Айви Майк - первые атмосферные испытания водородной бомбы, проведенные США на атоллле Эниветок 1 ноября 1952 года.
65 лет назад Советский Союз взорвал свою первую термоядерную бомбу. Как устроено это оружие, что оно может и чего не может? 12 августа 1953-го в СССР взорвали первую «практичную» термоядерную бомбу. Мы расскажем об истории ее создания и разберёмся, правда ли, что такой боеприпас почти не загрязняет среду, но может уничтожить мир.
Идея термоядерного оружия, где ядра атомов сливаются, а не расщепляются, как в атомной бомбе, появилась не позднее 1941 года. Она пришла в головы физикам Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее.
Приблизительно понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно и по тому факту, что работающие АЭС давно обыденность, а работающие и практичные термоядерные электростанции - все еще научная фантастика.
Чтобы атомные ядра сливались друг с другом, их надо нагреть до миллионов градусов. Схему устройства, которое позволило бы это проделать, американцы запатентовали в 1946 году (проект неофициально назывался Super), но вспомнили о ней только спустя три года, когда в СССР успешно испытали ядерную бомбу.
Президент США Гарри Трумэн заявил, что на советский рывок нужно ответить «так называемой водородной, или супербомбой».
К 1951 году американцы собрали устройство и провели испытания под кодовым названием «Джордж». Конструкция представляла собой тор - проще говоря, бублик - с тяжелыми изотопами водорода, дейтерием и тритием. Выбрали их потому, что такие ядра сливать проще, чем ядра обычного водорода. Запалом служила ядерная бомба. Взрыв сжимал дейтерий и тритий, те сливались, давали поток быстрых нейтронов и зажигали обкладку из урана. В обычной атомной бомбе он не делится: там есть только медленные нейтроны, которые не могут заставить делиться стабильный изотоп урана. Хотя на энергию слияния ядер пришлось примерно 10% от общей энергии взрыва «Джорджа», «поджиг» урана-238 позволил поднять мощность взрыва вдвое выше обычного, до 225 килотонн.
За счет дополнительного урана взрыв получился вдвое мощнее, чем с обычной атомной бомбой. Но на термоядерный синтез приходилось только 10% выделившейся энергии: испытания показали, что ядра водорода сжимаются недостаточно сильно.
Тогда математик Станислав Улам предложил другой подход - двухступенчатый ядерный запал. Его задумка заключалась в том, чтобы поместить в «водородной» зоне устройства плутониевый стержень. Взрыв первого запала «поджигал» плутоний, две ударные волны и два потока рентгеновских лучей сталкивались - давление и температура подскакивали достаточно, чтобы начался термоядерный синтез. Новое устройство испытали на атолле Эниветок в Тихом океане в 1952 году - взрывная мощность бомбы составила уже десять мегатонн в тротиловом эквиваленте.
Тем не менее и это устройство было непригодно для использования в качестве боевого оружия.
Чтобы ядра водорода сливались, расстояние между ними должно быть минимальным, поэтому дейтерий и тритий охлаждали до жидкого состояния, почти до абсолютного нуля. Для этого требовалась огромная криогенная установка. Второе термоядерное устройство, по сути увеличенная модификация «Джорджа», весило 70 тонн - с самолета такое не сбросишь.
СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена советскими разработчиками лишь в 1949 году. В ней предполагалось использовать дейтерид лития. Это металл, твердое вещество, его не надо сжижать, а потому громоздкий холодильник, как в американском варианте, уже не требовался. Не менее важно и то, что литий-6 при бомбардировке нейтронами от взрыва давал гелий и тритий, что еще больше упрощает дальнейшее слияние ядер.
Бомба РДС-6с была готова в 1953 году. В отличие от американских и современных термоядерных устройств плутониевого стержня в ней не было. Такая схема известна как «слойка»: слои дейтерида лития перемежались урановыми. 12 августа РДС-6с испытали на Семипалатинском полигоне.
Мощность взрыва составила 400 килотонн в тротиловом эквиваленте - в 25 раз меньше, чем во второй попытке американцев. Зато РДС-6с можно было сбросить с воздуха. Такую же бомбу собирались использовать и на межконтинентальных баллистических ракетах. А уже в 1955 году СССР усовершенствовал свое термоядерное детище, оснастив его плутониевым стержнем.
Сегодня практически все термоядерные устройства - судя по всему, даже северокорейские - представляют собой нечто среднее между ранними советскими и американскими моделями. Все они используют дейтерид лития как топливо и поджигают его двухступенчатым ядерным детонатором.
Как известно из утечек, даже самая современная американская термоядерная боеголовка W88 похожа на РДС-6c: слои дейтерида лития перемежаются ураном.
