Little Boy es el nombre del tipo de bomba atómica utilizada en el bombardeo de la ciudad japonesa de Hiroshima el 6 de agosto de 1945 durante la Segunda Guerra Mundial , convirtiéndose en la primera arma nuclear utilizada en un conflicto bélico. La bomba fue lanzada desde el Boeing B-29 Superfortress Enola Gay pilotado por el coronel Paul W. Tibbets Jr. , comandante del 509th Composite Group , y el capitán Robert A. Lewis . Explotó con una energía de aproximadamente 15 kilotones de TNT (63 TJ ) y tuvo un radio de explosión de aproximadamente 1,3 kilómetros lo que provocó una muerte generalizada en toda la ciudad. El bombardeo de Hiroshima fue la segunda explosión nuclear de la historia, después de la prueba nuclear Trinity .
Little Boy fue desarrollado por el grupo del teniente comandante Francis Birch en el Laboratorio de Los Álamos del Proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial, una reelaboración de su bomba nuclear abandonada Thin Man . Al igual que Thin Man, era un arma de fisión tipo pistola . Derivaba su poder explosivo de la fisión nuclear del uranio-235 , mientras que Thin Man se basaba en la fisión del plutonio-239 . La fisión se lograba disparando un cilindro hueco (la "bala") sobre un cilindro sólido del mismo material (el "objetivo") por medio de una carga de pólvora propulsora de nitrocelulosa . Little Boy contenía 64 kilogramos (141 libras) de uranio altamente enriquecido , aunque menos de un kilogramo sufrió fisión nuclear. Sus componentes se fabricaron en tres plantas diferentes para que nadie tuviera una copia del diseño completo. A diferencia del diseño de implosión, que requería una coordinación sofisticada de cargas explosivas con forma, el diseño tipo pistola se consideró casi seguro que funcionaría, por lo que nunca se probó antes de su primer uso en Hiroshima.
Después de la guerra se construyeron numerosos componentes para otras bombas Little Boy. En 1950, solo se habían fabricado cinco bombas completas, que se retiraron del mercado en noviembre de 1950.
Hay dos versiones principales de cómo las primeras bombas atómicas obtuvieron sus nombres. El físico Robert Serber , del Laboratorio Los Alamos y del Proyecto Alberta , afirmó, muchas décadas después del hecho, que había nombrado los dos primeros diseños de bombas atómicas durante la Segunda Guerra Mundial basándose en sus formas: Thin Man y Fat Man . El "Thin Man" era un dispositivo largo y delgado, y su nombre provenía de la novela policial de Dashiell Hammett y la serie de películas sobre The Thin Man . El "Fat Man" era redondo y gordo, por lo que recibió su nombre en honor a Kasper Gutman, un personaje rotundo de la novela de Hammett de 1930 El halcón maltés , interpretado por Sydney Greenstreet en la versión cinematográfica de 1941. Otros nombraron a Little Boy como una alusión a Thin Man, ya que se basaba en su diseño. [1] [2] También se lo conocía a veces como el diseño de bomba nuclear "Mark I", con "Mark II" haciendo referencia al abandonado Thin Man, y "Mark III" al "Fat Man". [3]
En septiembre de 1945, otro físico del Proyecto Alberta, Norman F. Ramsey , afirmó en su breve "Historia del Proyecto A" que los primeros diseños de formas de prueba balística de bombas fueron denominados "Thin Man" y "Fat Man" por (no especificados) " representantes de la Fuerza Aérea " por "razones de seguridad", de modo que sus comunicaciones por teléfono sonaban "como si estuvieran modificando un avión para transportar a Roosevelt (el Hombre Delgado) y Churchill (el Hombre Gordo)", en lugar de modificar los B-29 para transportar las dos formas de bomba atómica como parte del Proyecto Silverplate en el otoño de 1943. [4] [5]
Otra explicación de los nombres, extraída de una historia clasificada de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos sobre el Proyecto Silverplate de la década de 1950, implica una posible reconciliación de las dos versiones: que los términos "Thin Man" y "Fat Man" fueron desarrollados por primera vez por alguien en o desde Los Álamos (es decir, Serber), pero fueron adoptados conscientemente por los oficiales de Silverplate cuando estaban adoptando sus propios nombres en clave para su propio proyecto (incluido "Silverplate"). Como Silverplate implicaba modificar los B-29 con un propósito secreto, el uso deliberado de nombres en clave que se alinearan con la modificación de vehículos para Roosevelt y Churchill serviría bien a sus necesidades. [6]
