W71 (핵탄두)

W71 핵탄두는 미국 캘리포니아의 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 개발된 미국의 열핵탄두이다. 1970년대에 미국이 잠시 배치했던 탄도탄 요격 미사일(ABM) 방어 시스템인 세이프가드 프로그램의 구성 요소인 LIM-49A 스파르탄 미사일에 탑재되었다.

W71 탄두는 발사 지점에서 최대 720 km 떨어진 장거리에서 적의 탄두를 요격하도록 설계되었다. 요격은 공기가 거의 없는 지구 저궤도에 해당하는 높은 고도에서 이루어졌다. 이러한 고도에서는 핵폭발로 발생하는 엑스선이 약 16 km 거리 내의 적 재진입체를 파괴할 수 있었는데, 이는 치사 거리가 1,000 ft (300 m) 미만이었던 초기 설계보다 미사일을 훨씬 덜 정밀하게 유도해도 됨을 의미했다.

W71 탄두의 위력은 약 5 메가톤이었다. 탄두 패키지는 대략 원통형으로 지름 42 in (1.1 m), 길이 101 in (2.6 m)였다. 전체 탄두의 무게는 약 2,850 lb (1,290 kg)였다.

W71은 엄청난 양의 엑스선을 생성하기 때문에 2차 열핵 단계에서 상당한 노력이 필요했으며, 핵분열 생성물과 잔해물이 레이더 시스템에 미치는 효과를 줄이기 위해 핵분열 출력과 잔해물을 최소화해야 했다.

 설계 
W71 설계는 1963년 부분적 핵실험 금지 조약 이전에 수행된 초기 고고도 핵실험 연구의 결과로 1960년대 중반에 등장했다. 특히 1962년 피시볼 작전과 같은 여러 실험에서 이전에는 잘 이해되지 않았거나 과소평가되었던 수많은 효과가 입증되었다. 그중 하나는 폭발 중 생성되는 엑스선의 거동이었다. 저고도에서는 엑스선이 수십 미터 이내의 대기와 반응하는 경향이 있었다. 상호작용할 대기가 없는 고고도에서는 엑스선의 평균 자유 행로가 수십 킬로미터에 달할 수 있었다.

이는 적의 핵 재진입체(RV)가 목표물로부터 멀리 떨어져 있을 때 공격할 수 있는 새로운 방법을 제시했다. 탄두의 최외곽 층에 부딪힌 엑스선은 얇은 물질 층을 급격히 가열하여 충격파를 발생시키고, 이로 인해 RV 외부의 열 차폐 물질이 분리되거나 벗겨질 수 있다. 그러면 RV는 재진입 중에 파괴된다. 이 공격의 주요 장점은 30 km에 달하는 장거리에서 이루어진다는 점이며, 이는 탄두와 이를 동반하는 다양한 레이더 기만체 및 파편을 포함하는 위협 튜브의 대부분을 커버한다. 이전에는 ABM이 중성자 가열을 통해 탄두를 손상시키기 위해 탄두의 800 ft (240 m) 이내로 접근해야 했는데, 이는 일반적으로 너비가 최소 1km, 길이가 약 10km인 위협 튜브 내에서 탄두를 찾아내는 데 심각한 문제를 야기했다.

벨(Bell) 연구소는 1965년 3월 사거리 연장 역할을 위해 초기 LIM-49 나이키 제우스 미사일의 개조를 시작하는 계약을 체결했다. 그 결과물은 제우스 EX 또는 DM-15X2로, 원래 제우스의 1단 로켓을 2단으로 사용하고 새로운 1단 로켓을 사용하여 사거리를 훨씬 늘렸다. 이 설계는 1967년 1월에 스파르탄으로 이름이 바뀌었으며 원래의 LIM-49 명칭은 유지했다. 새로운 미사일의 실험은 1970년 4월에 초기 나이키 제우스 시스템을 테스트하기 위해 설립된 콰잘레인 미사일 사격장의 일부인 멕 섬(Meck Island)에서 시작되었다. 시스템을 신속하게 배치해야 할 필요성 때문에 팀은 원래 테스트 항목을 생산 모델로 설계하는 '한 번에 제대로 하자'라는 접근 방식을 취했다.

