發展沿革
曆史背景
核武器是利用能自持進行的核裂變或聚變反應，瞬間釋放巨大能量産生爆炸作用，對各種目标具有大規模殺傷破壞效應的武器的總稱。核武器自1945年研制成功以來的發展曆史中，主要有三種類型：原子彈、氫彈、中子彈。原子彈是利用鈾235或钚239等重原子核的裂變鍊式反應原理制成的裂變武器。氫彈則是利用氫的同位素氘、氚等輕原子核的聚變反應瞬間釋放的巨大能量起毀傷破壞作用的武器。原子彈的能量來源于核裂變反應，氫彈的威力則是在裂變-聚變-裂變的相互作用中産生的。這種裂變、聚變的交互反應，極大地發揮了核反應的效能，掌握與控制這種反應的技術内涵要比原子彈更為複雜、更為深奧。與原子彈幾萬噸、幾十萬噸級的爆炸威力不同，氫彈的爆炸威力動辄就是上百萬噸、上千萬噸TNT當量。所以，人們稱它是人類有史以來威力最大的武器。
冷戰時期，蘇聯和美國展開了瘋狂的核競賽，相繼研制各種型号的核武器，包括原子彈、氫彈和中子彈等。
20世紀60年代初，美國和蘇聯的關系緊張，雙方加速發展核武器。蘇聯為了壓倒美國，秘密研制了世界上最大的氫彈"沙皇炸彈"。
1960年1月，蘇聯時任領導赫魯曉夫在聯合國總部會議上，聲稱蘇聯要大力支持"民族解放戰争"。美國認為是對其霸權地位的嚴重挑釁。同月，美國時任總統肯尼迪發表演講，對赫魯曉夫回應說，美國将反對任何敵人通過強制手段确保它國的自由。随後美蘇繼續展開政治、經濟和軍事領域的較量。
1961年4月，美國中央情報局組織古巴流亡分子在古巴豬灣登陸，推翻蘇聯支持的政府行動失敗，美國開始對古巴進行海上封鎖，試圖迫使古巴政府屈服。
1961年8月，蘇聯軍隊在德國東、西柏林交界處設立柏林牆，把柏林分割為兩大部分，阻止西方力量的滲透。
1961年9月，美國總統号召國民修建核大戰掩體，準備與蘇聯展開核威懾，國際局勢對峙緊張。
研制進程
1961年7月10日，赫魯曉夫召見核科學家薩哈羅夫等，親自下令研制世界上最大的氫彈，要求其核當量1億噸，為威懾美國以達到"不戰而屈人之兵"的戰略意圖。赫魯曉夫表示∶1961年10月，蘇聯将舉行慶祝活動，為了顯示實力，希望沙皇炸彈在1961年9月前能夠研制成功，屆時通過試爆世界上最大的氫彈，獲得最大的政治效益。
薩哈羅夫和其它核專家投入到超級氫彈的研制上，代号AN602的新型氫彈研制僅用14周時間就完成了，其核當量設計為1億噸，成為當時世界上最大的氫彈，蘇聯将其命名為"沙皇炸彈"，或者叫做"核彈之王"。但是出于氫彈試驗可能造成輻射和放射性污染的的擔憂，研發團隊決定将“沙皇炸彈”的核當量降低到5000萬噸。即使如此該炸彈的威力仍相當于大約3800枚美國在日本廣島投擲的原子彈。
技術特點
設計原理
氫彈爆炸時産生大量的高能中子可以引起重核材料鈾238發生裂變反應，釋放出巨大能量（原子彈裂變反應産生的中子因能量較低，絕大多數不能引起鈾238發生裂變，因此鈾238不能用作原子彈的核裝料）。于是，研制方便在幹彈核裝料外面增加鈾238包殼，因此氫彈爆炸時就包括三部分核反應：鈾235或钚239的裂變反應，氫材料的聚變反應、鈾238的裂變反應，故稱為“三相彈”。“三相彈”的特點是威力大、放射性沾染也更嚴重，比同樣威力的氫彈産生的放射性微粒要多許多，又被稱為“髒彈”。“三相彈”的熱核材料是氘化锂6，鈾238是裂變材料，原子彈是引爆器。它的爆炸過程大略如下：先由電子系統發出起爆信号，原子彈爆炸産生大量中子并放出巨大能量，中子與氘化锂6中的锂6作用生成氚，爆炸産生的上千萬度高溫使氘氚發生聚變反應，反應中釋放大量高能中子和巨大能量，高能中子使鈾238發生裂變反應繼續釋放巨大能量從而使反應區的溫度持續升高，促使聚變反應的進一步發展，如此循環，互相促進，構成“三相彈”整個爆炸過程。
沙皇炸彈是一種具備“三相彈”性質的氫彈，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，尤其若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；如果在當時的西德上空引爆，緻命的放射性塵埃更是能影響到蘇聯的邊界地區。為了避免塵埃影響，原來包覆融合蕊用的鈾238被換成鉛，這樣就能控制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%來自于核聚變方式；後來的試爆也都按照這個方式，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。
