W50 핵탄두

W50(마크 50)은 MGM-31 퍼싱 전구 탄도 미사일에 배치된 미국의 열핵탄두이다. 원래 LIM-49 나이키 제우스 탄도탄 요격 미사일용으로 개발되었으나, 해당 적용은 배치 전에 취소되었다. W50은 로스앨러모스 국립 연구소에서 개발되었다. W50은 1963년부터 1965년까지 총 280발이 생산되었다. 1973년부터 퇴역이 시작되어 1991년에 마지막 탄두가 퇴역했다.

두 가지 주요 파생형이 생산되었는데, 나이키 제우스용 Mod 0과 퍼싱용 Mod 1이다. 세 가지 위력 옵션이 있었는데, Y1은 60 킬로톤, Y2는 200 킬로톤, Y3는 400 킬로톤이었다. 모든 파생형은 부착 플랜지에서의 지름이 15.4 in (39 cm), 길이는 44 in (110 cm), 무게는 410 lb (190 kg)였다.

 역사 
W50 탄두의 기원은 1955년 나이키 제우스 미사일이 된 제안으로 거슬러 올라간다. 벨 연구소는 1960년부터 1970년 사이의 미래 방공 문제를 평가하는 임무를 맡았고, 이는 나이키 제우스 제안으로 이어졌다. 이 연구는 24,000 ft/s (7,300 m/s)로 이동하는 대륙간 탄도 미사일(ICBM)과 같은 위협을 물리치기 위해서는 핵탄두가 필수적이며, 50 킬로톤 탄두를 사용하더라도 목표물에 대한 최대 살상 거리가 여전히 매우 낮다는 것을 보여주었다.

미국 국방부 차관보는 조기에 탄도 미사일 요격 능력을 확보하기를 원했고, 미국 원자력 위원회(AEC - 현재의 에너지부)에 나이키 제우스에 적합한 핵탄두에 대한 타당성 조사를 육군과 함께 수행할 것을 요청했다. 이 그룹은 1957년 6월에 처음 만났다. 미사일은 약 300 lb (140 kg) 무게의 탄두를 탑재할 수 있을 것으로 예상되었다.

작업의 복잡성으로 인해 연구 그룹은 작업을 두 단계로 나누었다. 첫 번째 단계에서는 적 탄두를 파괴할 메커니즘과 다양한 위력에 대한 해당 메커니즘의 치사 반경을 조사했다. 표적 취약성 테스트와 탄두 강화의 실질적인 한계에 대한 테스트가 수행되어야 했기 때문에 이러한 값은 향후 2년 동안 적절하게 정의될 수 없을 것으로 여겨졌다. 여기에는 재진입체(RV) 취약성을 확인하기 위해 많은 비행 테스트를 수행해야 하는 요구 사항이 포함되었다. 가장 빠른 작전 가능 날짜는 1962년으로 예상되었다.

두 번째 단계에서는 1단계에서 결정된 요구 사항을 충족하도록 설계된 탄두가 개발될 예정이었다. 향후 2년 동안 이루어질 설계 개선 사항을 활용해야 하므로 특정 탄두 요구 사항을 확정해서는 안 된다고 믿어졌다. 상세한 탄두 설계를 1959년까지 연기하는 제안은 1957년 6월 말에 받아들여졌다.

동시에 제안된 퍼싱 미사일에 대한 관심이 높아졌고, 1958년 1월 해당 시스템을 위한 핵탄두를 논의하기 위한 회의가 열렸다. 작전 가능 시기는 1962년 7월로 계획되었으며 비행 테스트는 1960년 8월에 시작될 예정이었다. 로스앨러모스와 로렌스 방사선 연구소(현재의 로렌스 리버모어 국립 연구소) 모두 주어진 일정 내에 무게 및 위력 요구 사항을 충족하는 탄두 제작이 가능하다고 밝혔다. 퍼싱 탄두에 대한 타당성 조사 결과는 1958년 2월에 발표되었다.

군사 응용부(DMA)는 1958년 2월 리버모어가 1960년에서 1962년 사이에 작전 가능하도록 계획된 다수의 무기 프로그램을 진행하고 있다는 점에 우려를 표명했다. 그들은 리버모어의 업무량, 특히 폴라리스용 W47 탄두의 계획된 가속화 및 우선순위 증가에 대해 우려했으며, 따라서 나이키 제우스 탄두는 로스앨러모스에 배정되어야 한다고 믿었다. 나이키 제우스용 탄두 개발에 대한 공식 승인은 1958년 3월 3일에 접수되었다.

