概述

MK4型核炸弹是一款内爆型原子弹，以和MK3相同的基本核裂变Nuclear bomb MK4为基础。它装有比MK3－1型武器更好的引信和点火电路，并使用与MK3－0型相同的基本电路。

自从第二次世界大战末美国拥有第一颗原子弹起，核武器就成为美国军事战略的主要支柱。1945年美国用刚刚拥有的两颗原子弹“小男孩”和“胖子”，轰炸了日本的广岛和长崎——那是核武器第一次，也是迄今为止仅有的一次实战运用。美国在日本投放的两枚原子弹，以其空前巨大的杀伤和破坏威力震惊了日本战时内阁，加速了日本军国主义的彻底失败和无条件投降。另一方面，这两枚原子弹的爆炸给千千万万日本平民造成巨大的灾难，这在国际社会上引起强烈的反响。核武器的出现和在战争中的首次使用，使人类社会进入了在核战争威胁下生活的时代。

20世纪40年代和50年代，美国的核弹头用“MK”后面加数字表示。MK4型核炸弹是一款内爆型原子弹，以和MK3相同的基本核裂变原理为基础。它装有比MK3－1型武器更好的引信和点火电路，并使用与MK3－0型相同的基本电路。这种弹在工艺方面作了改进，以保证在坚固耐用、简化生产、可靠性、方便现场操作以及长期储存性能和弹道特性等各方面，都比任何一种MK3变型要好，但与MK3一样，其尺寸仍受B29轰炸机弹舱的限制。

研发背景

1995年初在洛斯阿拉莫斯实验室就开始了MK4型核炸弹核炸弹的研制工作，那时战争尚未结束。据了解，轰炸日本的“小男孩”和“胖子”在宝贵的可裂变材料利用率方面很差，极大地浪费了昂贵的稀有同位素。洛斯阿拉莫斯实验室的科学家们认为，通过一些简单的改进，包括将弹芯悬置并使用双元素复合结构，就可使内爆弹的效率得到相当程度的提高。

早在1995年9月，就有可能制成一枚当量两倍于“胖子”弹的内爆型弹，而其芯部可裂变材料的用量却仍然不变。换而言之，一枚当量与轰炸长崎的原子弹弹相同的内爆武器，可少用25%的裂变材料，并不相应地牺牲性能。

此外，美国空军在寻求一种所谓“木弹”（Wooden Bomb），它的特点是基本设计简单，尽量减少储存时的维护，同时在操作与使用方面极其安全，后一项尤其重要。这涉及良好的弹道特性，从运载飞机投弹后的控制方法，减少“哑弹”的几率，重量轻以及当量的可预测性和再现性。MK4型核炸弹是走向“木弹”极重要的第一步。

研发历程

MK4型核炸弹的正式工程研制始于1995年8月2日，同时在洛斯阿拉莫斯成立了Z部（或者说武器工程部）。Z部是战时洛斯阿拉莫斯实验室的E部的分部，设立E部的目的是研究与发展弹的引信、“小男孩”的铀枪以及内爆系统。Z部指导弹的工程与生产（主要解决与飞机和弹道特性有关问题），并代替一个战时在文多弗基地（犹他州盐湖城附近），称作W47课题小组。当时“曼哈顿计划”拥有一个小型机场（前身为陆军航空兵基地），称作“桑迪亚”基地，位于新墨西哥州阿尔伯克基附近，Z部被授权拥有它自己的飞机并使用阿尔伯克基附近的大型开兰陆军基地。这个新部在战争结束之前就公开地组织起来了

Z部首批任务之一就是从合理的工程角度重新设计“胖子”弹。原子弹研制的这一阶段一直被忽视，而忙于越快越好地提供可以使用的武器。对设计方面改进的必要性是显而易见的：“胖子”弹道特性是十分可怕的；更换它的短寿命蓄电池时几乎要全部拆开；在运载飞机飞行中装保险或打开保险都没有预防措施。