Debido a su aparente simplicidad, el diseño de armas nucleares tipo cañón fue el primer enfoque adoptado por los científicos que trabajaban en el diseño de bombas durante el Proyecto Manhattan . En 1942, todavía no se sabía cuál de las dos vías de materiales fisionables que se estaban siguiendo simultáneamente (uranio-235 o plutonio-239 ) sería exitosa, o si existían diferencias significativas entre los dos combustibles que afectarían el trabajo de diseño. La coordinación con científicos británicos en mayo de 1942 convenció a los científicos estadounidenses, liderados por J. Robert Oppenheimer , de que la bomba atómica no sería difícil de diseñar y que la dificultad radicaría únicamente en la producción de combustible. Los primeros cálculos realizados en el verano de 1942 por los físicos teóricos que trabajaban en el proyecto reforzaron la idea de que un cañón de artillería ordinario sería capaz de impartir suficiente velocidad al proyectil de material fisionable. [7]
En los primeros años del proyecto se estudiaron varios diseños de armas diferentes, incluido el ensamblaje autocatalítico, una versión naciente de implosión y diseños de armas alternativos (por ejemplo, utilizando explosivos de alta potencia como propulsor o creando un "cañón doble" con dos proyectiles), mientras se construían las instalaciones para fabricar material fisible. La creencia de que el diseño del cañón sería una tarea de ingeniería fácil una vez que se dispusiera de combustible llevó a una sensación de optimismo en Los Álamos, aunque Oppenheimer estableció un pequeño grupo de investigación para estudiar la implosión como alternativa a principios de 1943. [8] En marzo de 1943 se estableció un programa completo de municiones para el desarrollo del diseño de armas, con la experiencia proporcionada por EL Rose, un experimentado diseñador e ingeniero de armas. Se comenzó a trabajar para estudiar las propiedades de los cañones, la balística interna y externa y los manipuladores de las armas de fuego. Oppenheimer dirigió algunos aspectos del proyecto y le dijo a Rose que "en este momento [mayo de 1945] nuestras estimaciones están tan mal fundamentadas que creo que es mejor que yo asuma la responsabilidad de presentarlas". Pronto delegó el trabajo al capitán naval William Sterling Parsons , quien, junto con Ed McMillan , Charles Critchfield y Joseph Hirschfelder , sería responsable de llevar la teoría a la práctica. [9]
La preocupación de que las impurezas del plutonio generado en el reactor hicieran más probable la predetonación hizo que gran parte del trabajo de diseño del cañón se centrara en el cañón de plutonio. Para lograr altas velocidades de proyectil, el cañón de plutonio tenía 5,2 m de largo y un diámetro estrecho (lo que sugiere su nombre en código, Thin Man), lo que creaba considerables dificultades para su balística al caer desde un avión y colocarlo en el compartimento de bombas de un B-29. [10]
En la primavera de 1944, Emilio G. Segrè y su grupo P-5 en Los Álamos recibieron las primeras muestras de plutonio producido a partir de un reactor nuclear, el reactor de grafito X-10 en Clinton Engineer Works en Oak Ridge, Tennessee . Al analizarlo, descubrieron que la presencia del isótopo plutonio-240 (Pu-240) elevaba la tasa de fisión espontánea del plutonio a una cantidad inaceptable. Los análisis anteriores de plutonio se habían realizado a partir de muestras creadas por ciclotrones y no tenían tanta cantidad del isótopo contaminante. Si el plutonio generado en reactores se utilizara en un diseño tipo cañón, concluyeron, predetonaría , lo que haría que el arma se autodestruyera antes de alcanzar las condiciones para una explosión a gran escala. [11]
Como consecuencia del descubrimiento del problema de la contaminación por Pu-240, en julio de 1944 casi toda la investigación en Los Álamos se reorientó hacia el arma de plutonio de tipo implosión , y el laboratorio se reorganizó por completo en torno al problema de la implosión. El trabajo sobre el arma de tipo cañón continuó bajo la División de Artillería (O) de Person, para su uso exclusivo con uranio altamente enriquecido como combustible. Todo el trabajo de diseño, desarrollo y técnico en Los Álamos se consolidó bajo el grupo del teniente comandante Francis Birch . [12]
A diferencia del arma nuclear de implosión de plutonio y del arma de fisión de tipo cañón de plutonio, el arma de tipo cañón de uranio era mucho más sencilla de diseñar. Como ya no se necesitaba un cañón de alta velocidad, la longitud total del cañón del cañón podía reducirse drásticamente, lo que permitía que el arma encajara en el compartimento de bombas de un B-29 sin dificultad. Aunque no era un uso óptimo del material fisionable en comparación con el diseño de implosión, se consideraba un arma casi garantizada. [2]
