这款炸药叫做:CL-20。可能很多人没想到的是,根据美国五角大楼委托的2021年研究显示,我国不仅是全球唯一一个能够大规模生产这款炸药的国家,还是全球唯一一个把CL-20列装在最先进武器中的国家。
美国能源技术中心(Energetic Technology Center)的负责人鲍勃·卡维茨基(Bob Kavetsky)在接受《福布斯》商业杂志采访时就表示:
中国炸药研发领先美国,CL-20威力巨大,中国目前已实现工业规模生产,并列装在导弹上。在这种情况下,美国可能会被我们的技术打得头破血流,而这种炸药是美国发明,却放弃了生产。更糟的是,中国是生产炸药和火箭燃料的5~7种化学成分的唯一供应商。
讲真,美国专家和鲍勃·卡维茨基,并没有完全了解CL-20的历史,这款炸药不仅是中国最早提出的。同时,现在中国掌握的炸药技术,已经不单单是领先全球的CL-20,还有威力比CL-20还要强的“金属氮”。那这究竟是咋回事呢?
说起火药,还是中国的四大发明之一。后来,全球不少研究人员试图去改造火药,其中最出名的就是诺贝尔了,他找到了第一代炸药,不仅安全,威力还很大,这就是:达纳炸药,把油吸收在惰性物质(硅藻土)中,极大的提升了安全性。
我们显而易见,一款出色的炸药,要满足以下几点,威力大,安全性好,当然,成本还要足够低。
第二代炸药是:(TNT),虽然爆速和威力都不如第一代,但是更安全,成本也更低。
二战之后,中国科学家开始致力于研究新一代炸药。当时的炸药专家于永忠提出,传统炸药的“二维”平面环状结构的设计,已经没办法继续发展下去,如果要继续提升炸药的威力,应该尝试“三维”的笼状结构。他还在1979年首先合成了,全球一种笼形结构的“单质炸药797#”来论证自己的理论。
不仅如此,他还把这个发现发表成了论文,在论文中指明了一个让“单质炸药797#”威力变得更大的方案:把797#的4个氧原子转化为4个N-NO2。
1987年,美国科学家看到了于永忠的论文,开始着手研究,合成了一款炸药。因他们当时是在一个名为“中国湖”(China Lake)的美国海军基地,所以这款新炸药取名为:“中国湖20号化合物”,简称就是:CL-20,中文名称是:六硝基六氮杂异伍兹烷。
多说一句,于永忠虽不是“两弹一星”功勋科学家,但也入选了“两弹一星:纪念馆的“名人殿堂”名单,对我国“两弹一星”事业做出了巨大贡献,曾负责核武器急需的奥克托今炸药的连续化生产的基本工艺研究。
奥克托金,也叫做“环四亚甲基四硝胺”,缩写HMX,是从利用乙酸酐法制得的黑索金中分离出来的炸药,性能比黑索金要好一些。
1994年,于永忠也在实验室里合成了“CL-20”,并发表了论文,技术路线与美国是完全不同的。“CL-20”从性能指标上看,确实十分优异,爆速达到了9500米/秒,第三代炸药“黑索金”是8600米/秒,而TNT的爆速则为6900米/秒。至于爆炸威力,比奥克托今要大40%,是TNT的三倍。所以,CL-20是名副其实的第四代炸药。
不过后来,美国停止了关于“CL-20”的研究,根本原因就是测试和部署的成本过高,在上世纪80年代,每公斤成本达到了每公斤1000美元,所以美国科学家对“CL-20”丧失了继续研发的兴趣。
我国恰恰相反,一直在坚持研制新一代炸药,逐渐完备工艺,减少相关成本,北京理工大学三代科学家,历经30年,终于成本打了下来,并且开始大规模生产CL-20。
其中,从于永忠成功合成样本,再到欧育湘“一锅法”实现1公斤级合成能力,最后是赵信岐等创新探索合成工艺路线,解决了工业生产环节的关键技术。后来,庞思平又在前辈们的基础上,继续改良“CL-20”,使其各项指标达到了全新的高度,三维MOFs材料,富含氮元素,大幅度的降低了灵敏度,提高了安全性。
2016年初,由于驯服了CL-20,2015年度国防科学技术进步特等奖的荣誉授予北京理工大学的研究团队。我国美国国防工业的专家就公开表示:
我国已经大规模量产“CL-20”,并列装在先进的武器系统中,由于使用高能材料,导弹弹头的重量变轻,射程也更远,还允许舰船和飞机可以携带更多的弹药。
CL-20已经是全球领先的炸药了,但我国研究人员似乎没有想过要停下脚步,有进一步实现了巨大突破,这就是:金属氮。
亚历山大·冈察洛夫带领的科研团队成功合成了“金属氮”,单位体积内的包含的能量为TNT的10倍以上,比“CL-20的威力还要大。
以往要获得“金属氮”需要在百万倍大气压以及几千度的条件下进行。这次科研人员利用脉冲激光加热技术和超快光谱探测方法,就把大气中含量高达78%的氮气制备出了具有半金属性质的聚合氮和具有完美金属特性的“金属氮”。
未来如果我们继续优化“金属氮”的制备工艺,那么金属氮可能可当作火箭的一、二级推进器,大幅度提升火箭的性能。当然,若能控制好稳定性,那是否也有可能制备更为先进的炸药呢?