Разница в том, что современные термоядерные боеприпасы - это не многомегатонные монстры вроде «Царь-бомбы», а системы мощностью в сотни килотонн, как РДС-6с. Мегатонных боеголовок в арсеналах ни у кого нет, так как в военном отношении десяток менее мощных зарядов ценнее одного сильного: это позволяет поразить больше целей.
Техники работают с американской термоядерной боеголовкой W80
Чего не может термоядерная бомба
Водород - элемент чрезвычайно распространенный, достаточно его и в атмосфере Земли.
Одно время поговаривали, что достаточно мощный термоядерный взрыв может запустить цепную реакцию и весь воздух на нашей планете выгорит. Но это миф.
Не то что газообразный, но и жидкий водород недостаточно плотный, чтобы начался термоядерный синтез. Его нужно сжимать и нагревать ядерным взрывом, желательно c разных сторон, как это делается двухступенчатым запалом. В атмосфере таких условий нет, поэтому самоподдерживающиеся реакции слияния ядер там невозможны.
Это не единственное заблуждение о термоядерном оружии. Часто говорят, что взрыв «чище» ядерного: мол, при слиянии ядер водорода «осколков» - опасных короткоживущих ядер атомов, дающих радиоактивное загрязнение, - получается меньше, чем при делении ядер урана.
Заблуждение это основано на том, что при термоядерном взрыве большая часть энергии якобы выделяется за счет слияния ядер. Это неправда. Да, «Царь-бомба» была такой, но только потому, что ее урановую «рубашку» для испытаний заменили на свинцовую. Современные двухступенчатые запалы приводят к значительному радиоактивному загрязнению.
Зона возможного тотального поражения «Царь-бомбой», нанесенная на карту Парижа. Красный круг - зона полного разрушения (радиус 35 км). Желтый круг - размер огненного шара (радиус 3,5 км).
Правда, зерно истины в мифе о «чистой» бомбе все же есть. Взять лучшую американскую термоядерную боеголовку W88. При ее взрыве на оптимальной высоте над городом площадь сильных разрушений практически совпадет с зоной радиоактивного поражения, опасного для жизни. Погибших от лучевой болезни будет исчезающе мало: люди погибнут от самого взрыва, а не радиации.
Еще один миф гласит, что термоядерное оружие способно уничтожить всю человеческую цивилизацию, а то и жизнь на Земле. Это тоже практически исключено. Энергия взрыва распределена в трех измерениях, поэтому при росте мощности боеприпаса в тысячу раз радиус поражающего действия растет всего в десять раз - мегатонная боеголовка имеет радиус поражения всего в десять раз больше, чем тактическая, килотонная.
66 миллионов лет назад столкновение с астероидом привело к исчезновению большинства наземных животных и растений. Мощность удара составила около 100 млн мегатонн - это в 10 тыс. раз больше суммарной мощности всех термоядерных арсеналов Земли. 790 тыс. лет назад с планетой столкнулся астероид, удар был мощностью в миллион мегатонн, но никаких следов хотя бы умеренного вымирания (включая наш род Homo) после этого не случилось. И жизнь в целом, и человек куда крепче, чем они кажутся.
Правда о термоядерном оружии не так популярна, как мифы. На сегодня она такова: термоядерные арсеналы компактных боеголовок средней мощности обеспечивают хрупкий стратегический баланс, из-за которого никто не может свободно утюжить другие страны мира атомным оружием. Боязнь термоядерного ответа - более чем достаточный сдерживающий фактор.
16 января 1963 года Никита Хрущев объявил о создании в СССР водородной бомбы. И это очередной повод вспомнить о масштабах ее разрушительных последствий и о том, какую угрозу представляет собой оружие массового поражения.
16 января 1963 года Никита Хрущев объявил о том, что в СССР создана водородная бомба, после чего ядерные испытания были прекращены. Карибский кризис 1962 года показал, насколько хрупким и беззащитным может быть мир на фоне ядерной угрозы, поэтому в бессмысленной гонке на уничтожение друг друга СССР и США смогли прийти к компромиссу и подписать первый договор, регламентировавший разработку ядерного оружия, – Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой, к которому впоследствии подключились многие страны мира.
В СССР и США испытания ядерного оружия велись еще с середины 1940-х годов. Теоретическая возможность получения энергии путем термоядерного синтеза была известна еще до Второй мировой войны. Также известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путем сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества, но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления.
