个恰好站在旁边的倒霉蛋，问题就不大。

然而美国在2003年搞出的一个大型炸弹改变了这一切。

该炸弹代号GBU-43，重9吨，爆炸冲击波的致死半径为160米。另外它在爆炸时还会烧掉半径300至500米以内的氧气。

于是你会看到一个直径数百米、中心温度高达2500摄氏度的巨大火球出现在地平线上。

这是末日的景象。

这个超级炸弹的杀伤面积为7万平方米，大致相当于10个足球场，综合破坏半径（包括非致命损伤）更是达到了恐怖的1.6公里，彻底刷新了人们对常规武器的认知。

美国人骄傲的称其为“炸弹之母”。

就在人们以为这已经是常规炸弹的极限时，4年后，美国的老对手俄罗斯又搬出来了一个更猛的玩意：“空投高功率真空炸弹”。

它的重量比美国的“炸弹之母”略轻，但威力更大，爆炸冲击波的致死半径为300米，可烧掉半径500米以内的氧气，中心温度5000摄氏度。

它的杀伤面积是“炸弹之母”的4倍，一发下去40个足球场寸草不生，综合破坏半径则达到3公里。

俄罗斯人将其称为“炸弹之父”。

如果说研发常规武器是在化学能的螺丝壳里做道场，那么这种超级炸弹就是一个顶配道场。

虽然它们在威力上依然不是大型核弹的对手，但它们相比核弹有一个巨大的优势：

不受国际公约和核威慑的制约，可以想扔就扔。

而又因为威力远超一般炸弹，所以它们在实战中给对方军队带来的震慑力远远大于躺在发射井里的核武器。

可以说是“不是核弹胜似核弹”了。

所以这类炸弹在现实中也经常被人们称为“亚核武器”。那么美俄两国是怎么把常规炸弹做到这种程度的呢？

他们是研发出了什么不得了的炸药材料吗？

其实突破的关键不在于做炸药的材料如何厉害，而在于改变爆炸的方式。

爆炸的奥秘

在解释爆炸的方式前，我们需要先了解另一个常见的东西：火。

“火是个什么玩意？”这个问题困扰了人类数千年。

古人往往把火视为一种物质或元素。直到近代随着物理学和化学的发展，人们才发现火是一种化学反应的现象。

众所周知，原子由原子核和电子组成，而电子就像卫星一样围着原子核转。

不同原子的电子数不同，比如说氢原子只有1个，氧有8个，铁有26个，铀就比较厉害了，有92个...

这么多电子转起来不乱吗？

那倒不会，因为它们并不是扎堆转圈，而是自觉的分布在不同的层面上（实际情况比这更复杂）。

而每一个电子层的“座位”都是有限的，里面的一层坐满了，它们就会跑到外面的一层找位子...

