¿Qué pasaría si una bomba nuclear detonase mientras el ICBM todavía estaba en el silo de misiles? ¿La explosión sería más pequeña por el hecho de que tuvo lugar bajo tierra?

Answer 1

Este parece ser el tipo de pregunta que Randall Munroe estaría más calificado para responder, pero lo intentaré.

Primero debemos decidir sobre un ICBM. En los Estados Unidos, el único ICBM con base en tierra actualmente en funcionamiento es el LGM-30 Minuteman III, por lo que este es el que veré.

Los mejores de América en acción [1]

Suponiendo que el arma nuclear a la que te refieres es la ojiva del misil, queremos el W78 o el W87, que tienen un rendimiento de ~ 340 kilotones y ~ 300 kilotones respectivamente. Para facilitar esto, usaré un promedio de ~ 320 kilotones.

Un diagrama del W87 [2].

Personalmente, nunca he visto a TNT explotar, y tampoco puedo visualizar 320,000 toneladas de algo. 320 kilotones corresponden a [matemáticas] 1.34 * 10 ^ {15} [/ matemáticas] J, que es aproximadamente equivalente a un terremoto de 6.9 en la escala de Richter [3], o aproximadamente 21 ‘Niños pequeños’ (la bomba arrojó sobre Hiroshima , por supuesto).

El Minuteman también contiene un camión de combustible en forma de 3 motores de cohete de combustible sólido. Sin embargo, a pesar de mis mejores esfuerzos, no he podido calcular cuánta energía contiene este combustible. Si alguien puede descubrir cómo hacerlo (los datos sobre el motor de la primera etapa están aquí), estaría muy agradecido.

Ahora, el objetivo de esto ha sido establecer la magnitud de la explosión dentro del silo. El quid de esta pregunta es qué efecto tendrá la explosión en el silo.

Un Minuteman recibiendo atención [4]

El silo es un cilindro de 24 metros de profundidad y 4 metros de diámetro [5], aunque he encontrado otras fuentes que afirman tener 24,4 metros de profundidad y 7,62 metros de diámetro. Me inclino a confiar en Boeing en este caso. Las paredes son de hormigón armado de 14 pulgadas de espesor [6] con un revestimiento de placa de acero de 1/4 de pulgada [7]. La puerta de cierre del conducto de lanzamiento (el ‘techo’ de la puerta de explosión, si lo desea) pesa más de 90 toneladas y está hecha de concreto reforzado de 3 1/2 pies de espesor. Mi punto es este: estos silos están diseñados para resistir un impacto nuclear casi directo .

Ahora es el momento de la explosión. Según Wikipedia, aproximadamente el 50% de la energía de una explosión nuclear va a la onda expansiva, el 40% a la radiación térmica, el 5% a la radiación ionizante y el 5% a la radiación residual.

La onda de choque circular de la prueba nuclear submarina Crossroads Baker (¿quién pensó que era una buena idea?) [8]

El misil mismo se vaporizaría instantáneamente, y también el silo. La onda expansiva causará un pequeño terremoto. Pero la mayoría de la energía de la onda expansiva tomará el camino de menor resistencia, hacia arriba y hacia afuera. El silo esencialmente es ahora una botella de lava radioactiva que contiene aire y diversos materiales vaporizados a una presión y temperatura ridículas (que pueden alcanzar los 100,000,000 (100 millones) de grados [9]).

Hay dos salidas posibles: el techo de la puerta de explosión, y una puerta de acero reforzado y concreto de 5 toneladas que permite a los técnicos dar servicio al misil. Sospecho que la puerta de servicio simplemente se desintegrará, permitiendo que parte de la presión escape de esa manera (y devastando el resto del complejo subterráneo). La puerta de la explosión, por otro lado, tendrá un destino interesante: ahora es la tapa de la bebida con gas más letal de la historia. No me sorprendería si esa puerta se convirtiera en el objeto hecho por el hombre más rápido que existe. Curiosamente, este galardón actualmente está en manos de una tapa de registro que sella un eje dentro del cual se realizó otra prueba nuclear: el objeto hecho por el hombre más rápido: una tapa de registro de propulsión nuclear (¡cierto!).