За 15 лет испытаний ядерного оружия в СССР и США было сделано множество открытий в области химии и физики, которые привели к получению двух типов бомб – атомной и водородной. Принцип их работы немного отличается: если к взрыву атомной бомбы приводит распад ядра, то водородная бомба взрывается благодаря синтезу элементов с выделением колоссального количества энергии. Именно эта реакция протекает в недрах звезд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжелые ядра гелия. Полученного количества энергии достаточно для того, чтобы запустить цепную реакцию, вовлекая в нее весь возможный водород. Именно поэтому звезды не гаснут, а взрыв водородной бомбы обладает такой разрушительной силой.
Как это работает?
Ученые скопировали эту реакцию с использованием жидких изотопов водорода – дейтерия и трития, что и дало название "водородная бомба". В последствии стал использоваться дейтерид лития-6, твердое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития, которое по своим химическим свойствам является аналогом водорода. Таким образом дейтерид лития-6 является горючим бомбы и, по сути, оказывается более "чистым", чем уран-235 или плутоний, используемые в атомных бомбах и вызывающие мощнейшую радиацию. Однако для того, чтобы сама водородная реакция запустилась, что-то должно очень сильно и резко повысить температуры внутри снаряда, для чего используется обычный ядерный заряд. А вот контейнер для термоядерного топлива делают из радиоактивного урана-238, чередуя его со слоями дейтерия, отчего первые советские бомбы такого типа назывались "слойками". Именно из-за них все живое, оказавшееся даже на расстоянии сотен километров от взрыва и уцелевшее при взрыве, может получить дозу облучения, которая приведет к тяжелым заболеваниям и летальному исходу.
Почему при взрыве образуется "гриб"?
На самом деле облако грибовидной формы – обыкновенное физическое явление. Такие облака образуются при обычных взрывах достаточной мощности, при извержениях вулканов, сильных пожарах и падениях метеоритов. Горячий воздух всегда поднимается выше холодного, однако тут его нагрев происходит настолько быстро и так мощно, что он видимым столбом поднимается вверх, закручивается в кольцеобразный вихрь и тянет за собой "ножку" – столб пыли и дыма с поверхности земли. Поднимаясь, воздух постепенно охлаждается, становясь похожим на обычное облако из-за конденсации паров воды. Однако это еще не все. Гораздо опаснее для человека ударная взрывная волна , расходящаяся по поверхности земли от эпицентра взрыва по окружности радиусом, достигающим 700 км, и радиоактивные осадки, выпадающие из того самого грибовидного облака.
60 водородных бомб СССР
До 1963 года в СССР было произведено более 200 ядерных испытательных взрывов, 60 из которых были термоядерными, то есть взрывалась в данном случае не атомная, а водородная бомба. В день на полигонах могли производиться по три-четыре эксперимента, в ходе которых изучалась динамика взрыва, поражающие способности, потенциальный ущерб противника.
Первый опытный образец был взорван 27 августа 1949 года, а последнее испытание ядерного оружия в СССР произвели 25 декабря 1962-го. Все испытания проходили в основном на двух полигонах – на Семипалатинском полигоне или "Сияпе", расположенном на территории Казахстана, и на Новой земле, архипелаге в Северном Ледовитом океане.
12 августа 1953-го: первые испытания водородной бомбы в СССР
Впервые водородный взрыв был произведен в США в 1952 году на атолле Эниветок. Там осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны, что в 450 раз превышало мощность бомбы "Толстяк", сброшенной на Нагасаки. Впрочем, называть это устройство бомбой в прямом смысле слова нельзя. Это была конструкция с трехэтажный дом, заполненная жидким дейтерием.
А вот первое термоядерное оружие в СССР было испытано в августе 1953 года на Семипалатинском полигоне. Это была уже настоящая бомба, сброшенная с самолета. Проект был разработан в 1949 году (еще до испытания первой советской ядерной бомбы) Андреем Сахаровым и Юлием Харитоном. Мощность взрыва была эквивалентна 400 килотоннам, однако исследования показали, что мощность могла быть увеличена до 750 килотонн, так как в термоядерной реакции было израсходовано лишь 20% топлива.
Самая мощная бомба в мире
Самый мощный взрыв в истории был инициирован группой физиков-ядерщиков под руководством академика Академии наук СССР И.В. Курчатова 30 октября 1961 года на полигоне "Сухой Нос" на архипелаге Новая земля. Измеренная мощность взрыва составила 58,6 мегатонны, что многократно превышало все опытные взрывы, произведенные на территории СССР или США. Изначально планировалось, что бомба будет еще больше и мощнее, однако не существовало ни одного самолета, который мог бы поднять больший вес в воздух.
