Le second bombardement atomique eut lieu le 9 août 1945. Parti de Tinian, le bombardier B-29 Bockscar devait initialement larguer la bombe « Fat Man » sur la ville de Kokura mais son pilote, Charles Sweeney, décida de se reporter sur la cible secondaire de Nagasaki du fait de la couverture nuageuse sur la ville. Deux autres B-29 décollèrent peu après : The Great Artiste piloté par Frederick Bock et The Big Stink piloté par le lieutenant-colonel Hopkins.

La bombe fut larguée à 10 h 58 heure locale et l'explosion d'une puissance de 20 kilotonnes détruisit 3,8 km2 de bâtiments dans le district d'Urakami.

Trois ondes de choc atteignirent les deux avions. The Great Artiste continua sa mission scientifique autour de Nagasaki pendant que Bockscar se dirigeait vers le sud. Le retour vers Tinian étant impossible faute de carburant de réserve, Bockscar risquait de devoir se poser en mer. Sweeney décida d'atterrir à Okinawa, alors sous occupation américaine. C'est quasiment en planant que le bombardier arriva sur la piste, un moteur s'était déjà arrêté en vol. Une vingtaine de minutes plus tard, The Great Artiste atterrissait à son tour accompagné de The Big Stink qui s'était dirigé en solo vers Nagasaki pour prendre des photos.

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