Las especificaciones de diseño se completaron en febrero de 1945 y se firmaron contratos para construir los componentes. Se utilizaron tres plantas diferentes para que nadie tuviera una copia del diseño completo. El cañón y la recámara fueron fabricados por la Naval Gun Factory en Washington, DC; la caja del objetivo y algunos otros componentes por la Naval Ordnance Plant en Center Line, Michigan ; y el carenado de cola y los soportes de montaje por la Expert Tool and Die Company en Detroit, Michigan . [13] La bomba, excepto la carga útil de uranio, estuvo lista a principios de mayo de 1945. [14] El ingeniero del distrito de Manhattan Kenneth Nichols esperaba que el 1 de mayo de 1945 tuviera uranio enriquecido "para un arma antes del 1 de agosto y una segunda en algún momento de diciembre", asumiendo que la segunda arma sería un tipo de cañón; se consideró el diseño de una bomba de implosión para uranio enriquecido, y esto aumentaría la tasa de producción. [15] El proyectil de uranio enriquecido se completó el 15 de junio, y el objetivo se completó el 24 de julio. [16] Los preensamblajes del objetivo y la bomba (bombas parcialmente ensambladas sin los componentes fisionables) salieron del Astillero Naval de Hunters Point , California, el 16 de julio a bordo del crucero pesado USS Indianapolis , y llegaron el 26 de julio. [17] Los insertos del objetivo fueron enviados por aire el 30 de julio. [16]
Aunque todos sus componentes habían sido probados individualmente, [16] no se produjo ninguna prueba completa de un arma nuclear tipo cañón antes de que el Little Boy fuera lanzado sobre Hiroshima . La única explosión de prueba de un concepto de arma nuclear había sido la de un dispositivo de tipo implosión que empleaba plutonio como material fisible, que tuvo lugar el 16 de julio de 1945 en la prueba nuclear Trinity . Hubo varias razones para no probar un dispositivo tipo Little Boy. Principalmente, estaba la cuestión de la disponibilidad de material fisible. El K-25 en Clinton Engineer Works fue diseñado para producir alrededor de 30 kilogramos de uranio enriquecido por mes, y el diseño del Little Boy utilizaba más de 60 kilogramos por bomba. Por lo tanto, probar el arma incurriría en un retraso considerable en el uso del arma. (En comparación, el reactor B de la planta de Hanford estaba diseñado para producir unos 20 kilogramos de plutonio al mes, y cada bomba Fat Man utilizaba unos 6 kilogramos de material.) [18] Debido a la simplicidad del diseño tipo cañón, las pruebas de laboratorio podían establecer que sus partes funcionaban correctamente por sí solas: por ejemplo, se podían disparar proyectiles ficticios por el cañón del cañón para asegurarse de que estuvieran "asentados" correctamente sobre un objetivo ficticio. La ausencia de una prueba a gran escala en el diseño tipo implosión hizo mucho más difícil establecer si se había logrado la simultaneidad necesaria de compresión. Si bien hubo al menos un científico destacado ( Ernest O. Lawrence ) que abogó por una prueba a gran escala, en la primavera de 1945 Little Boy se consideraba casi una apuesta segura y se esperaba que tuviera un rendimiento mayor que las bombas de implosión de primera generación. [19]
Aunque Little Boy incorporaba varios mecanismos de seguridad, era muy posible que se produjera una detonación accidental de un arma completamente ensamblada. Si el bombardero que transportaba el dispositivo se estrellaba, la "bala" hueca podría introducirse en el cilindro "objetivo", lo que posiblemente detonaría la bomba solo por gravedad (aunque las pruebas sugirieron que esto era poco probable), pero crearía fácilmente una masa crítica que liberaría cantidades peligrosas de radiación. [20] Un choque del B-29 y un incendio posterior podrían hacer estallar los explosivos, lo que provocaría la detonación del arma. [21] Si se sumergían en agua, los componentes de uranio estaban sujetos a un efecto moderador de neutrones , que no causaría una explosión pero liberaría contaminación radiactiva . Por esta razón, se recomendó a los pilotos que se estrellaran en tierra en lugar de en el mar. [20] Finalmente, Parsons optó por mantener los explosivos fuera de la bomba Little Boy hasta después de que el B-29 hubiera despegado, para evitar el riesgo de un choque que pudiera destruir o dañar la base militar desde la que se lanzó el arma. [22]
