Водородное оружие. Водородная бомба

Сергей ЛЕСКОВ

12 августа 1953 года на полигоне в Семипалатинске была испытана первая в мире водородная бомба. Это было четвертое по счету советское испытание ядерного оружия. Мощность бомбы, которая имела секретный код «изделие РДС-6 с», достигла 400 килотонн, в 20 раз больше первых атомных бомб в США и СССР. После испытания Курчатов с глубоким поклоном обратился к 32-летнему Сахарову : «Тебе, спасителю России, спасибо!»

Что лучше – «Би Лайн» или МТС? Один из самых острых вопросов российской повседневности. Полвека назад в узком кругу физиков-ядерщиков столь же остро стоял вопрос: что лучше – атомная бомба или водородная, она же термоядерная? Атомная бомба, которую американцы сделали в 1945 году, а мы – в 1949-м, построена на принципе освобождения колоссальной энергии при разделении тяжелых ядер урана или искусственного плутония. Термоядерная бомба построена на другом принципе: энергия выделяется при слиянии легких изотопов водорода, дейтерия и трития. Материалы на основе легких элементов не имеют критической массы, что было большой конструкционной сложностью в атомной бомбе. Кроме того, при синтезе дейтерия и трития выделяется в 4,2 раза больше энергии, чем при делении ядер такой же массы урана-235. Словом, водородная бомба – гораздо более мощное оружие, чем атомная бомба.

В те годы разрушительная сила водородной бомбы никого из ученых не отпугивала. Мир вступил в эпоху «холодной» войны, в США бушевал маккартизм, в СССР поднялась очередная волна разоблачений. Демарши позволял себе лишь Петр Капица , который не явился даже на торжественное заседание в Академии наук по поводу 70-летия Сталина. Обсуждался вопрос о его исключении из рядов академии, но положение спас президент АН Сергей Вавилов , заметивший, что первым надо исключить писателя-классика Шолохова , который манкирует всеми без исключения заседаниями.

В создании атомной бомбы, как известно, ученым помогли данные разведки. Но водородную бомбу наша агентура чуть не загубила. Добытые у знаменитого Клауса Фукса сведения привели в тупик и американцев, и советских физиков. Группа под командой Зельдовича потеряла 6 лет на проверку ошибочных данных. Разведка предоставила и мнение знаменитого Нильса Бора о нереальности «сверхбомбы». Но в СССР были свои идеи, доказать перспективность которых Сталину и Берии, вовсю «гнавшим» атомную бомбу, было непросто и рискованно. Это обстоятельство нельзя забывать в бесплодных и глупых спорах о том, кто больше потрудился над ядерным оружием – советская разведка или советская наука.

Работа над водородной бомбой стала первой интеллектуальной гонкой в истории человечества. Для создания атомной бомбы было важно, прежде всего, решить инженерные задачи, развернуть масштабные работы на рудниках и комбинатах. Водородная же бомба привела к появлению новых научных направлений – физики высокотемпературной плазмы, физики сверхвысоких плотностей энергии, физики аномальных давлений. Впервые пришлось прибегнуть к помощи математического моделирования. Отставание от США в области компьютеров (за океаном уже были в ходу аппараты фон Неймана) наши ученые компенсировали остроумными вычислительными методами на примитивных арифмометрах.

Словом, это была первая в мире битва умов. И эту битву выиграл СССР. Альтернативную схему водородной бомбы придумал Андрей Сахаров, рядовой сотрудник группы Зельдовича. Еще в 1949 году он предложил оригинальную идею так называемой «слойки», где в качестве эффективного ядерного материала использовался дешевый уран-238, который рассматривался при производстве оружейного урана как мусор. Но если эти «отходы» бомбардируют нейтроны термоядерного синтеза, в 10 раз более энергоемкие, чем нейтроны деления, то уран-238 начинает делиться и стоимость получения каждой килотонны во много раз уменьшается. Явление ионизационного сжатия термоядерного горючего, ставшее основой первой советской водородной бомбы, до сих пор называют «сахаризацией». В качестве горючего Виталий Гинзбург предложил дейтерид лития.

Работы по атомной и водородной бомбе шли параллельно. Еще до испытаний атомной бомбы в 1949 году Вавилов и Харитон информировали Берию о «слойке». После печально знаменитой директивы президента Трумэна в начале 1950 года на заседании Спецкомитета под председательством Берии решено было ускорить работы по сахаровской конструкции с тротиловым эквивалентом 1 мегатонна и сроком испытания в 1954 году.