设计中一项基本的弹道特性要求就是重心（C.g.）要尽可能地移到弹的前端。这是必要的，因为任何炮弹的稳定性力矩都是重力和压力中心间距离的函数（炮弹重心一定要在压力中心之前以避免飞行中翻滚，重心越在前，弹身越稳定）。

战时，所有的炸弹工程都在犹他州文多弗基地进行（有时也用另外名称莱夫特维尔基地）。选择这个地方有很多理由，主要是安全，因为它距任何城市都很远，不容易到达。战后，由于远离城市也产生了特殊的不可克服的困难，尤其是基地距洛斯阿拉莫斯武器实验室太远。1995年秋，即从9月27日开始，将W47课题小组的工作转移到阿尔伯克基附近的奥克斯纳德基地（桑迪亚基地）。沿着炸药库房和装配区修建了几幢建筑物。附近的开兰机场用来停放B29轰炸机机组，以供做飞机的协调性和空投试验之用。存放在文多弗的一些炸药都转移到新墨西哥州盖洛普附近的温格提堡陆军仓库。这时，1995年夏曾被曼哈顿计划使用过的海军索尔顿海上基地，又被指定为供Z部作投弹试验的主要场所。

1995末，过去专用钚的内爆系统已发展成为使用钚和铀235的复合内爆弹芯，这项基本设计对MK4型核炸弹的前景是一个决定性因素。

1995年10月4日确定了MK4型核炸弹的研制日程表。武器的设计和制造主要以新的悬式复合弹芯为基础。1995年12月14日，MK4型核炸弹原型弹体同MK3差不多在阿尔伯克基西南的洛斯卢纳斯靶场进行了实际空投试验。

MK3和MK4型核炸弹之间主要差别出现在1946年初，那时研制了围绕核芯部的60点高能炸药内爆系统以取代用于MK3的32点系统。起爆点数目加倍就能更有效率地、使球对称内爆波能更好地压缩弹芯，从而给定量的裂变材料能产生更高的当量。

另一方面，新系统在雷管引爆同步性方面比32点系统的MK3有更高要求；除了数目增加外，炸药“透镜”要改变形状。点火系统变得更重和更复杂，雷管和电缆的增加也增加了重量和布线的复杂性。

在1946年2月影响MK4型核炸弹未来设计的一个重大且尚无答案的问题是，沿用32点系统，还是选择启用60点内爆系统。正在制造的新核弹的许多部件要适配两种系统，而从事武器制造的军械工程师们倾向于32点系统，他们提出了种种理由：首先，32点的设计雷管布线简单。雷管数目加倍，可能要求把一部分点火系统部件移向高能炸药球的前方，这样可能与业已放在那儿的引信部件及达天线相干扰；第二，一套60点的点火系统部件将比500磅重的32点系统的X－部件增强300磅，雷管在弹尾的这一增重会使重心移向尾部，其影响是不利于武器的弹道特性；第三，设计60点系统高能炸药“透镜”模具涉及的工程方面的工作，要求有经验丰富的人材，而那时洛斯阿莫斯实验室没有这方面人材（战后，即1946年初，大批人员离开洛斯阿拉莫斯）。32点“透镜”可以重新设计，以提高折射系数（这是炸药块冲击波聚焦能力的量度），就时间与费用而言出比较合算。第四，60点系统的“活门”将要去掉至少4块“透境”，结果使得球的前端极帽处出现一个大洞（武器进入作战状态时，核部件从头锥插入）。而32点系统只需去掉两块五边形高能炸药，所以孔洞小得多。

洛斯阿拉莫斯实验室在春未作出决定，推迟在直径60英寸的弹上建立60点内爆系统（最后用在MK6上）。可是，在高能炸药“透镜”最外层药块中心部位使用了一种新的“慢速”炸药以增加折射系数，从而使内爆冲击波更好聚焦。