沙皇炸彈（俄語：Царь-бомба），型號為RDS-220氫彈，代號為「伊凡」（Иван，Ivan），是在冷戰時期由蘇聯所製造的實驗氫彈，總共製造了兩枚。「沙皇炸彈」之名即意謂着它是「炸彈之王」，因為它是人類至今所製造過所有種類的炸彈中，體積，重量和威力上均為最強大的炸彈。



沙皇炸彈諸元
彈體總重量；27公噸。
彈體總長度：8公尺。
彈體總直徑：2公尺。
試爆日期與時間：1961年10月30日早上11時32分（莫斯科時間）。
試爆地區：北冰洋新地島群島西岸，米圖西喀灣（Mityushikha Bay），鄰近蘇闊諾斯岬（Cape Sukhoy Nos）與D-2測試場（test field D-2）。

試爆地點：北緯73.85°，東經54.50°。
試爆方式：傘降式空投。
釋放高度：10,500m的高空。
引爆秒差：188秒。
引爆高度：4,200m的高度。
引爆方式：經由氣壓感測器感測到設定高度時自動引爆。

         它的爆炸當量（yield）本來相當於1億噸的TNT炸藥，不過蘇聯當局憂心試爆後的核子落塵對環境的嚴重影響導致內政難題與外交風波，因此將核彈縮減為5000萬噸的爆炸威力。

         儘管被刪減了一半的威力，沙皇炸彈的威力依舊是第二次世界大戰末期投擲於廣島的原子彈的3846倍。雖然蘇聯成功完成試爆，沙皇炸彈仍然從未列入現役武器，蘇聯軍方僅僅想要利用沙皇炸彈作為蘇聯在軍力上的象徵與展示。

         代號車里雅賓斯克-70（1991年後開放並更名為「斯涅任斯克」）是當初蘇聯兩大核武研發機構所在的城市之一，其中現在的「全俄羅斯物理技術科學研究中心-聯邦核子中心」提出研發建造特大號核武之後，蘇聯當時的總書記兼部長會議主席赫魯雪夫就在1961年7月10日批准了該項計劃。不過他同時也要求在同年十月底左右完成試爆，剛好是第22屆蘇共黨代會會期，赫魯雪夫可以試爆的成功來鞏固自己在蘇共黨中央的地位。

         沙皇炸彈的「沙皇」兩個字其實來自於其他兩個類似的俄羅斯大玩意兒；一個是沙皇鐘（Tsar Kolokol），全世界最大的青銅鐘；另外一個是全世界最大的榴彈砲（也是青銅製），沙皇砲（Tsar Pushka）。看在這麼大的噸位與威力上，西方世界就稱之為「沙皇炸彈」。意思是只要冠上沙皇二字，就甚麼 都大..有趣的是，蘇俄也接受了這個稱號。


俄羅斯大玩意兒一是沙皇鐘。

「Царь–колокол」在俄羅斯語中是「鐘王」的意思。沙皇鐘是世界最大的鐘。重量達216噸，高6.14米，直徑6.6米。在1737年，沙皇鐘遭遇大火，一部分被破壞，從此無法再發出聲音。


克里姆林宮展示的沙皇砲與其砲彈，砲架上有著獅頭雕刻。


沙皇砲的側面照.. 目前沙皇炮與沙皇鐘為鄰，放在克里姆林宮的廣場上。

         如上所言，蘇聯軍方並沒有將這枚「皇帝老子」用在戰場上的打算，蘇聯軍方認為除了藉由建造完成以及威力釋放後的結果達成對西方世界的震嚇之外，實際上對於這枚大傢伙要如何運用才是最傷腦筋的事，因為它太大且丟不遠，Tu-95轟炸機雖然能夠攜帶這個大傢伙飛上天，然後再找個地方重演一次「大爆炸」事件；問題是轟炸機就因攜帶這個大傢伙而飛不遠，也容易被擊落，所以只建造了一枚實彈作為全世界最大也最單調的「煙火秀」與一枚作為研究與備用的啞彈。

         1961年8月13日，一個不管是在迷信上甚至在歷史上都是一個不吉利的日子，柏林圍牆在史達林生前授意與赫魯雪夫的支持下開始建造，冷戰中東西方又一次的對峙與緊張開始產生；同時法國在一年前2月13日藉由在撒哈拉沙漠「藍色跳鼠」（Gerboise Bleue）試爆任務的成功而成為歐洲第二個(全世界第四個)國家級核武俱樂部的會員。