Огненный шар взрыва достиг радиуса примерно 4,6 километра. Теоретически он мог бы вырасти до поверхности земли, однако этому воспрепятствовала отраженная ударная волна, поднявшая низ шара и отбросившая его от поверхности. Ядерный гриб взрыва поднялся на высоту 67 километров (для сравнения: современные пассажирские самолеты летают на высоте 8-11 километров). Ощутимая волна атмосферного давления, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар, распространившись всего за несколько секунд, а звуковая волна докатилась до острова Диксон на расстоянии около 800 километров от эпицентра взрыва (расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга). Радиацией было заражено все на расстоянии двух-трех километров.
Создание термоядерного оружия явилось переломным моментом в середине ХХ века. С военно-политической точки зрения оно означало возможность неограниченного увеличения энерговыделения ядерных арсеналов. С научно-технической точки зрения это было исключительно эффективное, технологичное и экономичное решение проблемы увеличения энерговыделения и поражающих факторов ядерных боеприпасов. С политической точки зрения была осознана невозможность широкомасштабных мировых войн.
Первые образцы термоядерного оружия были созданы в СССР и США практически одновременно.
Хотя возможности американского производства и позволили США в конце 50-х годов добиться существенного роста мегатоннажа ядерного арсенала по сравнению с СССР, впоследствии этот разрыв был ликвидирован, и фундаментом для этого явились достижения СССР в разработке первых термоядерных зарядов. Можно с уверенностью сказать, что если бы нам не удалось создать собственные образцы термоядерных зарядов или если бы этот процесс существенно затянулся, США вернули бы себе ядерную монополию, и возможность СССР в военном противостоянии с США была бы сведена практически к нулю. Тогда история второй половины XX века могла быть совершенно другой.
Создаваемые в условиях глубокой секретности конструкции водородных бомб в США и СССР основывались на действии одних и тех же физических законов, отталкивались от одинаковых тенденций развития оружия, поэтому естественно, что во многом независимо друг от друга ученые Запада и Востока в конечном итоге приходили к близким результатам.
С июня 1946 года теоретические исследования возможности использования ядерной энергии легких элементов начали проводиться в Москве в Институте химической физики группой в составе С.П. Дьякова и А.С. Компанейца под руководством Я.Б. Зельдовича. С 1948 года к решению данной проблемы присоединилась группа И.Е. Тамма, в которой работал А.Д. Сахаров.
Осенью 1948 года А.Д. Сахаров независимо от Э. Теллера приходит к идее гетерогенной схемы с чередующимися слоями из дейтерия и U-238, т.е. к схеме аналогичной схеме «будильника». Лежащий в ее основе принцип ионизационного сжатия термоядерного горючего называют «сахаризацией» («первая идея»).
В конце 1948 года В.Л. Гинзбург предложил использовать в качестве термоядерного горючего дейтерид Li6D («вторая идея»).
По указанию Б.Л.Ванникова 8 мая 1949 года Ю.Б. Харитон подготовил заключение по предложению И.Е.Тамма, отметив, что основная идея предложения А.Д. Сахарова «чрезвычайно остроумна и физически наглядна», поддержал работы по «слойке».
С этого времени работы над водородной бомбой в СССР фактически проходили уже по двум различным направлениям: группа, руководимая Я.Б. Зельдовичем, по-прежнему рассматривала возможность осуществления ядерной детонации в дейтерии, группа И.Е. Тамма начала изучение систем со слоями из урана и термоядерного горючего. Водородная бомба типа Super получила индекс РДС-6т, а водородная бомба слоеной конфигурации – индекс РДС-6с.
Идея «слойки» и идея применения дейтерида лития-6 – «первая» и «вторая» идеи по терминологии «Воспоминаний» А.Д. Сахарова, и стали теми ключевыми идеями, которые в дальнейшем были положены в основу разработки первой советской водородной бомбы РДС-6с. Однако, несмотря на ясность исходных физических идей «слойки», сформулированных в 1948 году, путь создания на их основе реалистичной конструкции не был простым.
26 февраля 1950 года Совет Министров СССР принял Постановление № 827-808 «О работах по созданию РДС-6», которое обязывало Первое главное управление, Лабораторию № 2 АН СССР и КБ-11 провести расчетно-теоретические, экспериментальные и конструкторские работы по созданию изделия РДС-6с («Слойка») и РДС-6т («Труба»). В первую очередь должно было быть создано изделие РДС-6с с тротиловым эквивалентом 1 млн т. и с весом до 5 т.
Был установлен срок изготовления 1-го экземпляра изделия РДС-6с – 1954 год.
Научным руководителем работ по созданию изделий РДС-6с и РДС-6т был назначен Ю. Б. Харитон, его заместителями И.Е. Тамм и Я.Б. Зельдович.
