1945년 8월 6일 에놀라 게이는 티니안섬에서 이륙한다. 이오지마 상공에 도착하자 B-29 2대가 합류한다. 관측과 촬영용 1대, 폭발력 측정용 1대 였다.P-51 머스탱 2대도 이들 B-29 3대를 호위하기위해 합류한다.정찰용 B-29가 날씨를 확인하기 시작한다. 8월6일 7시 30분 윌리엄 S 파슨스 가 리틀보이에 신관과 기폭장치를 조립한다. 이륙시 폭발할 까봐 원자폭탄에서 분리된 상태였다.히로시마 날씨가 매우 쾌청하다는 보고가 들어오게 된다.히로시마에서는 기상관측용 B-29를 보고 공습경보를 발령한다. 하지만 그 규모가 너무 적어 정찰용이라 생각한다. 평소에도 자주 정찰을 왔기 때문이다.원자폭탄 안에는 레이저 고도계가 있어서 이걸로 고도 측정후 원하는 높이에서 기폭장치가 작동한다. 미군은 일본 레이다의 전자파로 영향을 받을 지도 모른다는 우려가 있었으나 기우였다.히로시마를 가로지르는 오오타강의 아이오이 다리가 표적이 된다.1945년 8월 6일 8시 15분 원자폭탄이 투하된다. 600m에 도달하자 기폭장치가 작동했고 핵폭발이 일어난다.
과학자들도 폭격기에 타고 있었는데 그 중 유명한 사람이 루이스 알바레즈 이다. 알바레즈는 자신의 아들과 함께 소행성 충돌로 공룡이 대멸종했다는 가설을 처음 세운 인물이다. 알바레즈는 히로시마 폭발 후 납 맛을 느꼈다고 증언한다.실제로 방사선 피폭시 납 맛이 난다. 체르노빌 사고 생존자 역시 이런 납 맛을 느꼈다고 전해진다.에놀라 게이 꼬리 부분 사수 조지 밥 캐런은 폭발 모습을 사진 촬영하고 이 사진이 히로시마 원폭의 유일한 기록이 된다. 비디오 촬영도 했지만 화질이 엉망이였다.원폭 다음날 일본은 나시나 요시오 (일본 원폭 개발 총책임자)를 히로시마로 급파한다. 그는 히로시마에 떨어진 폭탄이 원자폭탄임을 알아차리게 된다.좆된 것이였다.일본 수뇌부는 이 파괴력을 보고도 계속 더 전쟁을 진행해야한다고 주장한다. 일본 육군대신 아나미 고레치카는 원폭투하 사실 자체를 부정한다.
히로시마에 떨어진 원자폭탄으로 반경 3.2km는 엄청난 열로 거의 모든 물체가 증발했다.원자폭탄은 에너지 85%가 폭풍과 열복사로 소진되고 15%가 방사선 에너지로 남는다.핵분열을 일으키는 중성자도 치명적인 방사선이였다. 이를 극대화한 중성자탄이 나중에 개발된다.원자폭탄 폭발시 감마선이 발생하는데 이 방사선은 투과력이 X선보다 강하고 투과율이 높다. 중금속과 콘크리트도 투과한다. 인체가 맞으면 세포조직과 DNA를 파괴한다.알파선은 헬륨의 원자핵이고 베타선은 원자핵에서 나오는 전자이다. 이들은 치명적이지는 않지만 인체에 흡수되어 계속 방사선을 배출한다. 수일 또는 수십년에 걸쳐 인체 세포를 조금씩 손상시킨다.
첫번째 원폭 후 일본이 별 반응을 안하자 1945년 8월 9일 소련이 만주 침공 개시일에 B-29 복스카가 팻맨을 실고 일본 본토로 향한다.표적은 일본 육군 조병창이 있던 고쿠라였다. 만일 기상이 안좋으면 나가사키를 다음 목표로 한다.고쿠라 기상은 안좋았고 전날 폭격을 당해 그 연기가 아직도 남아있었다. 일본은 대공포 사격을 하고 요격기도 출격시킨다.복스카는 한 시간 동안이나 기회를 엿보나 실패한다. 다음 목표인 나가사키로 간다.나가사키 역시 기상이 안좋았다. 복스카는 연료가 거의 바닥난다. 레이다조준으로 투하할까를 고민하다가 갑자기 구름이 잠깐 열리고 시야에 목표가 들어온다.목표에 딱 도달하지 않았지만 그대로 투하한다. 상공 500미터에서 폭발한다. 이 폭발 장면은 비교적 기록이 잘 남아있다.위력은 리틀보이보다 센 폭탄이였으나 표적을 3km 정도 벗어낫고 언덕에 막혀 그 위력이 감소되었다.그나마 다행스러운 것인지 히로시마보다 피해가 적게 된다.
원폭의 참상은 상상을 초월했다.원폭투하 후 미해병대 소속 사진병 조 오도넬은 원폭의 피해를 사진으로 남긴다.1989년에 오도넬은 자신이 찍은 사진을 사진집으로 만들어 공개한다.
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