El Little Boy medía 300 cm (120 pulgadas) de largo, 71 cm (28 pulgadas) de diámetro y pesaba aproximadamente 4400 kg (9700 libras). [23] El diseño utilizaba el método del cañón para forzar explosivamente una masa subcrítica hueca de uranio enriquecido y un cilindro objetivo sólido juntos en una masa supercrítica, iniciando una reacción nuclear en cadena . [24] Esto se logró disparando una pieza de uranio sobre la otra por medio de cuatro bolsas de seda cilíndricas de polvo de cordita . Este era un propulsor sin humo ampliamente utilizado que consistía en una mezcla de 65 por ciento de nitrocelulosa , 30 por ciento de nitroglicerina , 3 por ciento de vaselina y 2 por ciento de carbamita que se extruía en gránulos tubulares. Esto le daba una gran área de superficie y un área de combustión rápida, y podía alcanzar presiones de hasta 280 000 kPa (40 000 libras por pulgada cuadrada). La cordita para el Little Boy de la época de la guerra se obtuvo de Canadá; el propulsor para el Little Boys de posguerra se obtuvo del Arsenal Picatinny . [25] La bomba contenía 64 kilogramos (141 lb) de uranio enriquecido. La mayor parte estaba enriquecida al 89%, pero una parte solo tenía un 50% de uranio-235, para un enriquecimiento promedio del 80%. [24] Menos de un kilogramo de uranio sufrió fisión nuclear , y de esta masa solo 0,7 gramos (0,025 oz) se transformaron en varias formas de energía, principalmente energía cinética , pero también calor y radiación. [26]
En el interior del arma, el material de uranio-235 se dividía en dos partes, siguiendo el principio de las armas de fuego: el "proyectil" y el "objetivo". El proyectil era un cilindro hueco con el 60% de la masa total (38,5 kilogramos [85 lb]). Consistía en una pila de nueve anillos de uranio, cada uno de 6,25 pulgadas (159 mm) de diámetro con un orificio de 4 pulgadas (100 mm) en el centro, y una longitud total de 7 pulgadas (180 mm), presionados juntos en el extremo delantero de un proyectil de paredes delgadas de 16,25 pulgadas (413 mm) de largo. Para rellenar el espacio restante detrás de estos anillos en el proyectil había un disco de carburo de tungsteno con una parte posterior de acero. En el momento de la ignición, la bala del proyectil se empujaba 1100 mm a lo largo del cañón liso de 1800 mm de largo y 170 mm de ancho. El "inserto" de la bala era un cilindro de 10 cm y 17 cm de largo con un orificio axial de 25 mm. La bala comprendía el 40 % de la masa fisible total (25,6 kilogramos o 56 libras). El inserto era una pila de seis discos de uranio en forma de arandelas, algo más gruesos que los anillos del proyectil, que se deslizaban sobre una varilla de 2,5 cm. Esta varilla se extendía hacia adelante a través del tapón de carburo de tungsteno, el yunque amortiguador de impactos y el tope del tapón de la nariz, y finalmente sobresalía de la parte delantera de la carcasa de la bomba. Todo este conjunto de objetivo estaba asegurado en ambos extremos con contratuercas. [27] [28]
Cuando el proyectil de frente hueco alcanzaba el objetivo y se deslizaba sobre el inserto del objetivo, la masa supercrítica de uranio ensamblada quedaba completamente rodeada por un apisonador y un reflector de neutrones de carburo de tungsteno y acero, ambos materiales con una masa combinada de 2.300 kilogramos (5.100 lb). [29] Los iniciadores de neutrones dentro del conjunto se activaban por el impacto del proyectil en el objetivo. [30]
El material se partió casi a la mitad, quedando en un extremo un grupo de anillos de uranio altamente enriquecido con el 40% de la masa supercrítica, y en el otro extremo otro grupo de anillos ligeramente más grandes con el 60% de la masa supercrítica, que fue disparado sobre el grupo más pequeño, con cuatro iniciadores de neutrones de polonio-berilio para hacer explotar la masa supercrítica. [31] [32]
Un agujero en el centro de la pieza más grande dispersó la masa y aumentó el área de superficie, permitiendo que escaparan más neutrones de fisión, evitando así una reacción en cadena prematura. [33] Pero, para que esta pieza más grande y hueca tenga un contacto mínimo con el tamper de carburo de tungsteno , debe ser el proyectil, ya que solo el extremo posterior del proyectil estaba en contacto con el tamper antes de la detonación. El resto del tamper de carburo de tungsteno rodeaba el cilindro objetivo de masa subcrítica (llamado "inserto" por los diseñadores) con espacio de aire entre él y el inserto. Esta disposición concentra la máxima cantidad de material fisionable en un diseño de conjunto de cañón. [33]
Durante los primeros cincuenta años después de 1945, cada descripción y dibujo publicado del mecanismo de Little Boy suponía que se disparaba un pequeño proyectil sólido al centro de un objetivo estacionario más grande. [34] Sin embargo, las consideraciones de masa crítica dictaban que en Little Boy la pieza hueca más extensa sería el proyectil. Los cilindros huecos tienen masas críticas más altas que las piezas sólidas de material fisible, porque es más probable que los neutrones encontrados por el material o generados por él se dispersen en el aire que continúen una reacción en cadena. La pieza más grande también evitaría los efectos de la reflexión de neutrones del manipulador de carburo de tungsteno hasta que se uniera completamente con el resto del combustible. Una vez unido y con sus neutrones reflejados, el núcleo fisible ensamblado comprendería más de dos masas críticas de uranio-235. [35] En 2004, John Coster-Mullen , un camionero y maquetista de Illinois que había estudiado cada fotografía y documento sobre la bomba de Hiroshima para hacer un modelo preciso, corrigió los relatos publicados anteriormente. [31]