1 ноября 1952 года на атолле Элугелуб США испытали термоядерное устройство «Майк» с энерговыделением 10 мегатонн, в 500 раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму. Однако «Майк» не был бомбой – гигантская конструкция размером с двухэтажный дом. Но мощность взрыва поражала воображение. Поток нейтронов был настолько велик, что удалось открыть два новых элемента – эйнштейний и фермий.

На водородную бомбу бросили все силы. Работу не затормозили ни смерть Сталина, ни арест Берии. Наконец, 12 августа 1953 года в Семипалатинске была испытана первая в мире водородная бомба. Экологические последствия оказались ужасающими. На долю первого взрыва за все время ядерных испытаний в Семипалатинске приходится 82% стронция-90 и 75% цезия-137. Но тогда о радиоактивном заражении, как и вообще об экологии, никто не думал.

Первая водородная бомба послужила причиной бурного развития советской космонавтики. После ядерных испытаний ОКБ Королева получило задание разработать межконтинентальную баллистическую ракету для этого заряда. Эта ракета, названная «семеркой», вывела в космос первый искусственный спутник Земли, на ней стартовал первый космонавт планеты Юрий Гагарин.

6 ноября 1955 года впервые было проведено испытание водородной бомбы, сброшенной с самолета Ту-16. В США сброс водородной бомбы состоялся лишь 21 мая 1956 года. Но оказалось, что первая бомба Андрея Сахарова – тоже тупиковый путь, больше она не испытывалась. Еще раньше – 1 марта 1954-го у атолла Бикини США подорвали заряд неслыханной мощности – 15 мегатонн. В его основу была положена идея Теллера и Улама о сжатии термоядерного узла не механической энергией и нейтронным потоком, а излучением первого взрыва, так называемого инициатора. После испытания, обернувшегося жертвами среди мирного населения, Игорь Тамм потребовал от коллег отказаться от всех прежних идей, даже от национальной гордости «слойки» и найти принципиально новый путь: «Все, что мы делали до сих пор, никому не нужно. Мы безработные. Я уверен, что через несколько месяцев мы достигнем цели».

И уже весной 1954 года советские физики пришли к идее взрывного инициатора. Авторство идеи принадлежит Зельдовичу и Сахарову. 22 ноября 1955 года Ту-16 сбросил над Семипалатинским полигоном бомбу проектной мощности 3,6 мегатонны. Во время этих испытаний были погибшие, радиус разрушений достиг 350 км, пострадал Семипалатинск.

Впереди была гонка ядерных вооружений. Но в 1955 году стало ясно, что СССР достиг ядерного паритета с США.

Олег Александрович Лаврентьев, герой нашего рассказа, родился в 1926 году в Пскове. До войны парень успел окончить семь классов. Видимо, где-то под конец этого процесса в его руки попала книжка, рассказывающая о физике атомного ядра и последних открытиях в этой области.

30-е годы XX века были временем открытия новых горизонтов. В 1930 году было предсказано существование нейтрино , в 1932 году открыт нейтрон . В последующие годы были построены первые ускорители элементарных частиц. Возник вопрос о возможности существования трансурановых элементов. В 1938 году Отто Ган впервые получил барий, облучая уран нейтронами, а Лиза Мейтнер смогла объяснить, что произошло. Через несколько месяцев она же предсказала цепную реакцию. До постановки вопроса об атомной бомбе оставался один шаг.

Нет ничего удивительного в том, что хорошее описание этих открытий запало в душу подростка. Несколько нетипичнее то, что этот заряд сохранился в ней во всех последующих передрягах. А потом была война. Олег Лаврентьев успел поучаствовать в ее завершающей стадии, в Прибалтике. Затем перипетии службы забросили его на Сахалин. В части была относительно неплохая библиотека, а на свое денежное довольствие Лаврентьев, тогда уже сержант, выписал журнал «Успехи физических наук» , чем, видимо, произвел немалое впечатление на сослуживцев. Командование поддержало энтузиазм своего подчиненного. В 1948 году он читал лекции по ядерной физике офицерам части, а в следующем году получил аттестат зрелости, пройдя за год трехлетний курс в местной вечерней школе рабочей молодежи. Неизвестно, чему и как там на самом деле учили, но сомневаться в качестве образования младшего сержанта Лаврентьева не приходится - результат был нужен ему самому.

Как вспоминал он сам через много лет, мысль о возможности термоядерной реакции и ее использовании для получения энергии впервые посетила его в 1948 году, как раз при подготовке лекции для офицеров. В январе 1950 года Президент Трумэн, выступая перед Конгрессом, призвал к скорейшему созданию водородной бомбы. Это было ответом на первое советское ядерное испытание в августе предыдущего года. Ну а для младшего сержанта Лаврентьева это было толчком к немедленным действиям: ведь он-то знал, как ему на тот момент думалось, как сделать эту бомбу и опередить потенциального противника.

