张俊杰,彭国良,2,任泽平

(1.西北核技术研究所,西安 710024;2.北京理工大学 机电工程学院,北京 100081)

高空核爆炸是指爆高在30 km 以上的核爆炸[1-4]。在如此高的海拔,大气变得稀薄,相应的核爆炸物理过程也和地面完全不同。根据有限的实验数据,高空核爆炸产生的物质能分布到数千千米的范围[1,4-9]。爆炸能产生很强的电磁脉冲[8-10],电离加热大气(持续10～20 h),甚至产生南北半球的人造极光(持续几天到几个月)[11-12]。这些过程都可能对人造卫星、飞行器、电子设备及地面电站等产生毁灭性的影响。目前,只有少量的实验数据来支撑对高空核爆炸物理过程的认识,绝大多数模拟研究获取高空核爆炸环境参数[13]。

西北核技术研究院王建国团队对高空核爆炸环境进行了长期研究,系统全面地建立了高空核爆炸瞬时环境(核辐射、X 射线、核电磁脉冲和光辐射等)和长期环境(碎片云、附加电离层和人工辐射带等)的数值模拟方法[13],给出了典型爆高与当量下的高空核爆炸环境参数,总结了高空核爆炸环境特征与规律。尤其在核电磁脉冲模拟方面[13]18,建立了早期和中期核电磁脉冲一体化模拟方法,分析了背景电离等参数对电磁脉冲模拟结果的敏感性,首次数值模拟得到了中期电磁脉冲的参数,数值模拟得到了电磁脉冲的耦合特性。但在晚期电磁脉冲模拟方面仍是缺项,这涉及到高空核爆炸碎片等离子体的产生、扩展和演化过程,这个过程非常复杂,包括链式反应阶段、早期过渡期、非平衡碰撞期和非平衡无碰撞期4个阶段。……