1958년 3월, 미니트맨 미사일에 대한 탄두 적용이 제안되었다. 300 lb (140 kg) 및 550 lb (250 kg) 탄두가 계획되었으며, 예상 작전 가능 시기는 1962년 중반이었다. 1958년 5월, 나이키 제우스가 제안한 것과 동일한 탄두를 사용하는 미니트맨 탄두 연구가 완료되었다. 한편 퍼싱의 경우 300 lb (140 kg)와 600 lb (270 kg)의 두 가지 탄두가 고려되었다. 300 lb (140 kg) 설계의 경우 지름 15 in (38 cm), 길이 40 in (100 cm)가 제안되었고, 더 무거운 탄두 설계의 경우 지름 18 in (46 cm), 길이 50 in (130 cm)가 제안되었다.

1958년 6월, DMA는 나이키 제우스, 미니트맨, 퍼싱 및 호피를 위해 단일 탄두를 개발할 것을 제안했다. 이 제안은 받아들여졌다. 이 "만능 탄두"에 대해 제안된 사양은 지름 12 ~ 14 in (30 ~ 36 cm), 길이 38 ~ 44 in (97 ~ 112 cm), 무게 350 lb (160 kg)였다.

1958년 동안 로스앨러모스는 하드택 I 작전에서 후보 핵탄두 설계를 테스트했다. 여기에는 토바코(Tobacco, 1958년 5월 30일, 11.6 kt), 세쿼이아(Sequoia, 1958년 7월 1일, 5.2 kt), 피소니아(Pisonia, 1958년 7월 17일, 255 kt) 실험이 포함되었다. 핵폭발 효과에 대한 미사일 부품 테스트는 캑터스(Cactus, 1958년 5월 5일, 18 kt) 실험에서 수행되었다. 퍼싱에 직접 적용할 수 있는 장치가 하드택에서 테스트되고 있었기 때문에, 고려 중인 두 탄두에 대한 연구 결과 발표는 테스트 이후로 연기하기로 결정되었다.

나이키 제우스 탄두의 군사적 특성은 1958년 7월에 발표되었다. 탄두는 견고하고 신뢰할 수 있으며 설계가 단순해야 하고, 테스트, 검사, 보관 및 취급이 쉬워야 하며, 인적 오류 가능성을 최소화하도록 설계되어야 하고, 최소한의 운영 테스트 및 유지 보수가 필요해야 했다. 탄두는 경계 태세 미사일에 장전된 상태로 최소 4년 동안 경계 상태를 유지할 수 있어야 하며, 15초 이내에 발사 준비가 완료되어야 했다.

1958년 8월, 샌디아는 1961년 말 작전 가능 날짜에 맞춰 네 가지 시스템 요구 사항을 모두 충족하는 탄두를 제공할 수 있는지 질문을 받았다. 샌디아는 이제 XW-50이라는 이름이 지정된 나이키 제우스 탄두의 전기 시스템 설계를 담당했다. 이 적용은 나이키 제우스 내부의 공간 제약으로 인해 부품의 극도 소형화를 요구했으며, 폭발적으로 작동하는 장치를 사용하는 병렬 설계가 시작되었다. 9월에 샌디아는 탄두의 전기 시스템이 W47 폴라리스 탄두 및 여러 ICBM에 사용되는 W49 탄두와 유사할 것이라고 보고했다.

1958년 10월, 로스앨러모스와 샌디아는 앨버커키 운영 사무소에 서한을 보내 네 가지 시스템 모두를 위한 탄두가 가능하다고 밝혔다. 퍼싱 역할에서 현재 650 lb (290 kg)의 무거운 탄두는 W47 탄두의 재작업으로 제공되고, 350 lb (160 kg) 탄두는 XW-50으로 제공될 예정이었다. 1958년 12월, 나이키 제우스가 최대 400 lb (180 kg)의 탄두를 수용할 수 있을 것으로 판단되어 탄두 무게를 늘릴 것을 제안했다. 그 후 공군은 미니트맨을 위해 W56과 같은 다른 탄두를 검토하기로 결정했고, 호피 적용은 중단되었다.

1959년 6월 중순, XW-50의 핵 설계가 검토되었고, 6월 말 AEC는 퍼싱용 핵탄두 개발을 진행하도록 승인받았다. 퍼싱 역할의 경우 XW-50에 대해 더 이상의 핵실험이 필요하지 않으며 1963년 1월에 탄두를 사용할 수 있을 것으로 믿어졌다.

한편 샌디아는 발사 장치를 연구하고 있었다. 나이키 제우스는 공중 폭발 신관과 자폭 기능이 필요했지만, 퍼싱은 공중 폭발을 위한 접촉 배제 기능이 있는 공중 및 지상 폭발 신관이 필요했지만 자폭 기능은 필요하지 않았다.

