“胖子”（Fat Man）是人类历史上第二次使用的 核航弹 ，也是历史上唯二投入实战的 核弹 ，另一枚投入实战的原子弹为投掷在日本广岛的“ 小男孩原子弹 ” 。“胖子”的设计与制造始于1941年开展的“ 曼哈顿计划 ”，1941年12月 偷袭珍珠港 后，美国正式加入第二次世界大战，并正式开始设计制造和使用原子弹 。直至1945年，美国才有足够的浓缩铀[yóu]和钚[bù]用于制造第一枚 原子弹 。1945 年 7 月 16 日，美国在位于 新墨西哥州 南部的三位一体试验场进行了世界上第一次原子弹试爆。而至此，曼哈顿计划也成功地完成了制造世界上第一批 核弹 的使命。
曼哈顿计划中生产的用于实战的原子弹分别为“ 小男孩原子弹 ”和“胖子”。其中“胖子”原子弹包含60公斤钚239，长10英尺八吋（3.25米）、直径五英尺（1.52米），重量为4545公斤，当量2.1万吨 三硝基甲苯 ，其采用了复杂的“ 内爆 法”引爆系统，由气压、定时、雷达和冲击4个不同 引信 组成 。
1945年8月9日，由 弗雷德·奥列维 、查尔斯·斯威尼机组驾驶绰号“博克之车”的 B-29轰炸机 携带“胖子”从 天宁岛 起飞，由于天气原因，轰炸机无法在原定目标小仓上空投弹，机组决定转向备选目标 长崎市 ，1945年8月9日10时58分，B-29轰炸机在长崎上空31000英尺（9000米）左右的高空投下了“胖子”， 原子弹 于 日本 当地时间上午11时02分在1800英尺（550米）左右的 空中爆炸 。
这次轰炸造成的死亡人数约4万，伤约6万，毁坏房屋19587所，破坏面积4.7平方公里 。长崎被轰炸五天后， 日本天皇 宣布投降。 第二次世界大战 宣告结束。
发展沿革
研制背景
1939年1月， 德国 科学家 尼尔斯·玻尔 访问 美国 ，带来了发现铀核裂变的消息，在美国引起轰动，因为核裂变会产生巨大的 核能 。8月2日， 阿尔伯特·爱因斯坦 从 匈牙利 籍物理学家里奥·西拉德(Leo Szil AMD )那里得知 纳粹德国 已经禁止从本国及占领的捷克斯洛代克出口铀。爱因斯坦和西拉德断定德国正在制造一种威力空前的武器。两位科学家给 富兰克林·罗斯福 发去了一封由西拉德起草，由爱因斯坦签名的信，正是这封信催生了美国的 核弹 研制计划 。
而在 太平洋 地区， 日本 于1941年4月开始计划袭击 珍珠港 。1941年12月7日，在日本 偷袭珍珠港 后， 美国 正式加入 第二次世界大战 。由于美国处于 战争状态 ，铀咨询委员会得出结论， 原子弹 可以及时设计、制造和使用，会影响战争的结果。为了完成这项任务，美国陆军工程兵团在纽约 曼哈顿 建立了曼哈顿工程师区，由 莱斯利·格罗夫斯 准将 领导 。
研制历程
1941年，科学家们推测，制造原子弹有两条潜在的途径。一种途径是使用铀235 同位素 ，它平均占 天然铀 的不到1%。另一种将使用新发现的钚元素，这种元素可以在使用铀燃料的 核反应堆 中生产。为此， 美国 在 田纳西州 橡树岭 建造了一个大型工业综合体，采用了三种不同的 铀浓缩 技术用于生产浓缩铀，还建造了一个试验反应堆和 化学 分离厂，以生产有限数量的钚。一个用于生产钚的巨大工业综合体在 华盛顿州 汉福德建成。该综合体拥有规模巨大的 反应器 、化学分离工厂和燃料制造设施。尽管设施的设计和建造速度很快，但橡树岭和汉福德工厂的生产却缓慢而困难。直到 1945 年中期，才有足够的浓缩铀和钚用于制造第一颗 原子弹 。 。
曼哈顿计划 于1942年进行了重组，交给美国军政委员会，由 莱斯利·格罗夫斯 将军负责。格罗夫斯起用理论物理学家 罗伯特·奥本海默 (RobertOppenheimer)。他从1941年秋开始，参加了 美国 研制原子武器的工作，1942年受命组建 曼哈顿计划 中的 洛斯阿拉莫斯 科学实验室，为第一颗原子弹的制造作出了重要贡献，被誉为“ 罗伯特·奥本海默 ”。从1942年8月13日起，整个研制计划使用了代号“曼哈顿工程”， 原子 科学家也统称为“科学工作者”，并且实行了严格的军事保密制度和隔离制度 。这项计划雇佣了 美国 、 英国 、 加拿大 等各国人士超过13万人，其中不乏众多 诺贝尔奖 得主。包含了当时的三个主要的实验室—— 华盛顿哥伦比亚特区 汉福德、 田纳西州 橡树岭以及位于 新墨西哥州 的 洛斯阿拉莫斯 。1943年， 罗伯特·奥本海默 被任命为 洛斯阿拉莫斯 实验室主任，成为 原子弹 研制设计的总负责人，而这座由农场学校改造的实验室有一个更为熟知的代号——“Y地点”，在整个“ 曼哈顿计划 ”期间， 美国 原子弹的理论基础与设计均出自该实验室。