Первое письмо с описанием идеи, адресованное Сталину, осталось без ответа, и какие-либо его следы впоследствии найдены не были. Скорее всего, оно просто потерялось. Следующее письмо было отправлено надежнее: в ЦК ВКП(б) через Поронайский горком.

В этот раз реакция была заинтересованной. Из Москвы через Сахалинский обком пришла команда выделить настойчивому солдату охраняемую комнату и все необходимое для подробного описания предложений.

Спецработа

На этом месте уместно прервать рассказ о датах и событиях и обратиться к содержанию сделанных высшей советской инстанции предложений.

1. Основные идеи.

2. Опытная установка по преобразованию энергии литиево-водородных реакций в электрическую.

3. Опытная установка по преобразованию энергии урановых и трансурановых реакций в электрическую.

4. Литиево-водородная бомба (конструкция).

Далее О. Лаврентьев пишет, что подготовить части 2 и 3 в подробном виде не успел и вынужден ограничиться кратким конспектом, часть 1 тоже сыровата («написана весьма поверхностно»). По сути, в предложениях рассматриваются два устройства: бомба и реактор, при этом последняя, четвертая, часть - там, где предлагается бомба, - крайне лаконична, это всего несколько фраз, смысл которых сводится к тому, что все уже разобрано в первой части.

В таком виде, «на 12 листах», предложения Ларионова в Москве попали на рецензию к А.Д.Сахарову , тогда еще кандидату физматнаук, а главное, одному из тех людей, которые в СССР тех лет занимались вопросами термоядерной энергии, в основном подготовкой бомбы.

Сахаров выделил в предложении два основных момента: осуществление термоядерной реакции лития с водородом (их изотопов) и конструкция реактора. В написанном, вполне благожелательном, отзыве о первом пункте говорилось кратко - это не подходит.

Непростая бомба

Чтобы ввести читателя в контекст, необходимо сделать краткий экскурс в реальное положение дел. В современной (а, насколько можно судить по открытым источникам, базовые принципы конструкции с конца пятидесятых годов практически не изменились) водородной бомбе роль термоядерной «взрывчатки» выполняет гидрид лития – твердое белое вещество, бурно реагирующее с водой с образованием гидроксида лития и водорода. Последнее свойство дает возможность широко применять гидрид там, где нужно временно связать водород. Хорошим примером является воздухоплавание, но им список, конечно, не исчерпывается.

Гидрид, применяемый в водородных бомбах, отличается своим изотопным составом. Вместо «обычного» водорода в его составе участвует дейтерий, а вместо «обычного» лития - его более легкий изотоп с тремя нейтронами. Получившийся дейтерид лития, 6 LiD, содержит почти все необходимое для большой иллюминации. Чтобы инициировать процесс, достаточно всего-навсего взорвать расположенный поблизости (например, вокруг или, наоборот, внутри) ядерный заряд. Образовавшиеся при взрыве нейтроны поглощаются литием-6, который в результате распадается с образованием гелия и трития. Повышение давления и температуры в результате ядерного взрыва приводит к тому, что вновь появившийся тритий и дейтерий, бывший на месте событий изначально, оказываются в условиях, необходимых для начала термоядерной реакции. Ну вот и все, готово.

А Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.
Б Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.
В В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
Г Вторая ступень сжимается вследствие абляции (испарения) под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.
Д В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…

/ © Википедия

Этот путь не является единственным и уж тем более обязательным. Вместо дейтерида лития можно использовать готовый тритий в смеси с дейтерием. Проблема в том, что оба они - газы, которые сложно содержать и перевозить, не говоря уже о том, чтобы запихнуть в бомбу. Получающаяся конструкция вполне пригодна для взрыва на испытаниях, таковые производились . Проблема только в том, что ее невозможно доставить «адресату» - размеры сооружения исключают такую возможность напрочь. Дейтерид лития, будучи твердым веществом, позволяет элегантно обойти эту проблему.

Изложенное здесь совсем не сложно для нас, живущих сегодня. В 1950 году это было сверхсекретом, доступ к которому имел крайне ограниченный круг лиц. Разумеется, солдат, несущий службу на Сахалине, в этот круг не входил. При этом свойства гидрида лития сами по себе тайной не были, любой мало-мальски компетентный, например в вопросах воздухоплавания, человек о них знал. Неслучайно Виталий Гинзбург , автор идеи применения дейтерида лития в бомбе, на вопрос об авторстве обычно отвечал в том духе, что вообще-то это слишком тривиально.