Постановлением Совета Министров СССР от 28 февраля 1950 года работы над водородной бомбой были сосредоточены в КБ-11. В соответствии с этим постановлением группа И.Е. Тамма была направлена в 1950 году на постоянную работу в Арзамас-16. В тот же день было принято Постановление СМ СССР № 828-304 «Об организации производства трития». Вскоре были приняты постановления СМ СССР об организации производства дейтерида лития-6 и строительство специализированного реактора по наработке трития.
В Челябинске-65 было налажено производство трития и других специальных изотопов. В 1951 году был выведен на проектную мощность 50 МВт реактор АИ. Несколько позднее наработка трития была организована в тяжеловодных реакторах, первым из которых был реактор ОК-180. Наработанный тритий выделялся из литиевых мишеней в вакуумной печи и очищался химическим методом
Разработанный в 1950–1953 гг. в КБ-11 термоядерный заряд РДС-6с, явившийся первым термоядерным зарядом СССР, представлял собой сферическую систему из слоев урана и термоядерного горючего, окруженных химическим взрывчатым веществом. Для увеличения энерговыделения заряда в его конструкции был использован тритий.
Громадных усилий с участием большого количества людей и больших материальных затрат требовали производство входящих в изделие веществ, другие производственные и технологические работы.
Особую роль во всей подготовке к испытаниям первого термоядерного играли теоретические группы. Их задачей был выбор основных направлений разработки изделий, оценки и общетеоретические работы, относящиеся к процессу взрыва, выбор вариантов изделий и курирование конкретных расчетов процессов взрыва в различных вариантах. Эти расчеты проводились численными методами, в те годы – в специальных математических группах, созданных при некоторых научно-исследовательских институтах.
Теоретические группы также играли важную роль в определении задач, анализе результатов, обсуждении и координации почти всех перечисленных направлений работ других подразделений объекта и привлеченных организаций».
Общее руководство работами над РДС-6с осуществлялось И.В. Курчатовым. Главным конструктором и непосредственным руководителем работ был Ю.Б. Харитон.
К апрелю 1953 года все элементы термоядерного заряда РДС-6с были отработаны.
Испытание РДС-6с на Семипалатинском полигоне было четвертым по счету; США к началу 1953 года провели уже 34 ядерных испытания. Для обеспечения безопасности населения Правительством СССР были приняты чрезвычайные меры. Из зоны возможного радиоактивного загрязнения было выселено 2250 человек и вывезено 44068 голов скота.
Руководил испытаниями, как и в прежние годы И.В. Курчатов. К работам на полигоне были привлечены лучшие ученые и специалисты нашей страны. На Семипалатинском полигоне широким фронтом шла подготовка опытного поля – участка, где располагались различные сооружения, постройки, техника и другие объекты для изучения различных аспектов воздействия взрыва.
Сигнал на подрыв РДС-6с был подан в 7.30 утра 12 августа 1953 года. Горизонт озарила ярчайшая вспышка, которая слепила глаза даже через тёмные очки. Необычные явления, сопутствующие развитию взрыва, многие наблюдатели фиксировали очень тщательно, а затем передали свои записи И.В. Курчатову. Вот что можно в них прочитать:
«Явление наблюдал 12 августа с.г. с аэродрома в пункте «М», в 65-ти км от места взрыва. Ровно в 7 час. 30 мин. утра на горизонте в стороне «Поля» вспыхнул яркий белый ослепительный свет, который, несмотря на имевшиеся затемнённые очки, заставил меня на миг закрыть глаза. Ослепительная вспышка мгновенно превратилась в огромную бушующую и с каждой секундой увеличивающуюся на горизонте огненную массу. Высоко над горизонтом появился шар красно-оранжевого цвета, который взорвался, и на его месте образовалось плотное белое облако, имеющее форму гриба, которое, однако, в вершине сравнительно долго (около 15-20 минут) сохраняло оранжевую окраску…
Далее это облако стало менять свою форму под действием ветра и скрылось за тучами в 12 часов в юго-западном направлении… Огненный полушар всплыл, образуя светящуюся головку «гриба» на толстой тёмной ножке. Головка гриба, расширяясь, плавно поднималась, ножка при этом утоньшалась, особенно в верхней своей части, примыкающей к головке; головка быстро гасла и стала тёмной… Резко бросалось в глаза быстрое движение во всей массе облака… На верхней части головки появилось белое облако, а из верхней части ножки (пылевого столба), примыкающей к головке, начало формироваться облако в виде расширяющегося вниз конуса (юбки)… Общее впечатление от взрыва очень сильное. В боевых условиях, несомненно, взрыв морально подействует на людей, которые будут его наблюдать со стороны. В жизни я много видел разрывов и взрывов, но этот взрыв не имеет с ними ничего общего и не может с чем-либо быть сравним. Незабываемы также мои впечатления о тех разрушениях на значительных расстояниях от эпицентра взрыва, которые я наблюдал, объезжая полигон после события».