El sistema de detonación fue diseñado para activarse a la altitud más destructiva, que según los cálculos era de 580 metros (1.900 pies). Empleaba un sistema de interbloqueo de tres etapas: [36]
Los preensamblajes de Little Boy fueron designados L-1, L-2, L-3, L-4, L-5, L-6, L-7 y L-11. De estos, L-1, L-2, L-5 y L-6 se utilizaron en lanzamientos de prueba. La primera prueba de lanzamiento se realizó con L-1 el 23 de julio de 1945. Fue lanzado sobre el mar cerca de Tinian para probar el altímetro de radar por el B-29 más tarde conocido como Big Stink , pilotado por el coronel Paul W. Tibbets , el comandante del 509th Composite Group . Se realizaron dos pruebas de lanzamiento más sobre el mar el 24 y 25 de julio, utilizando las unidades L-2 y L-5 para probar todos los componentes. Tibbets fue el piloto de ambas misiones, pero esta vez el bombardero utilizado fue el posteriormente conocido como Jabit . L-6 se utilizó como ensayo general el 29 de julio. El B-29 Next Objective , pilotado por el mayor Charles W. Sweeney , voló a Iwo Jima , donde se practicaron los procedimientos de emergencia para cargar la bomba en un avión de reserva. Este ensayo se repitió el 31 de julio, pero esta vez el L-6 fue recargado en un B-29 diferente, el Enola Gay , pilotado por Tibbets, y la bomba fue lanzada en prueba cerca de Tinian. El L-11 fue el conjunto utilizado para la bomba de Hiroshima, y fue completamente ensamblado con su combustible nuclear el 31 de julio. [37] [38]
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Parsons, el artillero del Enola Gay , estaba preocupado por la posibilidad de una detonación accidental si el avión se estrellaba durante el despegue, por lo que decidió no cargar las cuatro bolsas de pólvora de cordita en la recámara del cañón hasta que el avión estuviera en vuelo. Después del despegue, Parsons y su asistente, el segundo teniente Morris R. Jeppson , se dirigieron al compartimiento de bombas a lo largo de la estrecha pasarela del lado de babor. Jeppson sostuvo una linterna mientras Parsons desconectaba los cables del cebador, quitaba el tapón de la recámara, insertaba las bolsas de pólvora, reemplazaba el tapón de la recámara y volvía a conectar los cables. Antes de ascender a la altitud en la aproximación al objetivo, Jeppson cambió los tres enchufes de seguridad entre los conectores eléctricos de la batería interna y el mecanismo de disparo de verde a rojo. La bomba estaba entonces completamente armada. Jeppson monitoreó los circuitos de la bomba. [39]
La bomba fue lanzada aproximadamente a las 08:15 (JST) del 6 de agosto de 1945. Después de caer durante 44,4 segundos, los disparadores de tiempo y barométricos iniciaron el mecanismo de disparo. La detonación ocurrió a una altitud de 1968 ± 50 pies (600 ± 15 m). Fue menos potente que la bomba Fat Man , que fue lanzada sobre Nagasaki , pero el daño y el número de víctimas en Hiroshima fueron mucho mayores, ya que Hiroshima estaba en un terreno llano, mientras que el hipocentro de Nagasaki se encontraba en un pequeño valle. Según las cifras publicadas en 1945, 66.000 personas murieron como resultado directo de la explosión de Hiroshima y 69.000 resultaron heridas en diversos grados. [40] Estimaciones posteriores elevaron las muertes a 140.000 personas. [41] La Encuesta sobre Bombardeo Estratégico de los Estados Unidos estimó que de los 24.158 soldados del Ejército Imperial Japonés que estaban en Hiroshima en el momento del bombardeo, 6.789 murieron o desaparecieron como resultado del bombardeo. [42]
La medición exacta del rendimiento explosivo de la bomba fue problemática ya que el arma nunca había sido probada. El presidente Harry S. Truman anunció oficialmente que el rendimiento era de 20 kilotones de TNT (84 TJ). Esto se basó en la evaluación visual de Parsons de que la explosión fue mayor que lo que había visto en la prueba nuclear Trinity . Dado que se había estimado en 18 kilotones de TNT (75 TJ), los redactores de discursos redondearon a 20 kilotones. Luego se suprimió la discusión posterior, por temor a disminuir el impacto de la bomba en los japoneses. Luis Alvarez , Harold Agnew y Lawrence H. Johnston habían recopilado datos en el avión de instrumentos The Great Artiste , pero esto no se usó para calcular el rendimiento en ese momento. [43] Se hicieron estimaciones más rigurosas del rendimiento de la bomba y el equivalente de la bomba convencional cuando se adquirieron más datos después del final de la guerra. Un estudio de 1985 estimó que el rendimiento de la bomba era de alrededor de 15 kilotones de TNT (63 TJ). [44]