Конструкция бомбы Лаврентьева в общих чертах повторяет описанную выше. Здесь мы тоже видим инициирующий ядерный заряд и взрывчатку из гидрида лития, причем ее изотопный состав тот же - это дейтерид легкого изотопа лития. Принципиальное отличие в том, что вместо реакции дейтерия с тритием автор предполагает реакцию лития с дейтерием и/или водородом. Умница Лаврентьев догадался, что твердое вещество удобнее в применении и предложил использовать именно 6 Li, но лишь потому, что его реакция с водородом должна дать больше энергии. Чтобы выбрать для реакции другое горючее, требовались данные об эффективных сечениях термоядерных реакций, которых у солдата-срочника, конечно, не было.

Допустим, что Олегу Лаврентьеву еще раз повезло бы: он угадал нужную реакцию. Увы, даже это не сделало бы его автором открытия. Описанная выше конструкция бомбы разрабатывалась к тому времени уже более полутора лет. Разумеется, поскольку все работы были окружены сплошной секретностью, знать о них он не мог. Кроме того, конструкция бомбы - это не только схема размещения взрывчатки, это еще очень много расчетов и конструктивных тонкостей. Выполнить их автор предложения не мог.

Надо сказать, что полная неосведомленность о физических принципах будущей бомбы была характерна тогда и для людей куда более компетентных. Много лет спустя Лаврентьев вспоминал эпизод, бывший с ним чуть позднее, уже в студенческие времена. Проректор МГУ, читавший студентам физику, зачем-то взялся рассказать и о водородной бомбе, представлявшей собой, по его мнению, систему полива вражеской территории жидким водородом. А что? Заморозить врагов - милое дело. У слушавшего его студента Лаврентьева, который про бомбу знал немножко больше, невольно вырвалась нелицеприятная оценка услышанного, но ответить на язвительную реплику услышавшей ее соседки было нечем. Не рассказывать же ей все известные ему подробности.

Рассказанное, видимо, объясняет, почему о проекте «бомбы Лаврентьева» забыли практически сразу после его написания. Автор продемонстрировал недюжинные способности, но этим все и кончилось. Иная судьба оказалась у проекта термоядерного реактора.

Реактор

Конструкция будущего реактора в 1950 году виделась его автору довольно простой. В рабочую камеру помешается два концентрических (один в другом) электрода. Внутренний выполняется в виде сетки, ее геометрия просчитывается таким образом, чтобы, насколько это возможно, минимизировать контакт с плазмой. На электроды подается постоянное напряжение порядка 0,5–1 мегавольт, причем внутренний электрод (сетка) является отрицательным полюсом, а внешний - положительным. Сама реакция идет в середине установки и вылетающие наружу, через сетку, положительно заряженные ионы (преимущественно, продукты реакции), двигаясь дальше, преодолевают сопротивление электрического поля, которое в итоге разворачивает большую их часть обратно. Энергия, затраченная ими на преодоление поля, - это и есть наш выигрыш, который относительно несложно «снять» с установки.

В качестве основного процесса опять предлагается реакция лития с водородом, которая опять не подходит по тем же причинам, но примечательно не это. Олег Лаврентьев оказался первым человеком, придумавшим изолировать плазму при помощи какого-нибудь поля. Даже то, что в его предложении эта роль, вообще говоря, второстепенна - главная функция электрического поля в том, чтобы получить энергию вылетающих из зоны реакции частиц, - ничуть не меняет значения этого факта.

Как впоследствии неоднократно заявлял Андрей Дмитриевич Сахаров, именно письмо сержанта с Сахалина впервые навело его на мысль использовать поле для удержания плазмы в термоядерном реакторе. Правда, Сахаров и его коллеги предпочли использовать другое поле - магнитное. Пока же он написал в рецензии, что предложенная конструкция скорее всего нереальна, ввиду невозможности сделать сетчатый электрод, который выдержал бы работу в таких условиях. А автора все равно надо поощрить за научную смелость.

Особый студент

Вскоре после отсылки предложений Олег Лаврентьев демобилизуется из армии, отправляется в Москву и становится студентом первого курса физфака МГУ. Имеющиеся источники говорят (с его слов), что сделал это он полностью самостоятельно, без протекции каких-либо инстанций.

«Инстанции», тем не менее, следили за его судьбой. В сентябре Лаврентьев встречается с И.Д.Сербиным , чиновником ЦК ВКП(б) и получателем его писем с Сахалина. По его поручению он описывает свое видение проблемы еще раз, обстоятельнее.