Успешное испытание РДС-6с 12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне полностью подтвердило физические и конструкторские принципы этого типа водородной бомбы, а также метод расчета. Измеренный различными методами полный тротиловый эквивалент равнялся 400 кт и в пределах точности измерений совпал с расчетной мощностью.
«Сводный отчет по испытанию изделия РДС-6с» был написан Я.Б. Зельдовичем и подписан И.В. Курчатовым, Ю.Б. Харитоном, Я.Б. Зельдовичем, Е.И. Забабахиным и В.С. Комельковым 9 сентября 1953 года.
Работы по РДС-6с имели продолжение. 6 ноября 1955 года в СССР был успешно испытан заряд РДС-27, который представлял собой модернизацию РДС-6с на основе использования исключительно дейтерида лития (без использования трития). Энерговыделение заряда составило 250 кт, что было в 1,6 раза меньше энерговыделения РДС-6с. По своим конструкционным качествам это было реальное оружие, а его испытание производилось в составе авиабомбы, сброшенной с самолета.
Ученые-физики из Комиссии по атомной энергии США составили в этой связи доклад, который был представлен президенту. Суть этого документа состоял в том, что Советский Союз произвел «на высоком техническом уровне водородный взрыв» и оказался в некотором отношении впереди. Авторы доклада констатировали: «СССР уже осуществил кое-что из того, что США надеялись получить в результате опытов, назначенных на весну 1954 года».
Лауреат Нобелевской премии, руководитель первого теоретического отдела в Лос-Аламосе Г. Бете вполне искренне написал: «Я не знаю, как они его сделали. Поразительно, что они смогли его осуществить».
Какие же уроки можно извлечь из тех событий, которые привели к первому (и чрезвычайно успешному) испытанию первой термоядерной атомной бомбы в 1953 году?
- во-первых, это урок целенаправленной рациональной организации всех работ по атомной проблеме;
- во-вторых, это урок того, как надо привлекать всю интеллектуальную мощь страны для выполнения государственной задачи;
- в-третьих, это пример того, как необходимо реагировать на прорыв в научной сфере, имеющий колоссальное оборонное значение;
- в-четвертых, это был первый пример создания оружия сдерживания, основанного на самых передовых технологиях, определяемых достижениями фундаментальной науки.
Особое положение РДС-6с, как крупного события в развитии ядерной оружейной программы нашего государства, состоит в том, что эта разработка лежит на пересечении развития различных идей, определивших облик ядерных и термоядерных зарядов разных государств. С одной стороны, эта разработка сконцентрировала в себе основные принципы проектирования ядерного оружия, известных в то время, объединив их с идеей бустинга, а с другой стороны, РДС-6с оказала принципиальное, если не основополагающее, влияние на создание РДС-37 и тем самым вообще на облик термоядерного арсенала нашей страны. Успешные идеи, взятые из конструкции РДС-6с, оказали длительное влияние на разработку термоядерного оружия в нашей стране.
Работа создателей первой водородной бомбы, в том числе и сотрудников КБ-11, была высоко оценена советским правительством. 25 августа 1953 года министру среднего машиностроения В.А. Малышеву были направлены списки работников КБ-11, представляемых к награждению. Всего 753 человека.
12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне была испытана первая советская водородная бомба.
А 16 января 1963 года, в самый разгар холодной войны, Никита Хрущёв заявил миру о том, что Советский союз обладает в своём арсенале новым оружием массового поражения. За полтора года до этого в СССР был произведён самый мощный взрыв водородной бомбы в мире — на Новой Земле был взорван заряд мощностью свыше 50 мегатонн. Во многом именно это заявление советского лидера заставило мир осознать угрозу дальнейшей эскалации гонки ядерных вооружений: уже 5 августа 1963 г. в Москве был подписан договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой.
История создания
Теоретическая возможность получения энергии путём термоядерного синтеза была известна ещё до Второй мировой войны, но именно война и последующая гонка вооружений поставили вопрос о создании технического устройства для практического создания этой реакции. Известно, что в Германии в 1944 году велись работы по инициированию термоядерного синтеза путём сжатия ядерного топлива с использованием зарядов обычного взрывчатого вещества — но они не увенчались успехом, так как не удалось получить необходимых температур и давления. США и СССР вели разработки термоядерного оружия начиная с 40-х годов, практически одновременно испытав первые термоядерные устройства в начале 50-х. В 1952 году на атолле Эниветок США осуществили взрыв заряда мощностью 10,4 мегатонны (что в 450 раз больше мощности бомбы, сброшенной на Нагасаки), а в 1953 году в СССР было испытано устройство мощностью 400 килотонн.