Después de ser seleccionada en abril de 1945, Hiroshima se libró de los bombardeos convencionales para servir como un objetivo prístino, donde se podían observar los efectos de una bomba nuclear en una ciudad intacta. [45] Si bien los daños se pudieron estudiar más tarde, el rendimiento energético del diseño no probado de Little Boy solo se pudo determinar en el momento de la detonación, utilizando instrumentos lanzados en paracaídas desde un avión que volaba en formación con el que lanzó la bomba. Los datos transmitidos por radio de estos instrumentos indicaron un rendimiento de aproximadamente 15 kilotones. [44]
Al comparar este rendimiento con el daño observado se obtuvo una regla general llamada regla del área letal de 5 libras por pulgada cuadrada (34 kPa ). Aproximadamente todas las personas que se encontraban dentro del área donde la onda de choque tenía una sobrepresión de ese calibre o mayor habrían muerto. [46] En Hiroshima, esa área tenía 3,5 kilómetros (2,2 millas) de diámetro. [47]
Los daños se originaron por tres efectos principales: explosión, incendio y radiación. [48]
La explosión de una bomba nuclear es el resultado de aire calentado por rayos X (la bola de fuego) que envía una onda de choque u onda de presión en todas direcciones, inicialmente a una velocidad mayor que la velocidad del sonido, [49] análoga al trueno generado por un rayo. El conocimiento sobre la destrucción urbana por explosiones se basa en gran medida en estudios de Little Boy en Hiroshima. Los edificios de Nagasaki sufrieron daños similares a distancias similares, pero la bomba de Nagasaki detonó a 3,2 kilómetros (2,0 millas) del centro de la ciudad sobre un terreno montañoso que estaba parcialmente desprovisto de edificios. [50]
En Hiroshima, casi todo lo que se encontraba a 1,6 kilómetros (1,0 mi) del punto directamente bajo la explosión quedó completamente destruido, a excepción de unos 50 edificios de hormigón reforzado y resistente a los terremotos, de los que sólo quedaron en pie las estructuras. La mayoría quedaron completamente destruidos, con las ventanas, puertas, marcos y marcos arrancados. [51] El perímetro de los graves daños causados por la explosión siguió aproximadamente la curva de nivel de 5 libras por pulgada cuadrada (34 kPa) a 1,8 kilómetros (1,1 mi).
Explosiones posteriores de armas nucleares en casas y otras estructuras de prueba cercanas confirmaron el umbral de sobrepresión de 5 psi. Los edificios urbanos comunes que lo experimentaron fueron aplastados, derribados o destruidos por la fuerza de la presión del aire. La imagen de la derecha muestra los efectos de una onda de presión de 5 psi generada por una bomba nuclear en una estructura de prueba en Nevada en 1953. [52]
Un efecto importante de este tipo de daño estructural fue que creó combustible para incendios que se iniciaron simultáneamente en toda la región de grave destrucción.
El primer efecto de la explosión fue una luz cegadora, acompañada de calor radiante de la bola de fuego. La bola de fuego de Hiroshima tenía 370 metros (1200 pies) de diámetro, con una temperatura superficial de 6000 °C (10 830 °F), aproximadamente la misma temperatura que en la superficie del sol. [53] Cerca de la zona cero, todo lo inflamable estalló en llamas. Una famosa víctima anónima de Hiroshima, sentada en unos escalones de piedra a 260 metros (850 pies) del hipocentro, dejó una sombra permanente , habiendo absorbido el calor de la bola de fuego que blanqueó permanentemente la piedra circundante. [54] Se iniciaron incendios simultáneos en toda el área dañada por la explosión por el calor de la bola de fuego y por estufas y hornos volcados, cortocircuitos eléctricos, etc. Veinte minutos después de la detonación, estos incendios se habían fusionado en una tormenta de fuego , atrayendo aire de la superficie desde todas las direcciones para alimentar un infierno que consumió todo lo inflamable. [55]
La tormenta de fuego de Hiroshima tuvo un diámetro de aproximadamente 3,2 kilómetros (2,0 millas), que se corresponde estrechamente con la zona de graves daños por la explosión. (Véase el mapa del USSBS [56] , a la derecha.) Los edificios dañados por la explosión proporcionaron combustible al fuego. La madera estructural y los muebles se astillaron y se esparcieron por todas partes. Los caminos obstruidos por escombros obstruían el paso de los bomberos. Las tuberías de gas rotas alimentaron el fuego y las tuberías de agua rotas hicieron que los hidrantes fueran inútiles. [55] En Nagasaki, los incendios no lograron fusionarse en una sola tormenta de fuego, y el área dañada por el fuego fue solo una cuarta parte de la de Hiroshima, debido en parte a un viento del suroeste que alejó los incendios de la ciudad. [57]