В самом начале следующего, 1951 года первокурсник Лаврентьев был вызван к министру измерительного приборостроения СССР Махневу , где познакомился с самим министром и своим рецензентом А.Д.Сахаровым. Надо заметить, что возглавляемое Махневым ведомство имело к измерительным приборам довольно отвлеченное отношение, его действительным назначением было обеспечение ядерной программы СССР. Сам Махнев был секретарем Специального комитета, председателем которого был всемогущий в ту пору Л.П.Берия . С ним наш студент познакомился через несколько дней. Сахаров снова присутствовал при встрече, но о его роли в ней практически ничего сказать нельзя.

По воспоминаниям О.А.Лаврентьева, он готовился рассказывать сановному начальнику о бомбе и реакторе, но Берию это как будто не интересовало. Разговор велся о самом госте, его достижениях, планах и родственниках. «Это были смотрины, - резюмировал Олег Александрович. - Ему хотелось, как я понял, посмотреть на меня и, возможно, на Сахарова, что мы за люди. По-видимому, мнение оказалось благоприятным».

Следствием «смотрин» стали необычные для советского первокурсника поблажки. Олегу Лаврентьеву была установлена персональная стипендия, выделена для жилья отдельная комната (правда, маленькая - 14 кв. м.), два персональных преподавателя по физике и математике. Он был освобожден от платы за обучение. Наконец, была организована доставка необходимой литературы.

Вскоре состоялось знакомство с техническими руководителями советской атомной программы Б.Л.Ванниковым , Н.И.Павловым и И.В.Курчатовым . Вчерашний сержант, за годы службы не видевший ни одного генерала даже издалека, теперь на равных беседовал сразу с двумя: Ванниковым и Павловым. Правда, вопросы задавал в основном Курчатов.

Очень похоже, что предложениям Лаврентьева после его знакомства с Берией послушно придавалось даже слишком большое значение. В Архиве Президента РФ лежит адресованное Берии и подписанное вышеупомянутыми тремя собеседниками предложение о создании «небольшой теоретической группы» для обсчета идей О. Лаврентьева. Была ли такая группа создана и если да, то с каким результатом, сейчас неизвестно.

Вход в Курчатовский инстутут. Современная фотография. / © Викимедиа

В мае наш герой получил пропуск в ЛИПАН - Лабораторию измерительных приборов Академии наук, ныне Институт им. Курчатова. Странное тогдашнее название тоже было данью всеобщей секретности. Олег был назначен практикантом в отдел электроаппаратуры с задачей ознакомиться с идущей уже работой над МТР (магнитным термоядерным реактором). Как и в университете, к особому гостю был прикреплен персональный гид, «специалист по газовым разрядам тов. Андрианов» - так гласит докладная записка на имя Берии.

Сотрудничество с ЛИПАНом уже тогда вышло достаточно напряженным. Там проектировали установку с удержанием плазмы магнитным полем, впоследствии ставшую токамаком, а Лаврентьев хотел работать над доработанной версией электромагнитной ловушки, восходившей к его сахалинским мыслям. В конце 1951 года в ЛИПАНе состоялось детальное обсуждение его проекта. Оппоненты не нашли в нем ошибок и в целом признали работу верной, но реализовывать отказались, решив «сосредоточить силы на главном направлении». В 1952 году Лаврентьев готовит новый проект с уточненными параметрами плазмы.

Надо отметить, что Лаврентьев в тот момент думал, что его предложение по реактору тоже запоздало, и коллеги из ЛИПАНа разрабатывают целиком собственную идею, пришедшую им в головы независимо и раньше. О том, что сами коллеги придерживаются иного мнения, он узнал существенно позднее.

Ваш благодетель умер

26 июня 1953 года был арестован и вскоре расстрелян Берия. Сейчас можно только догадываться, имел ли он какие-то конкретные планы в отношении Олега Лаврентьева, но на его судьбе утрата столь влиятельного покровителя сказалась весьма ощутимо.

В университете мне не только перестали давать повышенную стипендию, но и «вывернули» плату за обучение за прошедший год, фактически оставив без средств к существованию, - рассказывал много лет спустя Олег Александрович. - Я пробился на прием к новому декану и в полной растерянности услышал: «Ваш благодетель умер. Чего же вы хотите?» Одновременно в ЛИПАНе был снят допуск, и я лишился постоянного пропуска в лабораторию, где по существующей ранее договоренности должен был проходить преддипломную практику, а впоследствии и работать. Если стипендию потом все-таки восстановили, то допуск в институт я так и не получил.

Харьков

После университета Лаврентьева так и не взяли на работу в ЛИПАН, единственное в СССР место, где тогда занимались термоядерным синтезом. Сейчас невозможно, да и бессмысленно, пытаться понять, виновата ли в этом репутация «человека Берии», какие-то личные сложности или что-то еще.