Конструкции первых термоядерных устройств были плохо приспособленными для реального боевого использования. К примеру, устройство, испытанное США в 1952 году, представляло собой наземное сооружение высотой с 2-этажный дом и весом свыше 80 тонн. Жидкое термоядерное горючее хранилось в нём с помощью огромной холодильной установки. Поэтому в дальнейшем серийное производство термоядерного оружия осуществлялось с использованием твёрдого топлива — дейтерида лития-6. В 1954 году США испытали устройство на его основе на атолле Бикини, а в 1955 году на Семипалатинском полигоне была испытана новая советская термоядерная бомба. В 1957 году испытания водородной бомбы провели в Великобритании. В октябре 1961 года в СССР на Новой Земле была взорвана термоядерная бомба мощностью 58 мегатонн — самая мощная бомба из когда-либо испытанных человечеством, вошедшая в историю под названием «Царь-бомба».
Дальнейшее развитие было направлено на уменьшение размеров конструкции водородных бомб, чтобы обеспечить их доставку к цели баллистическими ракетами. Уже в 60-е годы массу устройств удалось уменьшить до нескольких сотен килограммов, а к 70-м годам баллистические ракеты могли нести свыше 10 боеголовок одновременно — это ракеты с разделяющимися головными частями, каждая из частей может поражать свою собственную цель. На сегодняшний день термоядерным арсеналом обладают США, Россия и Великобритания, испытания термоядерных зарядов были проведены также в Китае (в 1967 году) и во Франции (в 1968 году).
Принцип действия водородной бомбы
Действие водородной бомбы основано на использовании энергии, выделяющейся при реакции термоядерного синтеза лёгких ядер. Именно эта реакция протекает в недрах звёзд, где под действием сверхвысоких температур и гигантского давления ядра водорода сталкиваются и сливаются в более тяжёлые ядра гелия. Во время реакции часть массы ядер водорода превращается в большое количество энергии — благодаря этому звёзды и выделяют огромное количество энергии постоянно. Учёные скопировали эту реакцию с использованием изотопов водорода — дейтерия и трития, что и дало название «водородная бомба». Изначально для производства зарядов использовались жидкие изотопы водорода, а впоследствии стал использоваться дейтерид лития-6, твёрдое вещество, соединение дейтерия и изотопа лития.
Дейтерид лития-6 является основным компонентом водородной бомбы, термоядерным горючим. В нём уже хранится дейтерий, а изотоп лития служит сырьём для образования трития. Для начала реакции термоядерного синтеза требуется создать высокие температуру и давление, а также выделить из лития-6 тритий. Эти условия обеспечивают следующим образом.
Оболочку контейнера для термоядерного горючего делают из урана-238 и пластика, рядом с контейнером размещают обычный ядерный заряд мощностью несколько килотонн — его называют триггером, или зарядом-инициатором водородной бомбы. Во время взрыва плутониевого заряда-инициатора под действием мощного рентгеновского излучения оболочка контейнера превращается в плазму, сжимаясь в тысячи раз, что создаёт необходимое высокое давление и огромную температуру. Одновременно с этим нейтроны, испускаемые плутонием, взаимодействуют с литием-6, образуя тритий. Ядра дейтерия и трития взаимодействуют под действием сверхвысоких температуры и давления, что и приводит к термоядерному взрыву.
Если сделать несколько слоёв урана-238 и дейтерида лития-6, то каждый из них добавит свою мощность ко взрыву бомбы — т. е. такая «слойка» позволяет наращивать мощность взрыва практически неограниченно. Благодаря этому водородную бомбу можно сделать почти любой мощности, причём она будет гораздо дешевле обычной ядерной бомбы такой же мощности.
12 августа 1953 года в 7.30 утра на Семипалатинском полигоне была испытана первая советская водородная бомба , которая имела служебное название "Изделие РДС‑6c". Это было четвертое по счету советское испытание ядерного оружия.