        在一觸即發僵持與緊繃的局勢裡，蘇俄以核試爆對世界發聲，表示蘇聯仍然不是可以輕忽的對象；然而其後三年蘇聯卻一次核武試爆都沒有舉行過，但這並非蘇聯學到什麼教訓或者因這次試爆而導致蘇聯公民大量傷亡，而是因為隔年的10月14日，蘇聯與西方世界爆發了更嚴重的對峙，就是古巴飛彈危機。

爆炸過程與結果
         沙皇炸彈是一種具備三階段性爆炸的氫彈武器，雖然說它的爆炸威力被削減為5000萬噸，但是仍然相等於二戰中所有使用的炸彈總量十倍。它的第一階段的起爆以核分裂為準，然後壓縮程序變成核融合；大部分的氫彈都是利用第一階段所產生的能量壓縮成倍增的核融合階段，也就是從裂變引發聚變，聚變釋放出的中子誘發出更劇烈的裂變；沙皇炸彈的威力在這一點上成功地表現出來。
        理論上只要三個階段全部完成就能夠釋放出100百萬噸的威力，不過經過俄方物理學家的計算與評估後，假設沙皇炸彈在英格蘭中部發威，尤其為了造成大規模地面破壞效果而以低空方式引爆，其引爆後含有放射物質的落塵也會輕易地影響到華沙公約組織國家；如果在當時的西德上空引爆，致命的落塵更是影響到蘇聯的邊界地區。

        為了以落塵，原來包覆融合蕊用的鈾238被換成鉛，這樣也就能將融合反應中，擴大進行裂變反應的鈾原子與中子的速度。在融合階段中的中子加速裂變的過程也就被終止，因此全部的能量中大約97%來自於核融合方式；後來的試爆也都比照這個方式，以避免無法預期與控制的落塵造成鄰近或偏遠地區以及國家的嚴重影響。

       附帶一提的是由於原子核中蘊藏巨大的能量，所以原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨着能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，叫核分裂，比如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變化為重的原子核，就是核融合，像是太陽發光發熱的能量來源。相比核分裂，核融合幾乎不會帶來放射性污染等環境問題，而且其原料可直接取自海水中的氘，來源幾乎取之不盡，是理想的能源方式。目前人類已經可以實現不受控制的核融合，主要如氫彈的爆炸。

 

50百萬噸當量等於2.1×10^17焦耳，據說在裂變與融合大約39納秒（nanosecond）過程中釋放出5.4×10^24瓦的能量，相當於同時期太陽1%的能量。如果用每立方公分1.654g的TNT炸藥來排列，50百萬噸的炸藥相當於30,230,000立方公尺的體積（1,067,000,000立方呎），這個立方體的邊長大約是300公尺。

結果
         一開始美方估計爆炸當量是5700萬噸，但是從1991年起俄羅斯的資料宣稱只有5000萬噸；赫魯雪夫倒是在對蘇共大會演講的紀錄片當中「恫嚇」西方這一次試爆有一億噸TNT的威力（這是原來的威力）。

 

爆炸當時所產生的火球直徑就長達4600公尺，遠超過引爆的高度，所以火球很快地就席捲了大地；之後又幾乎擴散到剛剛轟炸機投擲的高度，而且將近1000公里外的地方都還看的到。爆炸後的蕈狀雲寬達將近40公里，高達60公里，比珠穆朗瑪峰還高7倍多；爆炸產生的熱風甚至可以讓遠在170公里以外的人受到3級灼傷，爆炸的閃光還能造成220公里以外的眼睛劇痛與灼傷，甚至造成白內障以及失明。

 

整個爆炸連芬蘭都能發現和感覺到，並造成當地房屋的玻璃破碎；爆炸所產生的暴風壓力就高達每平方吋300磅，足足吹送了將近1000公里的範圍。雖然這一次試爆是在空中試爆，但是往地球傳送的震波被美國地質調查儀偵測到引起黎克特制5~5.25級的地震。

 

距離測試地點55公里外的塞佛尼殖墾地（Severny settlement）中所有木造或磚造的房屋全毀；數百公里內的木造房屋均全毀，只有磚造或石造房屋殘留，但是都沒有門窗與屋頂；爆炸後的電磁脈衝波（EMP;Electromagnetic pulse）足足造成了一個小時的無線電通訊空窗期；爆炸後所引發的大氣擾動（atmospheric disturbance）環繞了地球三次。