Наш герой отправился в Харьков, где в ХФТИ как раз создавался отдел плазменных исследований. Там он и сосредоточился над своей любимой темой - электромагнитными ловушками плазмы. В 1958 году была пущена установка С1, наконец-то показавшая жизнеспособность идеи. Следующее десятилетие ознаменовалось строительством еще нескольких установок, после чего идеи Лаврентьева стали восприниматься в научном мире всерьез.

Харьковский физико-технический институт, современное фото

В семидесятых предполагалось построить и запустить большую установку «Юпитер», которая должны была стать наконец полноценным конкурентом токамаков и стеллараторов, построенным на других принципах. К сожалению, пока новинка проектировалась, обстановка вокруг изменилась. В целях экономии средств установка была уменьшена вдвое. Потребовалась переделка проекта и расчетов. К моменту ее завершения технику пришлось уменьшать еще на треть - и, конечно, все снова пересчитывать. Запущенный наконец образец был вполне работоспособен, но до полноценных масштабов было, конечно, далеко.

Олег Александрович Лаврентьев до конца своих дней (его не стало в 2011 году) продолжал активную исследовательскую работу, много публиковался и, в общем, вполне состоялся как ученый. Но главная идея его жизни пока так и осталась непроверенной.

Правообладатель иллюстрации RIA Novosti

60 лет назад, 12 августа 1953 года, Советский Союз успешно испытал на полигоне под Семипалатинском первую в мире термоядерную (водородную) бомбу.

"Отцами" водородной бомбы считают Эдварда Теллера и Андрея Сахарова. Но были и другие, чей вклад оказался незаслуженно забыт.

Последствия термоядерных взрывов поражали воображение. Воронка от "Айви Майка" была диаметром в две мили, а "гриб" поперечником в 13 километров поднялся в стратосферу. Поток нейтронов был настолько велик, что удалось открыть два новых трансурановых элемента - эйнштейний и фермий.

Взрыв в августе 1953 года был единственным термоядерным испытанием в атмосфере в истории Семипалатинского полигона, но на его долю пришлись 82% выброшенного в окружающую среду стронция-90 и 75% цезия-137. Из-за этого дальнейшие испытания пришлось перенести на Новую Землю.

С подачи англоязычных журналистов водородные бомбы в мире именовали также "супербомбами". Технически их мощность не ограничена ничем. "Кузькина мать" создавалась в расчете на 100 мегатонн, но силу заряда искусственно снизили почти вдвое, чтобы, как пошутил Хрущев, не перебить все стекла в Москве.

Реакция деления тяжелых ядер, лежащая в основе атомной бомбы, встречается в природе лишь в виде вялотекущего и незаметного без специальных приборов распада радиоактивных элементов. Термоядерный взрыв, напротив, является имитацией в земных условиях самого распространенного процесса во Вселенной - синтеза легких элементов в более тяжелые, миллиарды лет идущего в недрах звезд.

Конкретно, речь идет о возникновении одного атома гелия и одного нейтрона из двух атомов дейтерия - изотопа водорода. В другом варианте атом дейтерия сливается с атомом трития, порождая нейтрон и тяжелый изотоп гелия. В результате выделяется в 4,2 раза больше энергии, чем при делении ядер такой же массы урана-235. По эффективности этот процесс уступает лишь аннигиляции вещества и антивещества, которая в земных условиях наблюдалась лишь на уровне элементарных частиц.

Естественное состояние дейтерия - газ. Решить проблему удалось после того, как будущий академик и Нобелевский лауреат Виталий Гинзбург в ноябре 1948 года предложил начинить заряд дейтеридом лития-6 - твердым соединением дейтерия с изотопом лития.

В первых американских водородных бомбах применялся дейтерий, охлажденный до -250 градусов, что создавало огромные трудности. Узнав о находке Гинзбурга, физики в Лос-Аламосе заметили: "Вместо огромной коровы с ведром молока русские используют упаковку молока сухого".

Но главная сложность заключалась в том, что для начала термоядерной реакции дейтерий необходимо сжать до плотности и разогреть до температуры, существующей в недрах звезд.

Плутониевая бомба, сама по себе способная разрушить город, в водородной бомбе используется только в качестве детонатора.

Принцип ядерного деления был понятен ученым с начала XX века. При создании атомной бомбы главным камнем преткновения оказалось обогащение урана. Работа над водородной бомбой стала настоящей интеллектуальной гонкой, породив новые научные дисциплины: физику высокотемпературной плазмы, физику сверхвысоких энергий, физику аномальных давлений, теорию первичного нуклеосинтеза в космологии ранней вселенной.

