沙皇炸弹（英文：The Tsar Bomba，绰号：Big Ivan/King of Bombs，绰号译文：大伊万/炸弹之王，代号：AN-602，俄文：Царь Бомба），是20世纪60年代初冷战期间苏联研制的一型氢弹。
发展沿革
历史背景
核武器是利用能自持进行的核裂变或聚变反应，瞬间释放巨大能量产生爆炸作用，对各种目标具有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。核武器自1945年研制成功以来的发展历史中，主要有三种类型：
原子弹、
氢弹、
中子弹。 原子弹是利用铀235或钚239等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器。氢弹则是利用氢的同位素
氘、
氚等轻原子核的聚变反应瞬间释放的巨大能量起毁伤破坏作用的武器。原子弹的能量来源于核裂变反应，氢弹的威力则是在裂变-聚变-裂变的相互作用中产生的。这种裂变、聚变的交互反应，极大地发挥了核反应的效能，掌握与控制这种反应的技术内涵要比原子弹更为复杂、更为深奥。与原子弹几万吨、几十万吨级的爆炸威力不同，氢弹的爆炸威力动辄就是上百万吨、上千万吨TNT当量。所以，人们称它是人类有史以来威力最大的武器。
冷战时期，苏联和美国展开了疯狂的核竞赛，相继研制各种型号的核武器，包括原子弹、氢弹和中子弹等。
20世纪60年代初，美国和苏联的关系紧张，双方加速发展核武器。苏联为了压倒美国，秘密研制了世界上最大的氢弹“沙皇炸弹”。
1960年1月，苏联时任领导
赫鲁晓夫在
联合国总部会议上，声称苏联要大力支持“民族解放战争”。美国认为是对其霸权地位的严重挑衅。同月，美国时任总统
肯尼迪发表演讲，对赫鲁晓夫回应说，美国将反对任何敌人通过强制手段确保它国的自由。随后美苏继续展开政治、经济和军事领域的较量。
1961年4月，美国中央情报局组织
古巴流亡分子在古巴猪湾登陆，推翻苏联支持的政府行动失败，美国开始对古巴进行海上封锁，试图迫使古巴政府屈服。
1961年8月，苏联军队在德国东、西柏林交界处设立
柏林墙，把柏林分割为两大部分，阻止西方力量的渗透。
1961年9月，美国总统号召国民修建核大战掩体，准备与苏联展开
核威慑，国际局势对峙紧张。
研制进程
1961年7月10日，赫鲁晓夫召见核科学家
萨哈罗夫等，亲自下令研制世界上最大的氢弹，要求其核当量1亿吨，为威慑美国以达到“不战而屈人之兵”的战略意图。赫鲁晓夫表示∶1961年10月，苏联将举行庆祝活动，为了显示实力，希望沙皇炸弹在1961年9月前能够研制成功，届时通过试爆世界上最大的氢弹，获得最大的政治效益。
萨哈罗夫和其它核专家投入到超级氢弹的研制上，代号AN602的新型氢弹研制仅用14周时间就完成了，其核当量设计为1亿吨，成为当时世界上最大的氢弹，苏联将其命名为“沙皇炸弹”，或者叫作“核弹之王”。但是出于氢弹试验可能造成辐射和放射性污染的的担忧，研发团队决定将“沙皇炸弹”的核当量降低到5000万吨。即使如此该炸弹的威力仍相当于大约3800枚美国在日本广岛投掷的原子弹。
技术特点
设计原理
氢弹爆炸时产生大量的高能中子可以引起重核材料铀238发生裂变反应，释放出巨大能量（原子弹裂变反应产生的中子因能量较低，绝大多数不能引起铀238发生裂变，因此铀238不能用作原子弹的核装料）。于是，研制方便在干弹核装料外面增加铀238包壳，因此氢弹爆炸时就包括三部分核反应：铀235或钚239的裂变反应，氢材料的聚变反应、铀238的裂变反应，故称为“三相弹”。“三相弹”的特点是威力大、放射性沾染也更严重，比同样威力的氢弹产生的放射性微粒要多许多，又被称为“脏弹”。“三相弹”的热核材料是氘化锂6，铀238是裂变材料，原子弹是引爆器。它的爆炸过程大略如下：先由电子系统发出起爆信号，原子弹爆炸产生大量中子并放出巨大能量，中子与氘化锂6中的锂6作用生成氚，爆炸产生的上千万度高温使氘氚发生聚变反应，反应中释放大量高能中子和巨大能量，高能中子使铀238发生裂变反应继续释放巨大能量从而使反应区的温度持续升高，促使聚变反应的进一步发展，如此循环，互相促进，构成“三相弹”整个爆炸过程。
沙皇炸弹是一种具备“三相弹”性质的
氢弹，经过俄方物理学家的计算与评估后，假设沙皇炸弹在
英格兰中部发威，尤其若为了造成大规模地面破坏效果而以低空方式引爆，其引爆后含有放射物质的落尘也会轻易地影响到
华沙公约组织；如果在当时的
西德上空引爆，致命的放射性尘埃更是能影响到苏联的边界地区。为了避免尘埃影响，原来包覆融合蕊用的
铀238被换成