Como muestra el mapa, la tormenta de fuego de Hiroshima saltó cortafuegos naturales (canales de ríos), así como cortafuegos preparados. La propagación del fuego se detuvo sólo cuando alcanzó el borde de la zona dañada por la explosión, al encontrarse con menos combustible disponible. [58] El informe del Proyecto Manhattan sobre Hiroshima estimó que el 60% de las muertes inmediatas fueron causadas por el fuego, pero con la salvedad de que "muchas personas cerca del centro de la explosión sufrieron lesiones fatales por más de uno de los efectos de la bomba". [59]
La lluvia radiactiva local es polvo y cenizas provenientes de un cráter de bomba, contaminadas con productos de fisión radiactiva. Caen a la tierra a sotavento del cráter y pueden producir, con solo la radiación, un área letal mucho mayor que la de la explosión y el fuego. Con una explosión en el aire , los productos de fisión suben a la estratosfera , donde se disipan y se convierten en parte del medio ambiente global. Debido a que Little Boy fue una explosión en el aire a 580 metros (1900 pies) sobre el suelo, no hubo cráter de bomba ni lluvia radiactiva local. [60]
Sin embargo, una explosión de intensa radiación de neutrones y rayos gamma provino directamente de la fisión del uranio. Su radio letal fue de aproximadamente 1,3 kilómetros (0,8 millas), [61] [62] cubriendo aproximadamente la mitad del área de la tormenta de fuego. Se estima que el 30% de las muertes inmediatas fueron personas que recibieron dosis letales de esta radiación directa, pero murieron en la tormenta de fuego antes de que sus lesiones por radiación se hubieran hecho evidentes. Más de 6.000 personas sobrevivieron a la explosión y al incendio, pero murieron por lesiones por radiación. [59] Entre los sobrevivientes heridos, el 30% tenía lesiones por radiación [63] de las que se recuperaron, pero con un aumento de por vida en el riesgo de cáncer . [64] [65] Hasta la fecha, no se ha observado evidencia relacionada con la radiación de enfermedades hereditarias entre los hijos de los sobrevivientes. [66] [67] [68]
Tras la rendición de Japón, los científicos del Proyecto Manhattan comenzaron a inspeccionar la ciudad de Hiroshima para comprender mejor los daños y comunicarse con los médicos japoneses sobre los efectos de la radiación en particular. La colaboración se convirtió en la Comisión de Víctimas de la Bomba Atómica en 1946, un proyecto conjunto de Estados Unidos y Japón para rastrear las lesiones por radiación entre los sobrevivientes. En 1975, su trabajo fue reemplazado por la Fundación para la Investigación de los Efectos de la Radiación . [69]
En 1962, los científicos de Los Álamos crearon una maqueta de Little Boy conocida como "Proyecto Ichiban" para responder algunas de las preguntas sin respuesta sobre la emisión de radiación exacta de la bomba, que sería útil para establecer puntos de referencia para interpretar la relación entre la exposición a la radiación y las consecuencias para la salud posteriores. Pero no logró aclarar todas las cuestiones. En 1982, Los Álamos creó una réplica de Little Boy a partir de los dibujos y especificaciones originales. Luego se probó con uranio enriquecido, pero en una configuración segura que no provocara una explosión nuclear. Se utilizó un elevador hidráulico para mover el proyectil y se realizaron experimentos para evaluar la emisión de neutrones. [70]
Después de que terminaron las hostilidades, un equipo de investigación del Proyecto Manhattan que incluía a William Penney , Robert Serber y George T. Reynolds fue enviado a Hiroshima para evaluar los efectos de la explosión. A partir de la evaluación de los efectos sobre los objetos y las estructuras, Penney concluyó que el rendimiento fue de 12 ± 1 kilotones. [71] Cálculos posteriores basados en la carbonización apuntaron a un rendimiento de 13 a 14 kilotones. [72] En 1953, Frederick Reines calculó el rendimiento en 15 kilotones de TNT (63 TJ). [43] Con base en los datos del Proyecto Ichiban y los datos de ondas de presión de The Great Artiste , el rendimiento se estimó en la década de 1960 en 16,6 ± 0,3 kilotones. [73] Un estudio realizado por un científico en Los Álamos en 1985 concluyó, sobre la base de los datos existentes sobre explosiones, termografía y radiología, y los modelos vigentes en ese momento sobre los efectos de las armas, que la mejor estimación del rendimiento era de 15 kilotones de TNT (63 TJ) con una incertidumbre del 20% (±3 kt). En comparación, el mejor valor para la bomba de Nagasaki se evaluó como 21 kilotones de TNT (88 TJ) con una incertidumbre del 10% (±2 kt); la diferencia en la incertidumbre se debe a que se tienen mejores datos sobre esta última. [44]