La onda de presión saldrá del silo y procederá a difractarse. Todavía se dirigirá principalmente hacia arriba, por lo que cualquier cosa en el área circundante podría no aplanarse. Sin embargo, la bola de fuego nuclear que emerge incinerará todo en las inmediaciones.

La radiación será absorbida principalmente por las paredes del silo y la tierra (porque son muy densas), pero algunas serán transportadas a la atmósfera. Sin embargo, las consecuencias serán sustancialmente más bajas que una detonación nuclear aérea convencional. La lava será intensamente radiactiva.

¿Y qué hay del cráter? El cráter más grande producido por una prueba nuclear tenía 195 metros de radio y 98 metros de profundidad [10]. La bomba fue enterrada a 194 metros bajo tierra y tuvo un rendimiento de 104 kilotones. Sin embargo, no estaba contenido dentro de un silo diseñado para resistir el impacto de un ICBM nuclear, por lo que a pesar del mayor kilotonnage, podemos esperar un cráter sustancialmente más pequeño.

Entonces, para concluir, los efectos son: un cráter de lava radiactiva; un pequeño terremoto; una puerta blindada de 90 toneladas tratando de escapar del planeta; (relativamente) poca lluvia radiactiva; una factura gigantesca; y una gran investigación sobre cómo, a pesar de la gran cantidad de características de seguridad, una cabeza nuclear explotó de alguna manera. La explosión es menor en el sentido de que los efectos son menos significativos, aunque se está liberando la misma cantidad de energía. Si realmente quieres, puedes comprar un silo fuera de servicio y probarlo por ti mismo.

Investigaciones posteriores revelaron que algo así ya ha sucedido, lo que me sorprendió y alarmó en igual medida. En 1980, un técnico que reparaba un ICBM Titan II dejó caer una llave inglesa en el silo, que cayó y atravesó el tanque de combustible de la primera etapa. El combustible comenzó a gotear, por lo que el complejo de lanzamiento fue evacuado. Aproximadamente 9 horas después, el combustible explotó, lanzando la ojiva W53 a 100 pies (no está mal) y la puerta de cierre del conducto de lanzamiento de 740 toneladas a 200 pies en el aire y unos 600 pies al noreste . Se pueden encontrar más detalles en Titan II Missile Explosion (1980). ¡Y esto fue solo la explosión de COMBUSTIBLE!

Espero que esto haya respondido a tu pregunta.

[1] LGM-30 Minuteman

[2] La ojiva W87

[3] Tablas útiles: cohetes atómicos

[4] 11 imágenes increíbles de los silos de misiles nucleares Minuteman 3 de Estados Unidos.

[5] Instantánea histórica

[6] http://www.nps.gov/mimi/planyour…

[7] http://archive.archaeology.org/o…

[8] Operación Encrucijada

[9] Radiación térmica

[10] Operación Storax

Answer 2

Todos los comentarios anteriores son correctos, si suponemos que la bomba nuclear realmente detona en el silo. En realidad, sin embargo, un mal funcionamiento en la cabeza nuclear (o incluso un golpe directo por otra cosa) en realidad no causaría una explosión nuclear; Una explosión nuclear de buena fe requiere que el combustible fisible se vuelva supercrítico, una condición muy inestable que requiere que el combustible fisible se comprima mucho, muy rápido y, sobre todo, de manera uniforme. Esto significa que una detonación nuclear, al menos en bombas nucleares comprimidas por implosión no clasificadas actuales, requiere una serie de cargas medidas con mucha precisión para explotar y comprimir el núcleo simultáneamente. Una explosión externa, o una accidental interna, simplemente romperá el bote y esparcirá combustible nuclear alrededor, lo cual es algo malo, pero afortunadamente, el silo debería ser bastante efectivo para contenerlos.

De hecho, el poder explosivo total de una bomba nuclear disparada sería mucho menor que una ojiva convencional de ese tonelaje, incluso apostaría menos de un tercio. Esto se debe a que gran parte del peso de una ojiva nuclear consiste en mecanismos de seguridad y armado, reflectores de neutrones (para mejorar la explosión nuclear), el combustible nuclear en sí mismo y un carenado protector grueso que se supone que resiste la reentrada atmosférica (y también contiene parte de la explosión en un fallo de encendido explosivo; si se logra la fisión, de todos modos no va a hacer una diferencia), mientras que el explosivo que de hecho se usa es preciso y está formado para dirigir su energía hacia el centro de la cabeza nuclear. obteniendo aún menos energía. En realidad, me inclino a pensarlo, las bombas nucleares son una de las armas modernas más seguras para manejar durante el tiempo que quieras que estén a salvo.