测试情况
制造原子弹本身并不是一项容易的任务。为了获得尺寸和形状的最佳规格，需要进行精确的计算和无数小时的实验。1943年初，格罗夫斯将军在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯建立了一个炸弹设计和开发实验室，科学家们在 罗伯特·奥本海默 的领导下，以简单的枪式构型产生临界质量和核爆炸来测试铀弹。但在1944年，科学家发现枪式构型对钚没有作用，因此转向了理论上极其复杂的内爆法。1945 年 7 月 16 日，由于不确定这种方法是否有效，项目组在新墨西哥州南部 阿拉莫戈多 测试了内爆法构型的 原子弹 “三一”。该试验成功引发了世界上第一次人为核爆，开启了核时代。 曼哈顿计划 也宣告结束。
使用情况
1945年， 第二次世界大战 已接近尾声，4月底，由五位政府官员与三位科学家组成了一个“临时委员会”，委员会做出了尽快向 日本 使用原子弹的建议，并呈报 哈里·S·杜鲁门 总统 。1945年5月8日 德国 法西斯主义 无条件投降 ，7月26日， 美国 、 英国 和 中原地区 三国发表《波茨坦公告》，敦促日本迅速无条件投降，日本政府置之不理 。因此，哈里·杜鲁门总统任命的目标委员会开始决定哪些日本城市将遭受 原子弹 轰炸，但此次的选定并未将长崎列为首选。相反，他们将小仓确定为继广岛之后的第二个目标。在九州岛上拥有 13 万人口的 小仓市 ，是日本最大的军械工厂所在地之一。美国人知道这一切，但他们的常规轰炸行动却没有瞄准这座城市。这就是目标委员会认为这将是核轰炸广岛之后的下一个目标的原因。
而 长崎市 距小仓约160公里，人口约263,000人，还有一些重要军事设施，包括三菱的两座 兵工厂 。长崎也是一个重要的港口城市。与小仓和广岛一样，它在此前也未受到 美国 常规轰炸的严重影响。
1945年8月6日， 美国军队 向 广岛市 市内投下一颗代号为“ 小男孩原子弹 ”的铀弹，导致广岛市24.5万人中有20万人死伤， 城市化 为一片废墟 。在广岛遭到轰炸的几天后，美国决定使用“胖子”。原因一方面是因为 日本 的气候多变，台风或其他重大天气事件可能会迫使部署推迟数周；另一方面美国想通过接连的 原子弹 轰炸，让日本相信美国有大量的 核弹 ，并准备继续使用它们，直到日本最终投降。美国最后决定在1945年8月9日向日本再次投下“胖子”。
1945年8月9日凌晨3时47分 ， 查尔斯·斯威尼 少校 驾驶的“博克之车”号从 天宁岛 起飞，机上携带 钚弹 “胖子”。目标是日本的 小仓市 。在博克之车起飞之前，机组长告知斯威尼少校，飞机其中的一个燃料输送泵不能进行工作，无法将另一个油箱的2366升燃料输送到位。这代表着在27444升的总燃料负荷中有近9%无法使用。但斯威尼少校决定无论如何都要起飞。虽然此前指挥官 保罗·蒂贝茨 上校 的命令是， 轰炸机 在集合点等待时间不能超过15分钟，但由于“大臭 ”号未能按时抵达，斯威尼少校还是选择在集合点继续等待30分钟。与此同时，两架负责气象侦察的 B-29轰炸机 ，艾诺拉·盖号和Laggin‘Dragon，分别抵达主要目标小仓和次要目标 长崎市 上空。这两个城市的天气都在任务参数范围内。但在等待的过程中，小仓上空的天气恶化了 。