Para poner estas diferencias numéricas en contexto, es necesario saber que los efectos agudos de las detonaciones nucleares, especialmente los efectos de explosión y térmicos, no escalan linealmente, sino generalmente como una raíz cúbica . Específicamente, la distancia de estos efectos escala como una función del rendimiento elevado a una potencia exponencial de 1 ⁄ 3 . [74] Por lo tanto, se esperaría que el alcance del daño por sobrepresión de 5 libras por pulgada cuadrada (34 kPa) esperado de un arma detonada de 12 kilotones con una altura de explosión de 1,968 pies (600 m) fuera de 0,98 millas (1,58 km), mientras que un arma de 20 kilotones tendría el mismo alcance que se extendería a 1,12 millas (1,80 km), una diferencia de solo 0,14 millas (0,23 km). Las áreas afectadas para cada uno serían 3,02 millas cuadradas (7,8 km 2 ) y 3,91 millas cuadradas (10,1 km 2 ), respectivamente. Como tal, las diferencias prácticas en los efectos en estos rangos de rendimiento son menores de lo que puede parecer a primera vista, si se supone que existe una relación lineal entre rendimiento y daño. [75]
Aunque Little Boy explotó con una energía equivalente a unos 15 kilotones de TNT, en 1946 el Strategic Bombing Survey estimó que el mismo efecto de explosión e incendio podría haber sido causado por 2,1 kilotones de bombas convencionales distribuidas uniformemente sobre la misma área objetivo: "220 B-29 que transportaban 1,2 kilotones de bombas incendiarias , 400 toneladas de bombas de alto poder explosivo y 500 toneladas de bombas de fragmentación antipersonal ". [76] Dado que el objetivo estaba distribuido en un plano bidimensional, el componente vertical de una única explosión nuclear esférica se desperdició en gran medida. Un patrón de bombas de racimo de explosiones más pequeñas habría sido una combinación más eficiente energéticamente para el objetivo. [76]
Cuando terminó la guerra, no se esperaba que el ineficiente diseño del Little Boy volviera a ser necesario, y muchos planos y diagramas fueron destruidos. Sin embargo, a mediados de 1946 los reactores del emplazamiento de Hanford sufrían gravemente el efecto Wigner . Ante la perspectiva de no disponer de más plutonio para los nuevos núcleos ni de más polonio para los iniciadores de los núcleos que ya se habían producido, el director del Proyecto Manhattan, el mayor general Leslie R. Groves , ordenó que se prepararan algunos Little Boy como medida provisional hasta que se pudiera encontrar una solución. No había conjuntos de Little Boy disponibles, y no se pudo encontrar ningún conjunto completo de diagramas del Little Boy, aunque había dibujos de los diversos componentes y existencias de piezas de repuesto. [77] [78]
En la base de Sandia , tres oficiales del ejército, los capitanes Albert Bethel, Richard Meyer y Bobbie Griffin, intentaron recrear el Little Boy. Fueron supervisados por Harlow W. Russ, un experto en Little Boy que sirvió en el Proyecto Alberta en Tinian y que ahora era el líder del Grupo Z-11 de la División Z del Laboratorio de Los Álamos en Sandia. Poco a poco, lograron localizar los planos y las piezas correctas y descubrieron cómo encajaban entre sí. Finalmente, construyeron seis conjuntos de Little Boy. Aunque se probaron las carcasas, los cañones y los componentes, no se suministró uranio enriquecido para las bombas. A principios de 1947, el problema causado por el efecto Wigner estaba en vías de solución y los tres oficiales fueron reasignados. [77] [78]
En 1947, la Oficina de Artillería Naval comenzó a producir 25 conjuntos mecánicos "revisados" del Little Boy para su uso en el portaaviones con capacidad nuclear Lockheed P2V Neptune (que podía despegar desde los portaaviones de la clase Midway , pero no aterrizar en ellos ). Los componentes fueron producidos por las plantas de artillería naval de Pocatello, Idaho , y Louisville, Kentucky . En 1948, se disponía de suficiente material fisionable para construir diez proyectiles y objetivos, aunque solo había suficientes iniciadores para seis. Sin embargo, no se produjeron componentes fisionables reales a fines de 1948, y solo había dos carcasas externas disponibles. [79] A fines de 1950, solo se habían construido cinco conjuntos completos del Little Boy. Todos fueron retirados en noviembre de 1950. [80]
El Instituto Smithsoniano exhibió una Little Boy (completa, salvo por el uranio enriquecido) hasta 1986. El Departamento de Energía sacó el arma del museo para quitarle sus componentes internos, de modo que la bomba no pudiera ser robada y detonada con material fisible. El gobierno devolvió la carcasa vacía al Smithsonian en 1993. Otras tres bombas desarmadas están en exhibición en los Estados Unidos; otra está en el Museo Imperial de la Guerra en Londres. [34]
