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灰飞烟灭时,炸弹威力知几何?
#物理
2011年1月24日16时32分,莫斯科多莫杰多沃(Domodedovo)机场国际航班抵达大厅行李领取处,一个行李箱发生爆炸,造成35人死亡,180人受伤。在爆炸发生后的短短100分钟内,莫斯科当局就为这颗自杀式袭击炸弹的威力定下了量:这个行李箱的爆炸威力相当于7千克的TNT炸药。这个结果是如何迅速得来的呢?

威力由伤害程度决定

巨撼之后,炸弹虽已灰飞,但爆炸本身对周围环境却会产生巨大的影响。尘埃落定之际,这个行李箱及其周围的残垣断壁,都可以帮助我们揭开它的真面目。 通过检测爆炸对周围的墙壁、窗子、车子以及遇难者造成的伤害程度,调查人员就能够估计出这枚炸弹的爆炸威力。例如,在一个相对开阔的场所,一个7千克的TNT炸弹既可以爆掉45英尺(约13.7米)外的砖头,也能将115英尺(约35米)开外的石灰墙和石棉瓦炸烂。而对于只有一层玻璃的窗户来说,即使是远在210英尺(约64米)外,也会果断化渣。 炸弹对于人体的伤害也是十分巨大的:同样拿7千克的TNT炸药来说,在40英尺(约12.2米)内,若有路人凑巧经过,他的耳膜便会遭难;而距离爆炸中心12英尺(约3.7米)内的人,很可能今生都无法看到这篇威力评估了。 当然,以上只是在理想条件下的粗略评价,在一个类似于机场这样的封闭环境中,爆炸产生的气波,经过天花板和墙壁的反弹,增加了炸弹的破坏力度;而爆炸对人员造成的伤害,也会因为受害者相对于爆炸中心的位置和朝向的差异有所不同。

TNT:旧瓶装新酒

尽管曾有报道说,莫斯科机场的这枚炸弹就是7千克“扎扎实实”的TNT。但根据目前各类爆炸案件的情况来看,无辜的俄罗斯国际新闻署——俄罗斯的通稿制造商——只是借了TNT来做了个爆炸强度的计量单位,而非言之凿凿的宣布了该枚行李箱内不明杀伤性内容物的化学构成。除非调查人员有幸从监控录像中看到了这枚炸弹本尊,否则这飞来的7千克TNT,很难说不是在扯淡。 其实,最起码从二战开始,TNT就已经失去自我了。虽然不再活跃在战斗一线,但军事科学家们把TNT当做了爆炸威力的度量衡,发明了“TNT当量”。即通过对距离爆炸中心不同距离的爆炸强度、炸药质量的测量与计算,将不同性质的爆炸物的威力进行统筹规划,换算成等价的一定质量的TNT。 TNT作为爆炸物度量衡最华丽的一次亮相,大概就是在1945年的“三位一体”试验(Trinity Test)了。就在世界上第一颗原子弹在新墨西哥州成功试爆后短短几分钟后,善于以最简单实验说明物理问题的物理学家恩里克•费米(Enrico Fermi)便以TNT当量估测出它的威力。 /gkimage/ql/k4/rh/qlk4rh.png 物理学家费米通过一叠纸就估算出了核弹爆炸的当量。 费米早在试爆之前就已经做好了测量的准备,他专门查阅了美国军事工程手册关于爆炸力与爆炸产生的风力的关系表,并将其默记在心。当爆炸发生后四十秒,冲击气流到达他的观测地点时,费米在6英尺(约1.8米)的高度抛洒了一叠纸片,据说,大科学家费米当时像个孩子似地追逐着随风飘动的纸片,忘情地注视着它们坠落,测量出它们最后散落在地上的位置,并迅速得出了估量结果——世界上第一颗原子弹的爆炸威力大概相当于1万吨TNT的爆炸效果。尽管后来更精确的计算发现,这颗原子弹的实际威力差不多是费米估量的两倍,为1.9万吨左右,但作为几分钟内的估量,精确度已然十分惊人了! 尽管媒体跟军方在涉及爆炸强度的描述时,仍会以不同重量单位(磅啊、公斤啊、吨啊)的TNT作为指标,现在的科学家们实际上早已觅得新欢,他们更愿意以爆炸能力指数(explosive power index)为衡,以苦味酸(另一种强力爆炸物,2,4,6-三硝基苯酚)为爆炸能力的参照,计算出各种爆炸物的相对爆炸强度。

爆炸物检测,灰尘见真相

时至现在,俄罗斯人就算还不清楚炸弹里各种组分的确切比例,也应该查出这次的炸弹里到底有些什么了。而为了弄清这些真相,就还是需要从空气中的炸药颗粒入手。 大多数的“验弹小组”都配备有一种叫做离子迁移探测器(ion mobility detectors)的装备。这种手持装备与无线电钻很相似,它可以伸入待测样本——也就是空气,探测到极其微小的未知化学物的信号。这种探测器的灵敏度十分威猛,连小到纳米级的爆炸物的微粒都不会放过。只要小红灯亮起,你就跑不掉啦! /gkimage/fe/8b/zw/fe8bzw.png 离子迁移探测器,可以探测空气中的化学物质。 这东西其实和机场安检用的扫描器想达成的目的差不多,都是为了检查出可能的爆炸物,只不过手持性更强。带着设备的“验弹小组”到达爆炸现场越及时,对于检出爆炸物越有利,因为爆炸残尸虽然微小,却也不是特别能飘,要真等一切尘埃落定那就来不及了! 对于莫斯科爆炸案来说,爆炸物也并非没有可能不是TNT。在2000年的一次爆炸案中,车臣的恐怖分子使用的就是TNT炸药。不过,对于使用炸弹袭击的恐怖分子来说,TNT却不是一个国际化的备选方案。 首先,技术难题是门槛——生产少量的TNT非常非常困难,而在大多数国家(不知道包不包括恐怖主义猖獗的那几个),也很难获得少量的TNT的成品。在美国,TNT几乎完全被限为军用。民用方面,需要炸药开山辟地煤矿公司和路桥建设企业也已对TNT弃置不用,他们会选用性能更优的硝酸铵:这是一种心地仁厚的炸药,威力并没有那么凶残——它只会将石头们送去腾云驾雾,而不像TNT,老是搞灰飞烟灭。 来源: Slate