Начало первых работ по термоядерной программе в СССР относится ещё к 1945 году . Тогда была получена информация об исследованиях, ведущихся в США над термоядерной проблемой. Они были начаты по инициативе американского физика Эдварда Теллера в 1942 году. За основу была взята теллеровская концепция термоядерного оружия, получившая в кругах советских ученых‑ядерщиков название "труба" ‑ цилиндрический контейнер с жидким дейтерием, который должен был нагреваться от взрыва инициирующего устройства типа обычной атомной бомбы. Только в 1950 году американцы установили, что "труба" бесперспективна, и они продолжили разработку других конструкций. Но к этому времени советскими физиками уже была самостоятельно разработана другая концепция термоядерного оружия, которая вскоре ‑ в 1953 году ‑ привела к успеху.
Альтернативную схему водородной бомбы придумал Андрей Сахаров. В основу бомбы им была положена идея "слойки" и применения дейтерида лития‑6. Разработанный в КБ‑11 (сегодня это город Саров, бывший Арзамас‑16, Нижегородская область) термоядерный заряд РДС‑6с представлял собой сферическую систему из слоев урана и термоядерного горючего, окруженных химическим взрывчатым веществом.
Для увеличения энерговыделения заряда в его конструкции был использован тритий. Основная задача при создании подобного оружия заключалась в том, чтобы с помощью энергии, выделенной при взрыве атомной бомбы, нагреть и поджечь тяжелый водород — дейтерий, осуществить термоядерные реакции с выделением энергии, способные сами себя поддерживать. Для увеличения доли "сгоревшего" дейтерия Сахаров предложил окружить дейтерий оболочкой из обычного природного урана, который должен был замедлить разлет и, главное, существенно повысить плотность дейтерия. Явление ионизационного сжатия термоядерного горючего, ставшее основой первой советской водородной бомбы, до сих пор называют "сахаризацией".
По результатам работ над первой водородной бомбой Андрей Сахаров получил звание Героя Соцтруда и лауреата Сталинской премии.
"Изделие РДС‑6с" было выполнено в виде транспортабельной бомбы весом 7 тонн, которая помещалась в бомбовом люке бомбардировщика Ту‑16. Для сравнения — бомба, созданная американцами, весила 54 тонн и была размером с трехэтажный дом.
Чтобы оценить разрушительные воздействия новой бомбы, на Семипалатинском полигоне построили город из промышленных и административных зданий. В общей сложности на поле имелось 190 различных сооружений. В этом испытании впервые были применены вакуумные заборники радиохимических проб, автоматически открывавшиеся под действием ударной волны. Всего к испытаниям РДС‑6с было подготовлено 500 различных измерительных, регистрирующих и киносъемочных приборов, установленных в подземных казематах и прочных наземных сооружениях. Авиационно‑техническое обеспечение испытаний — измерение давления ударной волны на самолет, находящийся в воздухе в момент взрыва изделия, забор проб воздуха из радиоактивного облака, аэрофотосъемка района осуществлялось специальной летной частью. Подрыв бомбы осуществлялся дистанционно, подачей сигнала с пульта, который находился в бункере.
Было решено произвести взрыв на стальной башне высотой 40 метров, заряд был расположен на высоте 30 метров . Радиоактивный грунт от прошлых испытаний был удален на безопасное расстояние, специальные сооружения были отстроены на своих же местах на старых фундаментах, в 5 метрах от башни был сооружен бункер для установки разработанной в ИХФ АН СССР аппаратуры, регистрирующей термоядерные процессы.
На поле установили военную технику всех родов войск. В ходе испытаний были уничтожены все опытные сооружения в радиусе до четырех километров. Взрыв водородной бомбы мог бы полностью разрушить город в 8 километров в поперечнике. Экологические последствия взрыва оказались ужасающими: на долю первого взрыва приходится 82% стронция‑90 и 75% цезия‑137.
Мощность бомбы достигла 400 килотонн, в 20 раз больше первых атомных бомб в США и СССР.
Работа по созданию водородной бомбы стала первой в мире интеллектуальной "битвой умов" поистине мирового масштаба. Создание водородной бомбы инициировало появление совершенно новых научных направлений — физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений. Впервые в истории человечества было масштабно использовано математическое моделирование.
Работы по "изделию РДС‑6с" создали научно‑технический задел, который затем был использован в разработке несравнимо более совершенной водородной бомбы принципиально нового типа — водородной бомбы двухстадийной конструкции.
Водородная бомба сахаровской конструкции не только стала серьезным контраргументом в политическом противостоянии между США и СССР, но и послужила причиной бурного развития советской космонавтики тех лет. Именно после успешных ядерных испытаний ОКБ Королева получило важное правительственное задание разработать межконтинентальную баллистическую ракету для доставки к цели созданного заряда. В дальнейшем ракета, получившая название "семерка", вывела в космос первый искусственный спутник Земли , и именно на ней стартовал первый космонавт планеты Юрий Гагарин.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников