地下发射井的一生之扳手事故与二手房产

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  1980年9月18日下午,美国空军下土戴维·鲍威尔(Airman David P.Powell)驾车飞驰在阿肯色州的65号高速公路上,他正穿过美国南方大片荒无人烟的区域,目的地是一座编号374-7的“大力神”2洲际弹道导弹地下发射井,任务是对其进行例行检查。
  正如在上篇中介绍的,美国空军在“大力神”2的部署上是围绕一座发射井来建造颇为精干的小型发射基地,每18个这样的小型发射基地分散部署在三个美国空军基地周围。其中的一个空军基地便是位于阿肯色州的小石城空军基地,这里是美国空军第308战略导弹联队(308 SMW)的大本营,自然美国空军在阿肯色州分散部署了18个“大力神”2的发射井。这座编号374-7的“大力神”2发射井,便是第308战略导弹联队下辖的第374战略导弹中队(374th SMS)所管辖的9个发射井之一,在地图上离它最近的小城镇是5千米外的大马士革,它距离阿肯色州的州府小石城大约80千米。


阿肯色州小石城空军基地(第308战略导弹联队)、堪萨斯州麦康奈尔空军基地(第381战略导弹联队)、亚利桑那州戴维斯-蒙森空军基地(第390战略导弹联队)


阿肯色州是美國空军“大力神”2的重点部署区域,这些发射井在60年代曾有过起火、人员跌落身亡等状况,但这些对比1980年的爆炸来说就是小事故

“大力神”2的液体燃料泄露了


  1980年9月18日傍晚6点20分,鲍威尔开始下井,进行例行性检查作业。虽然这样的工作他已经重复进行了几十次,相关作业规范已熟记于心,但这次,当他套上作业服后还是出现了疏漏。按照最近更新的规定,他带的作业工具应该是扭矩扳手,可这次扭矩扳手落在了来的车上,如果折返去取,颇为费时费力,所以他选择按照之前的惯例,使用设备间内的套筒扳手。而这恐怕是他余生中追悔莫及的事情,特别是他还忽略了一个细节,没有检查套筒是否与扳手有弹簧固定销来牢固连接。
  这场“1980年大马士革‘大力神’导弹爆炸”,就出在了鲍威尔使用套筒扳手拧动“大力神”2的二级氧化剂贮箱上的阀门时,因扳手的套筒意外脱落。整个套筒扳手重11千克(25磅),长0.9米(3英尺)。而掉落的套筒重3.6千克(8磅),在下落约24米后砸到了推力座,被弹开后它击穿了“大力神”2导弹一级燃料箱的薄薄一层蒙皮(也就是导弹的铝合金壳体,厚度只有1.3毫米左右),随后燃料箱泄露,混肼-50蒸汽开始在这座发射井中升腾起来。

导弹在发射井中炸了,氢弹飞上天



这场事故的“元凶”,从套筒扳手上脱落的3.6千克重套筒(示例展品,并非事故中的那个)

  在上篇中我们介绍到,“大力神”2上是可长期贮存的常温液体燃料,推进剂混肼-50(50%的肼和50%的偏二甲肼的混合物)与作为氧化剂的四氧化二氮都是剧毒物质,二者只要一接触便是剧烈的反应。所以,在套筒砸穿了“大力神”2的燃料箱,混肼-50泄露后,所有的补救措施都集中在了力保四氧化二氮不会泄露出来。但在“大力神”2的第一级上,装有四氧化二氮的燃料箱本就位于这个正在泄露的混肼-50燃料箱上方,它们的上方便是导弹的第二级与战斗部W53氢弹。




“大力神”2的战斗部是一枚当量为900万吨TNT的W53氢弹

  事故发生后,首先是“大力神”2发射井内的自动喷水系统启动,为导弹冷却降温,毕竟四氧化二氮的沸点是21.1℃,一旦温度超过这个值,燃料箱必然会因四氧化二氮的挥发而压力大增,出现爆炸风险。但在冷却水用尽、人员全员撤离后,相关工作陷入了两难境地:是静待井内有毒的混肼-50慢慢散尽,还是派出敢死队冒险人力开启排气设施,快速抽走肼蒸汽。前者的风险是井内升温,四氧化二氮挥发,燃料箱破裂,氧化剂与推进剂接触,爆炸;而后者不只是敢死队人员伤亡的风险,也有如排气扇工作时的电弧“引爆”的潜在风险。
  最终还是选定了冒险一搏。三人敢死队下到地下指挥控制中心,查看导弹的推进剂燃料箱的压力数据,查看发射井情况,接通了排气扇的手动开关。但三人在爬回地面的路上,爆炸发生。约凌晨3点,上百Ⅱ屯的燃料,冲天火焰、棕红色的烟雾升腾,将发射井顶部接近700吨的井盖送上了60米空中,然后砸在了离井口180米处。而“大力神”2上的W53氢弹在空中飞了100多米后,落在30米外的一处空地上,万幸的是氢弹的保险依然有效。爆炸中这座小型发射基地瞬间变成了一个巨大的弹坑,三人敢死队中的一人身亡,另有21人在这场爆炸中受伤。


爆炸发生后断壁残垣的现场与后续救援的相关画面,细节中我们还能看到人员携带着盖革计数器。好在氢弹没有被引爆,否则像周边的大城市小石城恐难逃“核蘑菇”


这些地下发射井基本都地处远离人烟的偏远之地,井中的“大力神”2时刻待命着。这枚核导弹或许一直平静地藏于地下直到退役,但也可能有一天它会在这座井中引发一场撼天动地的大爆炸

  这场事故的后续清理工作一直持续到当年10月,从发射场周围约161.8万平方米(400英亩)的土地上收集了大量碎片,从发射井中抽取了约10万加仑的受污染水。而对于374-7号发射井到底是修复还是直接废弃,美国空军倒是细致地算了一笔账。以当时的币值来计算,维修要花费225322670美元,其中单单拆除和清理的费用就预计要花2000万美元。最终,美国空军选择用土壤、砾石和混凝土碎片填埋了发射井,后来作为遗迹它还成为美国历史保护建筑。

固体弹道导弹的发射井,有什么不同?


  在这场事故发生的1980年,“大力神”2已是美国唯一的陆基常温液体燃料洲际弹道导弹。随着以潜射的UGM-73“海神”、UGM-96“三叉戟”1和LGM-30陆基“民兵”(Minuteman)为代表的固体燃料弹道导弹的崛起,“大力神”2在1984年开始陆续退役,1987年就全部退役了(于1963年初开始战备值班)。不过,退役的“大力神”2倒没有全部拆解销毁,还有38枚完整的“大力神”2封存在美国空军航空航天维护和再生中心(AMARC,另一个更为熟知的名字是图森市的“飞机坟场”戴维斯-蒙森空军基地)。


左图为60年代转作运载火箭的“大力神”2,执行了“双子座”载人航天计划的12次发射。右图为2011年时“飞机坟场”中的“大力神”2


“民兵”系列洲际弹道导弹的发射井建设地点主要集中在美国的科罗拉多州、怀俄明州、蒙大拿州、北达科他州、南达科他州、内布拉斯加州和密苏里州等地


美國空军博物馆中的弹道导弹家族展品,顺时针以最下方的“民兵”1为起点,依次为PGM-19“木星”、PGM-17“雷神”、“大力神”2、“大力神”1、“雷神-阿赫纳”运载火箭、“民兵”3、“和平卫士”。显然在“大力神”面前,“民兵”系列固体弹道导弹就是“小块头”了。以“民兵”3为例,其全长18.2米,最大直径1.7米。而“大力神”2长为31米,直径3米

  上篇中介绍了“大力神”2是在一座发射井边建造一个指挥控制中心,进而组成颇为精干的小型发射基地。而在“民兵”为代表的固体燃料时代,陆基洲际弹道导弹的地下发射井部署方式又迎来了新的变化。这就是一座发射控制中心对应控制着10座无人值守的“民兵”导弹发射井,从而形成了“民兵”的整体集群化、局部分散化的部署特点。
  相较于此前的“大力神”,“民兵”发射井的建造更突出了在冷战大背景下美国力图快速建立起新一代核打击体系,具体的体现就是建设速度更快。相关建设工作由美国陆军的工程兵团弹道导弹建造办公室和乔治·A·宫勒公司、德尔·E·韦伯公司这两家承包商来完成(两家公司的中标总额为6170万美元),通常是全年无休,每天“三班倒”施工作业,从1961年至1966年,建造了1000座“民兵”洲际弹道导弹发射井。
  “民兵”导弹采用固体燃料火箭发动机,弹体结构更紧凑,所以发射井的尺寸与建造施工的工作量都大幅变小。与此同时,“民兵”发射井建造过程中开始使用预制标准件,这也有助于加快施工速度、降低施工成本、缩短施工周期。


“民兵”发射井的建造施工画面,除了一如既往的用密密麻麻的钢筋强化外,还多了预制构件的吊装作业


“民兵”的地下发射井中对导弹弹体的抗冲击减震措施,可见井壁上的滑轮组和钢缆、导弹“坐”在推力座上。下图为钢缆另一端连接的减震器

  “民兵”发射井的建造过程,同样免不了前期的土方开挖作业,不过工程量明显减小了。首先是用工程机械钻出井口直径10.36米(34英尺)、深28.65米(94英尺)的地下深井,在其中插入一个长18.9米(62英尺)的发射井预制构件。随后,用混凝土浇筑,将深井与预制构件间填满,进而形成发射井的外墙。发射井的井盖是一扇110吨重、由钢板和钢筋混凝土建造成的滑动门。在完成地下发射井、发射井设备间、发射井支持建筑的建设后,整个施工现场再次被回填。   最终建造完成的“民兵”的地下发射井直径7.62米(25英尺)、深度约24米(80英尺),发射井位于一个1.2米(4英尺)厚的钢筋混凝土地基之上。从发射井的底部向上延伸14米(46英尺),发射井被0.25米(10英寸)厚的钢筋混凝土包裹着。井底铺设有5厘米(2英寸)厚的钢板,作为导弹发射后的排气导焰板。在距井底上方约6.4米(21英尺)处是一系列焊接在发射井井壁上的滑轮组。这些滑轮组和三根钢缆一并构成“三点悬挂”系统。钢缆一端与位于导弹底部的大型自由浮动推力座相连,另一端则与弹簧式减震器相连,这样在遭到打击时能吸收爆炸冲击震动,以保护“民兵”导弹。
  数据显示,对比最早的“阿特拉斯”弹道导弹发射井,“民兵”洲际弹道导弹的发射井建造一般只需前者的15%土方作业、20%的钢材和15%的混凝土,建造成本基本控制在50万美元左右。平均每座“民兵”2的发射井相关设施占地面积约1~1.25英亩(1英亩约等于4047平方米),小部分达到了1.5~1.75英亩。
  今日“民兵”3洲际弹道导弹的运输一起竖车,整个运输过程中都会由荷枪实弹的国民警卫队、导弹联队的安全保卫中队押运护送

地下发射井设备间



“民兵”导弹的运输-起竖车,在起竖后箱内的导弹正对发射井,卷扬机将“民兵”导弹缓慢竖直放入井中。滑动打开的“民兵”发射井的井盖,可见呈六角形,由110吨的钢筋混凝土和钢制成,厚度约1米(3.5英尺)


今日“民兵”3 洲际弹道导弹的运输- 起竖车,整个运输过程中都会由荷枪实弹的国民警卫队、导弹联队的安全保卫中队押运护送

  地下发射井设备间(Launcher Equipment Room),是位于地下发射井上部、围绕发射井建造的圆柱形上下两层建筑,同样是钢筋混凝土和钢板衬里的结构,约长7.62米(25英尺),宽4.57米(15英尺),高8.5米(28英尺),有1.2米(4英尺)厚的混凝土地基和0.6米(2英尺)厚的混凝土墙壁。
  上层设备间的设备主要与“民兵”导弹的瞄准系统相关,比如发射前的校准设备,包括自准直仪、经纬仪等,以及一些电子设备的机架。下层的设备室里主要是12个大型铅酸蓄电池。而从近年美国空军的公开报道看,老式的铅酸蓄电池已更换为锂亚硫酰氯(Li/SOC12)电池。如果外部电力供应被切断或出现故障,发射井支持建筑(LSB)的应急发电机又无法工作时,它将是整座地下发射设施的最后应急手段。另外,在下层设备室中的另一重要应急设备是气体发生器,用来在应急情况下瞬间产生将110吨发射井盖打开所需的高压气体。

地下发射井支持建筑



地下发射井设备间上层中的机柜设备和下层中的铅酸蓄电池

  地下发射井支持建筑(Launch Support Building,LSB)内主要是机械、电气和环境控制设备,用于确保这座发射设施全年每一天24小时都能不间断地可靠运行。该建筑是个约3.35米(11英尺)高、4.88米(16英尺)宽、7.62米(25英尺)长的钢筋混凝土建筑。在最初的设计中,该建筑物顶部离地面大约0.3米(1英尺),属于发射设施中的“软”建筑,在遭到核打击时,并没有足够的防护能力。


上圖中“民兵”发射井口边的小洞口是人员日常检修的进出通道,下图为上世纪80年代人员检修“民兵”的画面


“民兵”发射井的结构示意简图。图中红框内的地面长方形建筑为地下发射井支持建筑,蓝框中的为地下发射井设备间


在怀俄明州的弗朗西斯·E·沃伦空军基地宣传中,从LSB中更换下的使用了30余年的旧应急柴油发电机(左图)

  所以,在后续的地下发射井的建设过程中,LSB的设计做了几轮修改,从最初的强化抗核爆冲击能力,到后期的直接将其埋于地下大约12米(40英尺)的地方。地下发射井支持建筑内的主要设备是柴油发电机,在这座地下发射设施失去外部电力供应时,该发电机将启动,为设施提供持续电力。另外,LSB中还有一个盐水冷却器,为地下发射井设备间的空气交换器提供冷水,以维持整座发射井的恒定温度保持在21℃。

发射控制设施


  发射控制设施(Launch Control Facility,简称LCF,也被称为Missile Alert Facility,即MAF),高2.4米(8英尺),由带刺的铁丝网围起,占地约8094平方米(2英亩),基本都位于偏僻之地,开车需要驶离高速公路或县道。而对于来访者来说,到了这里首先迎接他的一定是武装安全小组的门口盘查,是否有进入所需的安全许可。


從空中看,发射控制设施的地面建筑有些像农场或仓库,建造年代的差异使这座建筑的规模或大或小,到后来就改成了纯地下式

  发射控制设施的地面建筑,被称为发射控制中心支持建筑(Launch control support building,LCSB),看起来有些像农场、牧场或仓库。建筑物的一侧铺设了车道和停车场,周边可能还会有篮球场、排球场,或者周边还有一个马蹄形坑。这里便是设施内上上下下全员的生活区,包括厨房、宿舍、安保办公室和其它相关支持设施,以及一座通向地下发射控制中心的电梯井。
  发射控制中心支持建筑与地下发射井支持建筑(LSB)类似,因建造年代不同规模上也有着差异,相关设计在修建过程中历经多轮修改,最后LCSB也改在了地下大约10米(35英尺)或更深的地方。


密密麻麻的钢筋编织出的这座地下建筑,最终成型后看起来像是一个超大的液化石油气储罐,而在美军中则多以“胶囊”代称之


施工中“胶囊”初步成型,与其相连的是3米见方的竖井,这里是通向地面发射控制中心支持建筑的电梯井,也是发射控制中心人员进出的通道

  而这座控制着10枚“民兵”洲际弹道导弹的地下建筑,建造过程同样是先从“开挖”土方作业开始。施工人员要在地表下12~18米(40~60英尺),开始建造装有发射控制中心(Launch Control Center,LCC)的钢筋框架。一旦钢筋框架建成、框架周围架起模板,施工人员将浇筑1.2米(4英尺)厚的混凝土墙,内衬约6毫米(1/4英寸)厚的钢板,一同构成LCC的外墙。这一阶段的建设完成后,呈现在眼前的这座地下建筑看起来有点像一个超大的液化石油气储罐,亦或是一个“胶囊”,长约18米(59英尺),直径约8.8米(29英尺)。
  在这个“胶囊”之中悬挂着的是整座设施的最核心的部分——LCC,它呈盒子状外形,高约3.66米(12英尺),长8.5米(28英尺),四角都有减震器与外墙弹性连接。这里是2名导弹发射官的工位,配有监控、发射该中心10枚“民兵”导弹所需的各种专用设备、计算机等。从发射控制中心的控制台布置来看,与前篇介绍的“大力神”2类似,同样是2名导弹发射官彼此分开而坐,且两个控制台之间的距离足以确保一名导弹发射官无法自行点火发射,而是需要两名发射官、两把钥匙,同时转动,才能发射导弹。