10时44分，博克之车抵达小仓上空时，因为云层遮挡了视线，使得飞机难以找到目标点， 战略轰炸机 三次试图投放 原子弹 ，但投弹手均未能看到目标。查尔斯·斯威尼 少校 决定转向小仓以南160公里的第二个目标 长崎市 。由于 燃油泵 故障造成的延误和燃料余量下降，斯威尼在飞往备用目标过程中降低了发动机功率，试图节省可用燃油。10时58分，斯威尼少校驾驶博克之车抵达 长崎市 后，当时的云雾很大。就在飞机燃料快要耗尽时，云层中才显露出一个洞， 轰炸机 投弹手科米特 上尉 表示他可以看到目标。“胖子”于上午11时01分从 9,144 米高空被投放，坠落 43 秒后， 原子弹 在 594 米的高度爆炸。它偏离预定目标点近 2.4 公里，并在浦上山谷上空爆炸，位于三菱钢铁武器工厂和三菱浦上军械工厂之间。 。一团 褐色 的 蘑菇云 从 地平线 升起，中间的 气团 形成一根直柱，不断地沸腾翻滚，呈现出 彩虹 般的颜色 。投放完炸弹后的“博克之车”号由于飞机燃料严重不足，无法到达 硫磺岛 ，斯威尼决定转飞冲绳机场。当“博克之车”降落在跑道上时，一台 发动机 因燃料不足而 熄火 。在飞机在跑道上停稳时，第二台发动机的燃料也用完了 。
据估计，“胖子”当量相当于2.1万吨 三硝基甲苯 的爆炸力，比“ 小男孩原子弹 ”大近40%。但 长崎市 周围的山丘一定程度上限制了最初的爆炸与损害 。尽管如此，长崎大约60%的地区被毁，约4万人丧生 。到1945年12月，该市25万居民中至少有8万人死亡 。在长崎被轰炸五天后， 日本天皇 承认他的国家现在面临彻底的毁灭，同意投降。 第二次世界大战 结束了。
基本设计
总体设计
“胖子（Fat Man）”是第二次世界大战时 美国 在日本长崎投掷的 原子弹 的名称 。该型原子弹长3.25米，宽1.52米，重量4898 千克 ，是战争中使用的第二种 核武器 。
“胖子”这种蛋形武器被命名为Mark III，内部有一个直径9.17厘米、重6.15公斤的钚239球体，中心有一个2.1厘米的空腔。铍 中子 引发剂 就在这个空腔里。钚球被直径为 22.86 厘米、质量为 108 公斤的铀捣棒包围。该核组件装在硼/ 丙烯酸 外壳中，周围环绕着约 2,390 公斤的高爆炸药，由成分 B 和巴拉托组成。炸药形成在“ 透镜 ”中，能够以非常精确的方式将力引导到内部。目的是将钚压缩（或 内爆 ）至更大的密度，从而产生“ 临界质量 ”。 。
技术原理
1938年 德国 科学家哈和斯特拉斯曼发现了重金属U235 原子核 的裂变现象。铀原子核裂变时释放出巨大的能量，这个能量来源于原子核内核子的 结合能 ，能量值与核裂变时的质量损失相关 。 核燃料 发生链式裂变反应才能释放 原子核 中的能量。所谓链式反应，就是指铀235被一个 中子 撞击分裂后，放出2-3个多余的中子，这些中子再撞击到另外的原子核，引发更多次裂变，像链条一样传递下去 。
原子弹 是利用铀235或钚239的原子核自持裂变链式反应原理制成的 核武器 ，也称为“裂变核武器”。要使链式反应可自持地进行下去，原子弹中的裂变装料必须大于一定的质量，这一质量称为“ 临界质量 ”。临界质量的大小与裂变装料的种类、密度等因素有关 。
原子弹就是使处于次临界状态的裂变装料瞬间达到超临界状态。根据超临界状态实现方式的不同， 原子弹 可分为枪式结构和 内爆 式结构两种。内爆式结构需要把 核燃料 制成球形，球的外壳是反射层，球的外围要均匀地放满炸药。需要引爆时，球外围的炸药同时起爆产生极高的压力向内挤压核燃料，让它迅速向中心内聚。核燃料的密度瞬间增加，超过临界点后，再利用 中子源 释放中子，引发链式反应（ 核爆炸 ）。相比枪式结构，内爆法需要的燃料质量更小，核燃料反应率更高 。
“胖子”使用的是内爆式结构引爆的钚239 原子弹 ，其核裂变燃料是 δ相 钚合金，只用了6.2 千克 就达到了21000吨 三硝基甲苯 当量的威力， 核燃料 的利用率有了显著的提高 。
引爆原理
胖子是 内爆 式 钚弹 。在内爆式结构中，将高爆速的烈性炸药制成球形装置，将小于 临界质量 的核装料制成小球，置于炸药中。通过 电雷管 同步点火，使炸药各点同时起爆，产生强大的 向心聚焦 纵波 （又称内爆波），使外围的核装药同时向中心合拢，使其密度大大增加，也就是使其大大超临界。再利用一个可控的 中子源 ，等到压缩波效应最大时，才把它“点燃”。这样就实现了自持链式反应，导致极猛烈的爆炸 。
由于内爆式钚弹是一种崭新的设计，因此 美国 在使用前，先在1945年7月16日新 墨西哥州 试爆了另一枚同一模式，称为“小玩意”（Gadget）的 原子弹 。结果试验非常成功，得到的当量达二万公吨，比原先预计高出二至四倍 。