스파르탄용 탄두는 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)가 플라우셰어 작전의 이전 경험을 바탕으로 설계했다. 고고도 핵폭발은 상당한 양의 전자 노이즈와 넓은 지역의 레이더를 멀게 하는 '핵 블랙아웃'이라는 효과를 생성하는 단점이 있다. 이러한 효과 중 일부는 폭발 시 방출되는 핵분열 파편 때문이므로 이러한 효과를 줄이기 위해 설계하는데 주의를 기울였다. 플라우셰어 프로젝트는 이전에 장수명 방사성 핵종 생성을 최소화해야 하는 민간 용도로 핵폭발을 사용하려는 노력의 일환으로 이러한 깨끗한 폭탄 설계를 탐구했었다.

엑스선 생성을 극대화하기 위해 W71은 일반적인 감손 우라늄이나 납 대신 금 탬퍼를 사용한 것으로 보고되었다. 탬퍼는 일반적으로 1차가 폭발하여 2차를 트리거하는 동안 폭탄 케이싱 내에서 엑스선 에너지를 포착하는 주된 목적을 수행한다. 이 목적을 위해 거의 모든 원자 번호가 높은 금속이 작동하며, 2차에서 방출된 중성자가 이 물질에서 핵분열을 일으켜 전체 폭발 방출에 상당한 양의 에너지를 추가하기 때문에 감손 우라늄이 자주 사용된다. 이 경우 폭발 에너지의 증가는 그 에너지를 전달할 대기가 거의 또는 전혀 없으므로 효과가 없으며, 따라서 이 반응은 가치가 거의 없다. 금의 사용은 엑스선에 대한 투명도를 조정하기 위한 것일 수 있다. W71의 잠재적 해체에 관한 의회 증언에서 에너지부 관리는 이 탄두를 금광이라고 묘사했다.

2008년 미국 에너지부는 W71의 방사선 케이스에 토륨 금속이 포함되어 있다는 사실을 기밀 해제했다.

 치명성 
좋은 조건에서 W71 탄두는 최대 30 mi (48 km)의 대기권 밖 치사 반경을 가졌으나, 나중에 탄두에 대해서는 12 mi (19 km), 강화된 탄두에 대해서는 4 mi (6.4 km)에 불과하다고 언급되었다.

 생산 및 운용 이력 
1974년에서 1975년 사이에 30~39발이 생산되었다. 이 무기는 1975년에 배치되었으나 같은 해에 퇴역했고, 탄두는 1992년 해체될 때까지 보관되었다. W71, 스파르탄 및 세이프가드 프로그램 전체의 짧은 수명은 부분적으로 소련의 공격용 MIRV(다중 독립 목표 재진입체) 탄두 개발로 인해 크게 쓸모가 없어졌기 때문인 것으로 여겨진다. MRV와 달리 MIRV는 우주에 도착하면 각 탄두 사이에 상당한 간격을 만들 수 있으므로 각 MIRV 탄두를 요격하려면 최소 약 하나의 스파르탄 미사일 발사가 필요하다. 스파르탄과 적 ICBM의 비용이 거의 같았기 때문에 적은 핵무기에 MIRV 탄두를 장착한 ICBM을 추가함으로써 ABM 시스템을 압도할 수 있었다.

 그로멧 캐니킨 실험 

W71 실험 이전에 1969년 맨드릴 작전의 밀로우라는 보정 실험이 수행되었다. 당시 미국 상원의원 마이크 그라벨과 초기 그린피스 등의 정치적 및 압력 단체가 두 실험, 특히 전 위력 W71 실험에 반대했지만 대법원의 판결로 실험 샷이 승인되었고, W71 프로토타입은 1971년 11월 6일 알래스카 앞바다 알류샨 열도의 암치트카섬에서 열린 세계 최대 지하 핵실험인 그로멧 작전의 캐니킨(Cannikin) 프로젝트에서 성공적으로 테스트되었다.

W71은 인공적으로 만든 지름 16 m의 동굴 속으로 지름 2.3 m의 시추공을 통해 6,150 ft (1,870 m) 아래로 내려졌다. 길이 80m의 계측 시스템이 폭발을 모니터링했다. 전 위력 실험은 1971년 11월 6일 현지 시간 오전 11시에 수행되었으며 시추공에서 610 m 떨어진 곳에서 4.6 m 이상의 수직 지반 운동을 일으켰는데, 이는 7.0의 지진에 해당한다. 이틀 후 폭 1.6 km, 깊이 12 m의 분화구가 형성되었다.

 각주 

 외부 링크 
 nuclearweaponarchive.org의 미국 핵무기 목록
 nuclearweaponarchive.org의 스파르탄 탄두 이미지
 Globalsecurity.org의 W71 탄두 정보
 타임지, 암치트카에서의 2라운드

분류:핵탄두
분류:수소폭탄
분류:미국의 핵무기
분류:1970년대 도입된 군사 장비