发射控制中心的防爆隔断门(前篇对“大力神”2发射井的介绍中曾重点提及),值班人员换班时,门外的人员要提供正确密码才能开门


通过这张内景照片来看,在“胶囊”之中悬挂的发射控制中心,整体空间并不大


上下图分别为“民兵”1发射控制中心的主发射官和副发射官面前的控制台,红框中的2到11共10个数字,对应着10枚“民兵”1洲际弹道导弹。而右侧橙色框中为发射点火旋钮,扭动旋钮即意味着10枚“民兵”1的齐射

  最初,尤为关键的柴油发电机和通风、空气调节系统等是安置在地面上的发射控制支持建筑中的。但为了提升抗打击能力,建筑地下化后,在发射控制中心附近增设了发射控制中心设备室(Launch Control Equipment Room,LCER),这些设备也就转移到了这里,在遭到打击或外部电力故障的情况下,能继续为这座地下发射控制设施提供电力和确保发射控制中心能有舒适的工作环境。


发射控制设施的结构示意图,可见地面上的发射控制中心支持建筑通过电梯井与地下的发射控制中心和设备舱相连


上图为发射控制设施建设施工场景,可见两个“胶囊”(发射控制中心和紧邻的设备舱)和电梯井,以及储水罐和柴油储罐。下图为发射控制中心设备室内景


作为备用手段的机载发射控制中心,上图为30 年前的EC-135 内部画面,下图为接班EC-135 的E-6B“水星”,它们都是全年处于战备状态

  另外,在这些地下发射控制中心被摧毁或丧失控制和发射能力的极端情况下,美国战略空军司令部还有备用方案,届时这些“民兵”导弹的地下发射井将转由空中的EC-135和E-6B“水星”,通过机载发射控制中心(Airborne Launch Control Center,ALCC)来控制和发射。

今日美国二手房市场上的热门房源


  就在今年6月,亚利桑那州本森市附近的“大力神”2发射基地的一座发射井和指挥控制中心,作为“二手房产”以44万美元价格成交。而过去几年类似买弹道导弹地下发射井的新闻在美国屡见不鲜。这几座上架美国房产市场的废弃“大力神”2地下发射井,多是在亚利桑那州图森地区,成交价基本不到50万美元。来自房产中介的介绍称,这些“冷战房产”在房产市场上几经易手,如今变得越来越紧俏了,甚至有瑞典、保加利亞和阿联酋等国的海外买家打电话询问,表达购买意向。


房产网站上发布的,今年6月以44万美元成交的“大力神”2发射基地的相关内部图片


这座位于德克萨斯州阿比林的“阿特拉斯”弹道导弹的发射基地,早在十多年前就被业主布鲁斯·汤斯利买下并改装成了一座地下别墅。他说,为了适应这种纯地下、没有窗户的生活,他特意在家中加装了显示器,可以显示连接在地上摄像头的画面

  通过房产中介网站来看,对这些“大力神”2地下发射井的介绍文案,既突出了它作为洲际弹道导弹发射井的“世间罕见”,也突出这座房产坐拥的绝佳自然风光。新闻报道称,近2年售出的“大力神”2地下发射井状态尚可,好歹可以接入周边城镇的电力,也有水井,这为后续的翻新工程创造了条件。其中一位57岁的业主表示:这座发射基地和周围近52600平方米(13英亩)的土地,将是我退休后生活的全部。
  目前还没有看到这些“大力神”2地下发射井的新业主们的最终改造成果。不过,在“大力神”2之前的美国空军“阿特拉斯”弹道导弹发射基地,已在上世纪80年代陆续被业主买下,并改装成了一座座颇为宽敞别致的地下别墅,厨房、客厅、办公室、卧室等一应俱全。只是据业主反映,还是需要逐渐适应这种地下生活方式的,“你必须习惯没有窗户的生活”,还有就是这座地下建筑实在是太安静了,日常居住中不得不刻意制造出“白噪音”。 [编辑/山水]
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