1960년 8월, 새로운 탄두 설계인 XW-50-X1이 진행 중이었고, 9월에 현장 사령부는 직경이 약간 증가하고 길이가 45 in (110 cm)로 증가했음에도 불구하고 XW-50 및 XW-50-X1의 설계가 수용 가능하다고 샌디아에 통보했다.

XW-50-X1 탄두의 생산은 1961년 6월에 승인되었다. 지름 14 in (36 cm), 장착 플랜지 지름 15+3/8 in (39 cm), 길이 44 in (110 cm), 무게 412 lb (187 kg)였다.

1962년 7월, 샌디아는 퍼싱용 탄두에 허가 조치 링크(PAL) 시스템을 통합하는 연구를 완료했다. 사용 가능한 공간이 제한적이었기 때문에 PAL을 장착하려면 자폭 시스템을 제거해야 했다. 이 때문에 군에서는 두 가지 다른 탄두 Mod를 제공하기로 결정했다. 나이키 제우스용 W50 Mod 0과 퍼싱용 W50 Mod 1이다. 그러나 나이키 제우스가 취소됨에 따라 W50-0의 생산은 승인되지 않았다.

다가오는 테스트 시리즈를 위해 발사 세트를 전환해야 했기 때문에 W50-1의 생산은 1963년 3월까지 지연되었다. 도미닉 작전에서 XW-50-X1의 무기 개발 테스트에는 어도비와 애즈텍이 포함되었다. 이 탄두는 또한 피시볼 작전의 여러 무기 효과 테스트에도 사용되었는데, 체크메이트, 블루길 트리플 프라임, 킹피시 등이 있다.

초기 생산은 1963년 3월에 달성되었다. 최종 탄두는 약간 과체중이었지만 국방부에서는 허용 가능한 것으로 간주했다. 생산은 1965년 12월까지 계속되어 280발의 탄두가 생산되었다. 어느 시점에 W50 Mod 2 탄두가 개발되었다. W50-1 탄두는 1973년 4월부터 퇴역하기 시작하여 1978년에 마지막 W50-1 탄두가 서비스에서 제거되었다. 마지막 W50-2 탄두는 1991년 4월에 퇴역했다.

 설계 
W50은 2단계, 가스 증폭, 외부 기폭 설계였다. 탄두 본체는 지름 14 in (36 cm), 장착 플랜지 지름 15+3/8 in (39 cm), 길이 44 in (110 cm), 무게 412 lb (187 kg)였다. 장착 플랜지는 알루미늄으로 제작되었으며 강철 탄두 케이스 위에 열박음(shrunk-fit)되었다. 증폭 가스통은 탄두 씰을 뜯지 않고 교체할 수 있도록 압력 커버 외부에 장착되었다. 탄두 전기 시스템에는 두 개의 중성자 발생기가 포함되어 있었다.

W50Y1, W50Y2, W50Y3로 알려진 세 가지 위력 파생형이 생산되었으며, 위력은 각각 60, 200, 400 킬로톤이었다. W50Y1과 W50Y3은 때때로 각각 40 및 440 킬로톤의 위력을 가진 것으로 알려져 있다. 200 킬로톤 버전의 탄두는 나이키 제우스용이었지만, 1991년까지 퍼싱 1a에서 사용되었다.

W50에는 강화된 기폭 안전 시스템과 둔감성 폭약이 없었다.

도미닉 애즈텍에서 테스트된 XW-50-X1 탄두는 구형 2차 단계를 사용했는데, 이는 1962년 문서에서 다음과 같이 기술되어 있다.

발사 후 관성 신관은 퍼싱 2단으로부터 전력을 공급받았다. 이는 2단 분리 전에 일련의 배터리를 작동시켰다. 미사일이 궤도에 있고 엔진 차단 후 300 밀리초 이내에 2단 분리가 발생하면 일련의 열전지 점화 회로가 활성화되었다. 열전지는 재진입 직전에 점화되었으며, 0.5g의 감속이 감지되면 신관이 활성화되고 탄두 무장 기능이 수행되었다.

연구원 척 핸슨(Chuck Hansen)에 따르면, W50의 2차 단계는 W78 미니트맨 III 탄두에도 사용되었다. W78은 335 ~ 350 킬로톤의 위력을 가진 것으로 추정되며 미국 핵 비축량에 남아 있다.

 각주 

분류:핵탄두
분류:수소폭탄
분류:미국의 핵무기
분류:1960년대 도입된 군사 장비