Впервые пришлось прибегнуть к математическому моделированию. В распоряжении американцев с 1949 года имелись компьютеры. В СССР гигантское количество вычислений произвели сотни математиков с примитивными арифмометрами.

Приспособить атом для мирных целей удалось уже в 1954 году. "Термояд", который, как широко ожидалось в 1960-х и 1970-х годах, решит все энергетические проблемы человечества, не запускается до сих пор. "Рукотворное солнце" не удается удерживать в магнитной ловушке в течение длительного времени.

Полет фантазии

Впервые идея водородной бомбы в общих чертах пришла в голову британскому физику Фредерику Содди. Пообщавшись с ним, Герберт Уэллс в 1913 году издал роман "Освобожденный мир", в котором весьма достоверно описал ядерную бомбардировку Парижа немцами в середине ХХ века, впервые в истории использовал термин "атомная бомба" и присовокупил, что "это лишь предтеча более страшных устройств". Корифеи науки - Эрнест Резерфорд, Нильс Бор и Альберт Эйнштейн - посмеялись над фантазиями дилетанта.

В 1920 году англичанин Артур Эддингтон и француз Жан Перрен независимо друг от друга доказали, что горение звезд вызвано термоядерной реакцией, и вновь заявили о возможности ее военного использования.

В 1938 году в Германии к идее водородной бомбы приблизился Карл фон Вайцзекер, младший брат будущего президента ФРГ Рихарда фон Вайцзекера.

В 1942 году Энрике Ферми рассказал о водородной бомбе молодому венгерскому физику, в 1935 году эмигрировавшему в США, Эдварду Теллеру. Для Ферми это была лишь интеллектуальная головоломка, но Теллер увлекся настолько, что начал заниматься соответствующими изысканиями в ущерб основной работе, за что ему неоднократно пенял руководитель "манхэттенского проекта" Роберт Оппенгеймер.

Лидеры обеих сверхдержав некоторое время не понимали, зачем им еще и водородная бомба, когда на подходе атомная.

После завершения "манхэттенского проекта" большинство его участников поспешили избавиться от надоевшей им секретности и разъехались по университетам. Научному центру в Лос-Аламосе грозило закрытие. Теллер, обладавший, помимо научного, незаурядным лоббистским даром и являвшийся, в отличие от большинства коллег, убежденным антикоммунистом и патриотом Америки, сумел заинтересовать администрацию Трумэна новой перспективой.

Первое время проект считался венчурным, больших средств на него не выделялось. Соответствующую директиву президент Трумэн подписал лишь 31 января 1950 года, а буквально через несколько недель выяснилось, что Теллер сильно ошибся в расчетах, недооценив степень необходимого сжатия дейтерия.

Плечо подставил молодой математик, поляк по национальности, Станислав Улам, предложивший технологию имплозионного (взрывом внутрь) сжатия дейтерия перед разогревом.

О том, что американцы работают над термоядерной бомбой, в Москве узнали из данных разведки летом 1946 года, но на первых порах идею не оценили, отчасти из-за общеизвестного скептического отношения к ней Нильса Бора, считавшегося непререкаемым авторитетом.

По имеющимся данным, в отличие от "атомного" проекта, советская разведка не имела информаторов непосредственно в группе Теллера.

Начало создания советской термоядерной бомбы относится к лету 1948 года.

"В последних числах июня Игорь Евгеньевич Тамм с таинственным видом попросил остаться после семинара меня и другого своего ученика, Семена Захаровича Беленького. Когда все вышли, он плотно закрыл дверь и сделал ошеломившее нас сообщение. В ФИАНе [Физическом институте Академии наук СССР] по постановлению Совета Министров и ЦК КПСС создается исследовательская группа. Он назначен руководителем группы, мы оба ее члены. Задача группы - теоретические и расчетные работы с целью выяснения возможности создания водородной бомбы", - писал в воспоминаниях Андрей Сахаров.

После испытания 12 августа 1953 года Курчатов низко поклонился 32-летнему Сахарову: "Тебе, спасителю России, спасибо!".

По оценкам специалистов, в США роль Улама как ученого и конструктора была не меньше, чем Теллера. В СССР огромный вклад внесли научный руководитель Сахарова Игорь Тамм, Лев Ландау, Яков Зельдович и Виталий Гинзбург.

Личной и безусловной заслугой Сахарова является выдвинутая им в 1949 году идея "слойки": размещения плутониевого заряда не в одной точке, а слоями, перемежающимися с топливом синтеза. Таким образом, он задумался о проблеме сжатия дейтерия и нашел ее оригинальное решение на год раньше американцев.