不过不管里面的每个电子层能坐几个，最外面的那个电子层都最多只能坐8个。

而火与炸，就跟最外层的电子数有关。

如果一个原子最外层的电子数正好是8个，那它就处于一种非常稳定的结构中（注：如果该原子只有一个电子层，那么这个数字就是2，比如氦）。

这类原子会非常安于现状，谁都不想搭理，被称为惰性元素。

至于那些最外层凑不够8个电子的原子，那就是另一回事了。

这些原子会整天想着从别人身上掠夺几个电子过来凑成8个，达到稳定结构。

不过如果电子数实在太少，连4个都没有，那它又会走向另一个极端，整天想着把这些电子都扔掉，直接做一只躺平狗。

氧原子的最外层电子数是6，只需再抢2个电子就能稳定，所以它基本上就是一个电子掠夺狂。

这种掠夺电子的行为就被称为氧化反应，而像氧这种特别喜欢抢人家电子的物质，就叫氧化剂。

至于那些喜欢扔电子的物质则叫还原剂，比如说只有一个电子的氢。

如果一个喜欢掠夺电子的东西碰到一个喜欢扔电子的东西，那就直接干柴烈火了。

在一定条件下，双方会发生氧化还原反应，疯狂上演你扔电子我接电子的大戏，并最终抱在一起。

而这个过程会释放能量。

如果反应比较剧烈，在短时间内释放出了较大的能量，那就会加热周围的物质，让它们发光发热，这就是烧起来了。

如果这个反应特别剧烈，在极短的瞬间就释放出了巨大的能量，那就会导致物质快速受热膨胀并产生冲击波，这就是炸了。

不过空气中的氧气密度有限，想要烧到爆炸的程度是比较麻烦的，一开始军事专家们也没有把做炸药的希望寄托在它身上。

那么炸药是怎么搞出来的呢？

炸起来！

想收获一个爆炸的效果，就要实现一个极其剧烈的氧化还原反应，而就这意味着氧化剂和还原剂的密度必须足够大。

看不上氧气的人类最终决定自己动手搓材料。

古代的火药就是由作为氧化剂的硝石硫磺和作为还原剂的木炭混合而成的。

古人虽然不懂氧化还原反应的原理，但是他们知道只要把这些东西捣鼓到一起搅拌均匀，再来点火星，就能噼里啪啦的烧起来。

后来随着科技进步，新研发出来的氧化剂和还原剂的反应速度越来越快，人类甚至还搞出了自带“氧化剂”和“还原剂”的化合物。

自己和自己反应，效率直接上天，比如说三硝基甲苯。

简称TNT。

炸药搞定了，接下来的炸弹就好办了。

在常规炸弹的制作中，人们会把炸药放到已经塞满钢珠的钢壳子里。

一旦引爆，钢壳会被炸成碎片，然后混着里面的钢珠一起四散飞溅，附近的人谁沾上谁死。

不过这样的威力虽然在普通人看起来很恐怖，但放到战场上就只能算普普通通。

正如上文所说，普通炮弹的爆炸半径不过二三十米。

虽然破片和钢珠可能飞溅数百米远，但只要你及时趴下或躲在遮挡物后（比如说战壕），逃过一劫的概率还是很大的。

既然威力不够，那就只能数量来凑。

比如说俄乌战场上一天的炮弹消耗量最多能达到3万多发。

那么为什么普通炸弹的威力这么有限呢？

主要还是因为炸药本身所蕴含的能量有限。

就拿TNT炸药来说，一公斤这玩意的能量约为4.2兆焦耳（1兆焦耳大约相当于把1吨重物举高100米所消耗的能量），而燃烧1公斤汽油的能量是45兆焦耳。

也就是说如果只看燃烧单位质量所释放出来的能量，TNT炸药还不如汽油的十分之一。

那我直接把汽油拿到战场上去扔不就行了？

那样的话敌人只会像看傻子一样看着你。

汽油虽然能量高，但没法作为武器使用，因为它烧得太慢了。

1公斤TNT反应起来，释放能量的过程只有几微秒；1公斤汽油烧完则要几分钟，完全不在一个维度上。

这就好比你推个三轮车推一天，消耗的能量肯定比叶师傅打出一记咏春拳大。但你推一天车也不会把车推坏，叶师傅一拳下来你骨头都要散架。

不过换个角度来看，如果能把炸药的能量数量升到汽油的水平，岂不是爽歪歪？

军事专家们也是这么期望的，但这个梦想在物理层面上就被卡住了。

KPI实在是提升不了了...