铅，这样就能控制融合反应中扩大进行裂变反应的铀原子与中子的速度，在融合阶段中的中子加速裂变的过程也就被终止，因此全部的能量中大约97%来自于核聚变方式；后来的试爆也都按照这个方式，以避免无法预期与控制的落尘造成邻近或偏远地区以及国家的严重影响。
另外为了从试爆人员的安全出发，研制方给沙皇炸弹特别加装一副重达800千克的减速伞，以延迟炸弹释放坠落后的时间与速度（投放后到起爆时差为188秒），以便氢弹载机与观测机能够撤到距离原爆心45千米以外的安全范围。
氢弹载机
执行沙皇炸弹试爆任务的飞机，是一架从驻
科拉半岛基地的
图-95轰炸机V型，该机是专门为氢弹空投爆炸试验而改装研制的氢弹载机。由于沙皇炸弹的弹体过大，所以该架图-95V飞机将机体内的燃油箱与机腹炸弹舱门移除才能执行挂载飞行任务（这是沙皇炸弹无法服役实战化的主要原因之一）。
另外，试验时伴随飞行的一架图-16轰炸机作为观测机，负责将试爆的画面以图片与影像纪录下来，同时负责收集氢弹爆炸时的空气作样本。
执行任务的两架轰炸机均涂装含有特殊材质的白色无机反光涂料，以避免试爆的高温造成人员或任务机的损伤。
性能数据
试验动态
试验场地
新地岛，地处俄罗斯北部的北极地区，介于喀拉海和巴伦支海之间，面积8.26万平方千米，气候寒冷，终年积雪。更为重要的是，该岛距其最近的城市都在1000千米以上，是进行大当量核试验的理想场地。
1954年，新地岛核试验场开始建设。次年，苏联生产制造的第一枚核鱼雷在新地岛成功发射爆炸，就此打破了该岛多年的沉寂。整个冷战期间，新地岛核试验场上共进行了130多次核试验，是除了位于哈萨克斯坦的塞米帕拉金斯克核试验场之外，苏联最重要的核试验场，也是美苏核竞赛的主战场之一。
试爆效应
1961年10月30日莫斯科时间上午11时32分，沙皇炸弹被图-95V轰炸机在试验场上空空投并爆炸，爆炸产生的火球半径达4600米，蘑菇云宽近40千米，高约64千米，相当于珠穆朗玛峰海拔的7倍多。该氢弹爆炸当量相当于二战中使用的爆炸物总和的10倍，还包含在日本投下的两枚原子弹。
沙皇炸弹氢弹在试爆时，试验区内建筑荡然无存，用于实验的15000头动物全部死亡。经测定，“沙皇炸弹”爆炸产生的冲击波扩散达1000千米，连
芬兰都有明显震感。在爆炸地点，直径为20千米范围内3米厚的冰层被融化。4000千米外的美国
阿拉斯加的预警雷达和通信系统，中断时间长达20小时。爆炸还将亚欧大陆向南推移了9毫米。
爆炸当时所产生的火球半径席卷了地面，并迅速扩散到飞机空投的万米高空，爆炸产生的热风甚可以让远在51千米以外的人受到3级灼伤，爆炸的闪光能造成43千米以外人的眼睛剧痛与灼伤，甚至造成白内障以及失明。整个爆炸连芬兰都能发现和感觉到，并造成当地许多房屋的玻璃破碎；爆炸的冲击波在引爆点正下方高压达每平方英寸300磅（压力等同于210920.86千克/平方米），冲击波向外扩展近100千米的范围。虽然这一次试爆是在空中试爆，但是往地球传送的冲击波被美国地质调查仪侦测到引起里氏地震规模5~5.25地震。距离测试地点55千米外的塞佛尼殖垦地（Severny settlement）中所有木造或砖造的房屋受到严重损毁；数十千米内的木造房屋均全毁，只有砖造或石造房屋残留，但是门窗与屋顶都被强风吹走；爆炸后的电磁脉冲波足足造成了一个小时的无线电通讯空窗期；爆炸后所引发的大气扰动（atmospheric disturbance）环绕了地球三次。
展出影片
2015年8月31日，俄罗斯在莫斯科俄核工业70周年纪念展览上，展出了苏联研制的AN-602氢弹的外壳复制模型。
2020年8月20日，俄罗斯国家原子能公司（Rosatom）在其官方账号上发布了一部长达30分钟的纪录片，首次展示了“沙皇炸弹”试爆的细节。该部纪录片的播出正值俄罗斯核工业75周年纪念日，尽管用这种被西方称为“末日武器”的热核炸弹来纪念是一种不同寻常的方式，但这的确是一项了不起的技术成就。
总体评价
沙皇炸弹的试爆威力为5000万吨
TNT当量，在全世界所有已知爆炸事件中规模排名第二，仅次于导致
恐龙灭绝的
希克苏鲁伯陨石坑事件。
沙皇炸弹最终因为威力太大，无法用于实际的军事用途——无论是在运载系统方面，还是在寻找值得使用的目标方面。核武器在俄罗斯武装部队中仍然有着举足轻重的地位，而且大多数俄军战斗机都有投放核武器的能力。冷战时期的纪录片让人们清醒地认识到这些武器的存在以及其可怕的破坏力。（人民资讯 评）
俄罗斯掌握着多型洲际弹道导弹、战略轰炸机、战略核潜艇和6490个核弹头，仍然是一个具有巨大战争威慑力量的国家。（Tandfonline 评）