投放工具
“胖子”原子弹是由名为博克之车的B-29-35-MO“超级堡垒”轰炸机运载投放。这架编号44-27297的 战略轰炸机 是一架经过特殊改装的“银板” B-29轰炸机 。“银板”B-29在许多方面与标准生产的轰炸机不同。改装的“银板”B-29较标准B-29轻了3266公斤。这种改装的B-29没有装甲，在后炸弹舱安装了额外的油箱，炸弹舱门由快速气动系统控制，前炸弹舱的释放机构被英国兰开斯特特种轰炸机使用的单点释放机构所取代。驾驶舱增加了一个武器控制站，用于监控特殊的炸弹系统 。
博克之车有四台 风冷 、增压、排量54.858升的R-3350-41两排18缸 发动机 ，采用直接燃油喷射。它在 海平面 2400转/分时的额定马力为2000马力，在2800转/分起飞时的 额定功率 为2200马力。发动机通过0.35:1的 齿轮 减速驱动直径为5.080米的四叶柯蒂斯电动可逆螺距 螺旋桨 。这种 航空发动机 单台长1.93米，直径1.41米，重1236公斤 。
博克之车的巡航速度为每小时354公里，最高速度为每分钟587公里。其爬升上限为9708米， 作战半径 为4667公里 。
性能参数
影响
日本 于1945年8月15日宣布 无条件投降 ，9月2日签署投降书。 第二次世界大战 至此结束。但是 核弹 从此开始威胁全人类 。
1945年8月9日“胖子” 原子弹 最初的爆炸可能造成 长崎市 40000人死亡。到1946年初，又有3万人死亡。在1946年至1951年的五年里，长崎爆炸事件直接造成了超过10万人死亡 。
1945年 美国 用 核航弹 轰炸 广岛市 和长崎，也使日本人民遭受到军国主义者发动 侵略战争 带来的严重灾难。日本人民亲身体验了 原子弹 造成的无穷遗患 。 美国 在战后组建了 原子弹 伤亡委员会（ABCC），以及其后继者辐射效应研究基金会（RERF），对原子弹幸存者及其子女进行了 流行病学 和 遗传学 研究。该研究计划为辐射健康标准提供了主要依据 。
后世纪念
天宁岛 的出名是因为 第二次世界大战 中美国投向 广岛市 和 长崎市 的两颗 原子弹 都是从这里装载起飞的，现在岛上留有当时原子弹装载遗址（Atomic Bomb Pits）。与“ 小男孩原子弹 ” “胖子”同型号但已拆除核心部件的 原子弹 以及执行任务的“博克之车”号 B-29轰炸机 目前在代顿市的美国国家空军博物馆永久展出，每年有130多万游客前来参观 。
广岛市 、长崎每年8月举行大规模纪念活动，长期举行关于核爆的展览、教育和宣传，但很少提及 原子弹 攻击 日本 的历史背景，更几乎不提遭日本侵略国家所受损失 。
相关评价
2014年7月28日， 第二次世界大战 中执行 美国军队 向广岛投掷 核航弹 任务的小组最后一名在世成员 西奥多·范柯克 去世，其生前接受媒体采访曾表达对原子弹和战争的厌恶，但坚持认为对日本投下原子弹是正确的决定，因为这加速了 日本军国主义 投降，从长期角度看是“挽救生命”。范柯克说，“老实说，我认为使用 原子弹 从长期讲挽救了生命，挽救了许多生命，而绝大多数被挽救的生命是日本人。”范柯克表示， 美国 当时还准备对 日本 本土展开登陆作战。比起美军对日本长时间狂轰滥炸以及登陆作战对双方带来的人员伤亡预期，原子弹是两害相权取其轻的决定 。
另一名执行原子弹轰炸 广岛市 任务的美国飞行员 保罗·蒂贝茨 一生也从未后悔当年向日本投下原子弹。他说：“很多日本人主观地认为我会为轰炸广岛而感到内疚、良心备受谴责。但事实上，我为什么要感到内疚呢？！我亲眼看过有关 南京大屠杀 的纪录片，看到过日本士兵用 刺刀 把胎儿从中国孕妇的肚子里挑出来的场景。这样的暴行，并不比我向他们扔 原子弹 仁慈多少。日本人只强调他们遭到原子弹轰炸，却没有想过发生这一事件的原因。”“ 哈里·S·杜鲁门 总统的决定是正确的”--这是 美国 两党和每一位总统的信条。虽然里根总统曾为美国在 第二次世界大战 期间隔离国内的日裔美国人而道歉，但美国不会对在日本投下 核航弹 而感到愧疚 。