汽油并不是什么稀罕货，研发出一个能量比肩汽油的炸药很难吗？

很难。

上文说过，炸药是把氧化剂和还原剂混在一起。而汽油和炸药最大的区别就是，它自己只是一个还原剂，不含氧化剂。

那氧化剂呢？

免费的氧气到处都是啊。

表面上看只是烧了一桶汽油，实际上还同时烧掉了周围大量的氧气。

一个好汉三个帮，大家加起来的总能量当然大。这就是燃烧汽油释放的能量大的主要原因。

而炸药就不同了，它是自己和自己反应，所有的能量都来源于自己肚里的那点货，一点外援都没有，总能量自然大不到哪去。

另外还有一个重要的情况：

氧化剂往往比还原剂重很多。

就拿氧和氢来说。

一个氧原子能掠夺两个氢原子的电子，大家一抱团就变成了水（H₂O）。

所以如果我们想用氧和氢搭配组成一个内部反应装置，那么氧原子和氢原子的比例就是1：2。

而一个氧原子的质量是一个氢原子的16倍。

所以这个装置做好后，氧和氢的质量比就是16:2，即8:1。

也就是说在一公斤这样的装置里，会有0.89公斤的氧和0.11公斤的氢。

该装置内部发生的反应，就是0.11公斤的氢烧掉0.89公斤的氧。

但如果可以烧外界的氧气，那就是另一个故事了。

在这个情况下，该装置里就不用放氧，而可以装满整整一公斤的氢。

反应起来就是1公斤的氢烧掉8公斤外界的氧。

掐指一算，参与反应的总物质达到了9公斤。它释放的能量自然远大于原先那个只有1公斤物质的内部反应装置。

当然，现实中没有纯度这么高的搭配，比如说汽油是碳氢化合物，充分燃烧1公斤汽油，会消耗3.5公斤左右的氧气。

也就是说你的汽车油箱里虽然只装着40公斤的汽油，但同时陪着一起烧的还有140公斤的氧气，真正消耗的物质加起来能达到180公斤。

只不过那140公斤的氧气不需要你驮着罢了。

插句题外话，这也解释了为什么电池的能量密度就是追不上汽油。

因为电池也是一个封闭系统，氧化剂和还原剂都得自己带着（通过氧化剂掠夺还原剂的电子来形成电流），同等质量下的能量肯定比不上只需要携带还原剂的汽油。

目前大多数电动车的锂电池能量密度都小于1兆焦耳/千克，不到汽油的1/45。

不过在民用领域这不是什么大问题，因为人们可以通过很多技术手段来改善使用体验。

但在战场上，强就是强、弱就是弱，没有模糊空间。

我如果能捣鼓出能量更大的炸弹，就能压过你一头。

所以尽管炸药的能量提升在理论上存在巨大的瓶颈，但军事专家们还是在孜孜不倦的努力研发，最终还真让他们找到了突破这种限制的办法。

而上文提到的炸弹之母和炸弹之父，就是这条赛道的代表之作。

突破！

突破的办法说起来其实很简单，那就是跳出传统炸药成分的框架，全面向汽油学习。

谁规定炸药一定要自带氧化剂和还原剂的？

我也像汽油一样把封闭系统改为开放系统，自己只带还原剂、把氧化剂交给大自然，这不就行了？

至于说汽油烧得慢，那是汽油自己的问题：

它的挥发速度太慢，没办法在足够短的时间内和氧气充分接触。

而军事专家们只需要研发出挥发速度足够快的还原剂就可以了。

有这样的材料吗？

随着科技的发展，现在有了。比如说环氧乙烷，二甲肼等等。

其中环氧乙烷的能量是24兆焦耳/千克，大约是TNT的6倍。

所以它爆炸产生的冲击波作用面积比同等质量的TNT大40%，冲击波持续时间也比TNT长得多。

用这种材料做的炸弹，其外壳并不像传统炸弹那么厚，所以在爆炸中特别容易裂开。这时候环氧乙烷就会瞬间扩散，与空气中的氧气充分混合，然后剧烈燃烧爆炸。

这种炸弹的名字叫燃料空气炸弹，根据具体技术的不同，也叫云爆弹或温压弹（温压弹会带一点氧化剂）。

它的具体工作原理是这样的：

炸弹命中目标后，先用一个袖珍小炸弹把还原剂炸开，等还原剂和外界的氧气充分混合后，再二次点爆。

这种爆炸所迸发的能量远远大于传统TNT炸药，而且还会瞬间耗光附近的氧气，敌人就算没被炸死或烧死，也会被憋死。

那么，这类炸弹的威力还有没有进一步提升的可能呢？

有！

终极答案

要想在威力上继续加码，关键在于找到能量更大的还原剂。

还有能量更大的还原剂吗？

有，比如说氢气。

1公斤氢气充分燃烧释放的能量是120兆焦耳，能量远远大于TNT炸药和环氧乙烷，也远大于汽油。

而且氢气只需要很小的能量就能点燃，点燃后火焰燃烧和扩散速度都极快。

更重要的是，氢气燃烧的能量输出有很强的可控性。

人们可以通过对材料配方和结构的调整，来对爆炸威力、范围和持续时间进行精确控制。

这样就可以做到能量在大范围内的均匀输出，实现对所有目标的无差别毁伤。

可以说氢气就是还原剂领域的顶配。

但这个物质很少用于武器制造中，这主要是因为氢气作为气体，密度很低、体积很大，很难压缩进炸弹里。

而我国经过多年的研究，终于找到了把氢塞进炸弹的方法：

不直接塞氢气，而是塞诸如氢化镁、氢化钛、氢化铝这样的含氢化合物。

此次被《南华早报》报道的非核氢弹就是这类炸弹，它由中国船舶工业集团公司研发，用的是氢化镁。

该材料的储氢质量比达到了7.6wt%，即100克氢化镁中含氢7.6克。

按体积储氢密度算的话，就是每立方米含氢106千克。这个密度是氢气的119倍、70MPa高压储氢的2.7倍、液氢的1.5倍。

虽然氢化镁的能量比不上同等质量的纯氢，但已经超过了传统材料环氧乙烷。

此次试验的主要内容是通过少量炸药爆炸来激活氢化镁，然后看看反应效果。

试验结果就是氢化镁在爆炸强冲击下会释放出巨大的能量。

这是因为爆炸强冲击会促使氢化镁热分解产生氢气，然后氢气也会爆炸，爆炸的高温又会反过来促使氢化镁继续热分解、继续产生氢气，然后继续爆炸...