另外為了從試爆人員的安全出發，研制方給沙皇炸彈特别加裝一副重達800千克的減速傘，以延遲炸彈釋放墜落後的時間與速度（投放後到起爆時差為188秒），以便氫彈載機與觀測機能夠撤到距離原爆心45千米以外的安全範圍。
氫彈載機
執行沙皇炸彈試爆任務的飛機，是一架從駐科拉半島基地的圖-95轟炸機V型，該機是專門為氫彈空投爆炸試驗而改裝研制的氫彈載機。由于沙皇炸彈的彈體過大，所以該架圖-95V飛機将機體内的燃油箱與機腹炸彈艙門移除才能執行挂載飛行任務（這是沙皇炸彈無法服役實戰化的主要原因之一）。
另外，試驗時伴随飛行的一架圖-16轟炸機作為觀測機，負責将試爆的畫面以圖片與影像紀錄下來，同時負責收集氫彈爆炸時的空氣作樣本。
執行任務的兩架轟炸機均塗裝含有特殊材質的白色無機反光塗料，以避免試爆的高溫造成人員或任務機的損傷。
性能數據
試驗動态
試驗場地
新地島，地處俄羅斯北部的北極地區，介于喀拉海和巴倫支海之間，面積8.26萬平方千米，氣候寒冷，終年積雪。更為重要的是，該島距其最近的城市都在1000千米以上，是進行大當量核試驗的理想場地。
1954年，新地島核試驗場開始建設。次年，蘇聯生産制造的第一枚核魚雷在新地島成功發射爆炸，就此打破了該島多年的沉寂。整個冷戰期間，新地島核試驗場上共進行了130多次核試驗，是除了位于哈薩克斯坦的塞米帕拉金斯克核試驗場之外，蘇聯最重要的核試驗場，也是美蘇核競賽的主戰場之一。
試爆效應
1961年10月30日莫斯科時間上午11時32分，沙皇炸彈被圖-95V轟炸機在試驗場上空空投并爆炸，爆炸産生的火球半徑達4600米，蘑菇雲寬近40千米，高約64千米，相當于珠穆朗瑪峰海拔的7倍多。該氫彈爆炸當量相當于二戰中使用的爆炸物總和的10倍，還包含在日本投下的兩枚原子彈。
沙皇炸彈氫彈在試爆時，試驗區内建築蕩然無存，用于實驗的15000頭動物全部死亡。經測定，“沙皇炸彈”爆炸産生的沖擊波擴散達1000千米，連芬蘭都有明顯震感。在爆炸地點，直徑為20千米範圍内3米厚的冰層被融化。4000千米外的美國阿拉斯加的預警雷達和通信系統，中斷時間長達20小時。爆炸還将亞歐大陸向南推移了9毫米。
爆炸當時所産生的火球半徑席卷了地面，并迅速擴散到飛機空投的萬米高空，爆炸産生的熱風甚可以讓遠在51千米以外的人受到3級灼傷，爆炸的閃光能造成43千米以外人的眼睛劇痛與灼傷，甚至造成白内障以及失明。整個爆炸連芬蘭都能發現和感覺到，并造成當地許多房屋的玻璃破碎；爆炸的沖擊波在引爆點正下方高壓達每平方英寸300磅（壓力等同于210920.86千克/平方米），沖擊波向外擴展近100千米的範圍。雖然這一次試爆是在空中試爆，但是往地球傳送的沖擊波被美國地質調查儀偵測到引起裡氏地震規模5~5.25地震。距離測試地點55千米外的塞佛尼殖墾地（Severny settlement）中所有木造或磚造的房屋受到嚴重損毀；數十千米内的木造房屋均全毀，隻有磚造或石造房屋殘留，但是門窗與屋頂都被強風吹走；爆炸後的電磁脈沖波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。
展出影片
2015年8月31日，俄羅斯在莫斯科俄核工業70周年紀念展覽上，展出了蘇聯研制的AN-602氫彈的外殼複制模型。
2020年8月20日，俄羅斯國家原子能公司（Rosatom）在其官方賬号上發布了一部長達30分鐘的紀錄片，首次展示了“沙皇炸彈”試爆的細節。該部紀錄片的播出正值俄羅斯核工業75周年紀念日，盡管用這種被西方稱為“末日武器”的熱核炸彈來紀念是一種不同尋常的方式，但這的确是一項了不起的技術成就。
總體評價
沙皇炸彈的試爆威力為5000萬噸TNT當量，在全世界所有已知爆炸事件中規模排名第二，僅次于導緻恐龍滅絕的希克蘇魯伯隕石坑事件。
沙皇炸彈最終因為威力太大，無法用于實際的軍事用途——無論是在運載系統方面，還是在尋找值得使用的目标方面。核武器在俄羅斯武裝部隊中仍然有着舉足輕重的地位，而且大多數俄軍戰鬥機都有投放核武器的能力。冷戰時期的紀錄片讓人們清醒地認識到這些武器的存在以及其可怕的破壞力。（人民資訊評）
俄羅斯掌握着多型洲際彈道導彈、戰略轟炸機、戰略核潛艇和6490個核彈頭，仍然是一個具有巨大戰争威懾力量的國家。（Tandfonline評）