Ahora, la cabeza nuclear está, de hecho, atada encima de una pila de potentes motores de cohetes sólidos. Este tipo de combustible es en realidad el más estable, necesita mucho menos mantenimiento y tiene dramáticamente menos puntos de falla que los propulsores de cohetes líquidos, lo que, junto con su tremenda relación empuje / peso que hace que los tiempos de viaje sean cortos (lo que no nos preocupa aquí) hace que el arsenal nuclear mundial los use a pesar de su menor eficiencia. Sin embargo, aún pueden explotar; en ese caso, apostaría a que se dañaría un poco, pero lo haría bastante bien.

Ah, y dado que mencioné un golpe externo al misil, una explosión nuclear de suficiente potencia que golpee lo suficientemente cerca podría activar parte del material nuclear en la ojiva; sin embargo, sería una pequeña cantidad en circunstancias incontroladas y insignificante en comparación con el hecho de que esto significa que YA tienes una explosión nuclear totalmente explotada dentro de un espacio muy confinado.

Answer 3

Una detonación accidental dentro del silo generalmente tendría lugar en una ojiva que no ha sido armada (lo que significa colocar todo en el lugar apropiado para que la detonación cause una reacción en cadena a gran escala). En este caso, la explosión sería bastante modesta: algunos daños en el silo; El efecto principal sobre el entorno sería si se escapara material fisible desagradable, lo que parece moderadamente probable.

No estoy seguro de si es posible armar la generación actual de ICBM mientras aún está en el terreno. Si es así, el tamaño de la explosión sería el mismo que para una explosión deliberada.

Cómo juzga el efecto destructivo depende de su punto de vista. La explosión bajo tierra cerca de la superficie tiene mucho más impacto geológico que la explosión sobre el suelo habitual. Por otro lado, los silos de los EE. UU. Normalmente no se encuentran en áreas densamente pobladas, y la altura de explosión “normal” se elige para un rango máximo de daños en la superficie.

Volviendo al efecto subterráneo, uno de los encuestados sugirió que sería equivalente a un terremoto de Richter de magnitud 6.9. Prácticamente toda la energía en un terremoto es mecánica, mientras que la energía en la bomba comienza como térmica; Además, una porción significativa de la energía puede ser liberada en el aire, y los efectos mecánicos no están bien acoplados al suelo. Contra esto, la liberación de energía en un terremoto no es instantánea, por lo que el daño local será más severo con la bomba, pero el daño a distancia será mucho peor con el terremoto de Richter 6.9.

No intentes esto en casa

Answer 4

No. Si la ojiva en un ICBM detonó mientras estaba en el silo, sería un estallido de la producción de la ojiva. La explosión formaría un cráter y una lluvia masiva llovería en el área circundante.

Pero la explosión no sería más pequeña. Los kilotones son kilotones. Solo el daño variará según la ubicación de la explosión.

Answer 5

El póster original preguntaba: “¿Sería la explosión más pequeña?”. No estoy seguro de qué significa eso.

Un aspecto no abordado en las otras respuestas, hasta ahora, es que los misiles rusos y estadounidenses tienen múltiples ojivas. Estoy bastante seguro de que la explosión de una ojiva no provocará la explosión de las otras.

Solo para repetir, la cantidad de energía liberada es la misma para una ráfaga de aire, una ráfaga de tierra, una ráfaga submarina o una ráfaga subterránea. Supongo que querían decir que la onda expansiva sería más pequeña.

Answer 6

Dom White hizo un buen trabajo al responder la pregunta, así que responderé la subpregunta.

Sí, la explosión será menor por el hecho de que tuvo lugar bajo tierra.

Por esa razón, las ojivas nucleares que están destinadas a tener efecto de área (destrucción masiva) están hechas para explotar muy por encima del suelo (explosión de aire). Es la forma que da el radio máximo de destrucción con cualquier explosivo.

Answer 7

El rendimiento del arma sería, aproximadamente, el mismo independientemente de la altura de la explosión.