这套“爆炸循环”极大激活了氢化镁释放氢气的潜能。

而在周围的氧气消耗完毕之后，分解出来的镁还可以继续和周围的氮气发生反应生成氮化镁，并在这个过程中继续放热。

简单的说就是把氧气烧完了还能继续烧，所以持续燃烧的时间特别长。

这就非常适合用在未来可能发生的城市攻防战中了。

该武器往大了做，可以制成类似“炸弹之母”的装备，成为新一代“亚核武器”，通过大面积的高温和窒息来团灭躲在楼房和坑道内部的敌军。

往小了做，可以做成单兵或无人机武器，精确打击特定区域的目标。

当然，包括非核氢弹在内的所有燃料空气炸弹都有一个共同点，那就是冲击波的峰值强度比不上把氧化剂和还原剂合二为一的TNT炸药。

所以它们在战场上的作用以杀伤敌方有生力量为主，不适合用来破坏坚硬的堡垒或重甲单位。

不过因为非核氢弹的持续燃烧时间比传统的燃料空气炸弹更长，所以它还是能够对付一些对温度敏感较高的军事装备的。

比如说轻型装甲车辆、轻量化外壳的无人机、电子设备、小型舰艇...等等。

而且根据此次实验的结果，研究人员发现氢化镁的能量反应程度跟最开始的爆炸冲击强度关系很大。

初始爆炸的强度越大，氢化镁的反应就越充分，产生的冲击波能量就越大。

所以未来该炸弹的冲击波强度可以通过调整初始炸药的成分和数量来进行提升，潜力很大。

总的来说，这是一款非常值得期待的新武器，不过它真正的恐怖之处还远不止于此。

结语.爱跟不跟

此次试验是完全公开的，不仅有媒体的报道，其论文也可以在公开平台上看到。

这时候可能就会有小伙伴们表示担心了，我们这样公开新武器的研发，不怕别人抄袭么？

没错，如果我们的对手们也觉得这个炸弹有前途的话，那他们确实可以马上跟进。

但如果他们真的有这种念头的话，就会感到非常纠结。

因为这毕竟是个新材料，最终能不能成功在未来战场上占据一席之地，现在还是个未知数。

如果今后发现还有其他材料比这个更好使，那之前所有的研发投资就打水漂了。

跟，可能亏到姥姥家；不跟，只能眼睁睁得看着我们一骑绝尘。

这是一道送命题。

那么我们难道就不怕投资打水漂吗？

关于这个问题，我们可以看一下这个新闻。

就在非核氢弹实验的几个月前，即2025年1月，陕西榆林成功启动了年产量150吨的氢化镁中试生产线。

这是我国首个具有自主知识产权的百吨级氢化镁生产线，同时也是全球规模最大的氢化镁生产线。

尽管我们今天讨论了一整篇氢化镁的军事应用，但实际上这种材料的主业是新能源产业。

它是一种理想的氢储能材料，在交通、储能和燃料电池等新型电力系统构建中有着广阔的应用场景。

国务院《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》明确提出：“构建安全、多元、高效的储运体系”。

而相较于高压气态和低温液态储氢，镁基固态储氢体系的高储氢密度和高安全性就显得非常突出。只要密封好，运输起来很方便。

看到这里我们会发现，研发非核氢弹这种新型武器，对于中国来说其实就是个顺便的事。

如果最终发现该材料不是战场上的最优选，那也没什么损失，因为它还可以继续在民用领域发光发热。

这个底气的背后是我国发达的能源和工业体系。

未来我国的氢化镁生产规模肯定会持续不断的扩张，并最终把这个材料干到白菜价的水平。

这也是此次试验会在世界范围内引起轰动的原因之一：

这个武器如果真的成了，我们用起来是不会有什么成本上的顾虑的。

对于敌人来说，那就是火烧连营倒计时了。

到时候其他国家会不会在这条赛道上跟进呢？

随便。

反正工业克苏鲁的所有操作都是明牌，今后我们的新武器研发只会越来越多，连我们自己都不知道哪个新产品会成为未来战场的主宰，你们爱跟不跟。

最终所有人都会领悟到这八个字的真谛：

大巧不工、重剑无锋。

全文完

注：本文“非核氢弹”的主要数据来源于公开论文《爆炸强冲击对镁基固态储氢材料的能量激活反应试验研究》

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