沙皇炸彈的試爆地點


新地島地圖

比較
         新地島的試爆是全世界所有爆炸事件中規模排名第二的，希克蘇魯伯隕石坑才是第一名，規模相當於100萬億噸黃色炸藥（1014TNT當量），爆炸的結果就是導致白堊紀-第三紀滅絕事件的發生。
         至於前面提到的通古斯加事件，這一次的試爆又比它規模大了將近三倍（通古斯加事件的爆炸威力相當於10～15百萬噸）；至於撞擊在美國亞利桑那州的巴林傑隕石坑的威力大約是2.5百萬噸，相當於120顆丟在長崎的胖子原子彈，或者是172顆砸在廣島的小男孩原子彈，所以規模排名第四。


紅色外圈是沙皇炸彈發威的範圍，爆炸的火球直徑就長達4.6公里；中間粉紅色的小圈圈是在長崎爆炸的胖子原子彈。

附記
         執行這一次試爆任務的飛機是一架從駐科拉半島基地的Tu-95轟炸機V型（特製機種，目前展覽於俄羅斯中央空軍博物館），由安德烈·杜爾諾夫柴夫少校（Major Andrei E. Durnovtsev）駕駛，杜爾諾夫柴夫少校於任務結束後馬上就地升任中校，並且獲頒蘇聯英雄勳章（Герой Советского Союза）一枚。
；另外伴隨一架Tu-16獾式噴射轟炸機作為觀測機，負責將試爆的畫面以圖片與影像紀錄下來，同時將爆炸時的空氣作樣本收集。



        TU-95雖然很大，但沙皇炸彈更龐大，所以還是裝不下沙皇炸彈！

因此該架Tu-95任務機必須將機體內的燃油槽與機腹炸彈艙門移除才能執行任務。（反正在自己家裏投擲，又不是去美國，根本不需要過多的燃油；這也就是沙皇炸彈無法服役實戰化的主要原因）。 
 

最後一個需要解決的大條問題就是試爆人員的安全考量：TU-95的速度太慢了！因為沙皇炸彈爆炸威力實在太大了！理論上，投擲炸彈的TU-95應該也會瞬間被沙皇炸彈摧毀。（PS：安全範圍是45公里）
怎麼辦呢？難不成把TU-95的性能提昇至倍音速嗎？TU-95是螺旋槳飛機，超音速以不可能，倍音速根本是癡人說夢！         
        

山不轉路轉，辦法是人想出來的，如果不能增加飛機落跑的速度，那麼為何不減緩沙皇炸彈爆炸的速度呢(這就是策略思考，大家要學起來)？

因此沙皇炸彈特別加裝一副重達800kg的減速傘，以延遲炸彈釋放墜落後的時間與速度（釋放後到起爆時差為188秒），也好讓任務機Tu-95轟炸機V型與觀測機Tu-16獾式噴射轟炸機能夠落跑到距離原爆點45km以外的安全範圍。





有圖有真相，重達800kg的減速傘

 

執行任務的兩架轟炸機均塗裝含有特殊材質的白色無反光塗料（如上圖，西方情報單位推測為含矽陶土的塗料）以避免試爆的高溫造成人員或任務機的損傷。

         後來赫魯雪夫在聯合國大會被問及關於新地島試爆的事情時，趁機藉着俄國諺語以標準的俄式蠻幹風格，大聲地在會場中咆哮，「也不看看你現在的老娘是誰？？」（Show somebody Kuzka's mother!，「誰才是老大？！」的意思），因此沙皇炸彈在俄羅斯也有「Кузькина мать」（Kuzka's mother）的綽號。

赫魯雪夫在合國大會會場中大聲地咆哮:誰才是老大！
         

當初前蘇聯在車里雅賓斯克-70（今斯涅任斯克）製造了一共兩枚沙皇炸彈，僅試爆一枚之後，另外一枚作為研究以及備用用途。目前啞彈已經被移轉到沙洛夫市的「俄羅斯核武博物館」（Russian Nuclear Weapons Museum）中展示。

展示於沙洛夫市的沙皇炸彈的啞彈

     這一次的核彈設計有功人員名單當中，有一個名字成為1975年諾貝爾和平獎的得主，安德烈·德米特裡耶維奇·薩哈羅夫（姓氏也譯作沙卡洛夫）。沙卡洛夫儘管享有蘇聯氫彈之父的美譽，但是在這一次成功試爆後，以反對核武的言論最終成為蘇聯當局眼中的「異議份子」。
蘇聯氫彈之父安德烈，最終成為蘇聯當局眼中的「異議份子」。