Находка Сахарова помогла создать боевую бомбу за год до назначенного правительством срока. В этом смысле он действительно оказался "спасителем" - не столько России, сколько Курчатова и других руководителей проекта от начальственного гнева. Однако "слойка" резко ограничивала мощность заряда.

"Все, что мы делали до сих пор, никому не нужно. Но я уверен, что через несколько месяцев мы достигнем цели", - заявил коллегам после американского испытания на Бикини Игорь Тамм.

Еще в конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать плутониевую бомбу и термоядерный заряд в отдельных объемах, самостоятельно придя к тем же выводам, что и Улам.

К 1955 году технология была доработана Сахаровым, Зельдовичем, Трутневым и Франк-Каменецким. С тех пор советские и американские водородные бомбы создавались по одному принципу.

Ученый и гуманист

Судьба Андрея Сахарова была исключительной: он вошел в историю дважды, как великий ученый и не менее великий политик.

Обычная двухкомнатная квартира в Нижнем Новгороде, где жил в ссылке опальный академик, превращена в музей. По словам его сотрудников, посетителей много, но гостей, особенно молодых, больше интересует создание водородной бомбы, чем Сахаров-правозащитник.

Советская пропаганда любила обвинять диссидентов, помимо прочего, и в том, что они-де ничтожества и неудачники, ищущие дешевой популярности. Про светило мировой физики, трижды Героя Социалистического Труда, осыпанного всеми мыслимыми благами, этого нельзя было сказать даже при сильном желании.

По словам самого Сахарова, в молодости он был бесконечно далек от политики и думал только о воплощении научных идей.

Его диссидентство началось с банкета по поводу очередного испытания в Семипалатинске. Сахаров предложил тост "за то, чтобы наши "изделия" всегда успешно взрывались над полигонами и никогда над городами". Повисло неловкое молчание, словно он сморозил непристойность. Потом старший по званию из военных маршал артиллерии Митрофан Неделин рассказал анекдот: "Лежит старуха на печи, а дед молится перед образами: "Господи, укрепи и направь!". Бабка подает голос: "Ты, старый, молись только об укреплении, а направить я и сама сумею!".

Тогда, вспоминал Сахаров, он и ужаснулся тому, с кем имеет дело.

Последней каплей для властей стала критика Сахаровым советского вторжения в Афганистан. Из всех регалий у него осталось только звание академика.

По уставу, исключить человека из Академии могло только общее собрание, причем тайным голосованием. Даже несколько "белых шаров" выглядели бы как оппозиция советской власти, и политбюро предпочло не связываться.

Когда во время обсуждения кто-то сказал, что в России подобных случаев не было, Петр Капица заметил, что в мире один прецедент имеется: Гитлер исключил из академии наук Эйнштейна.

Всемирно известного астрофизика Иосифа Шкловского за дружбу с Сахаровым лишили научной командировки в Париж, объявив принимающей стороне, что он заболел. Примерно через полгода французский коллега приехал в Москву и при встрече со Шкловским спросил, как тот себя чувствует.

"У меня диабет - слишком много Сахарова!" - ответил он.

Абсолютное оружие

Сталин не дожил до испытания термоядерной бомбы пяти месяцев и недели.

Историки усматривают явную связь между первым советским атомным взрывом и началом войны в Корее . Можно лишь гадать, что последовало бы за приобретением СССР водородной бомбы, оставайся старый диктатор у власти.

Возможность применения атомных бомб и американские, и советские стратеги рассматривали хотя бы теоретически. Водородная бомба, способная убивать людей уже не сотнями тысяч, а десятками миллионов, изначально рассматривалась как "оружие Судного дня", предназначенное не для использования, а для взаимного сдерживания. Международные отношения и военное искусство изменились кардинально и навсегда.

В соответствии с гегелевской диалектикой, самое могучее оружие в истории оказалось бесполезным. Тенденция достигла предела и превратилась в свою противоположность.

Супербомбу называли символом людского могущества и безумия. Мысль о том, что человечество впервые оказалось способно нажатием кнопки совершить самоубийство или вовсе уничтожить планету, вселяла ужас вкупе с извращенной гордостью.

До сих пор ходят упорные, хотя и не подтвержденные документально слухи, будто во время испытания "кузькиной матери" рукотворное солнце полыхало значительно дольше, чем предусматривалось расчетами, и советские физики, равно как и американцы, наблюдавшие за испытанием с разведывательных самолетов, натерпелись страху, вспомнив теоретические выкладки Нильса Бора.

Великий физик предсказывал, что при определенной мощности термоядерная реакция может приобрести положительную динамику, то есть начать всасывать и перерабатывать в гелий водород из атмосферы и Мирового океана, пока вся Земля на окажется покрыта спекшейся каменной коркой.

Так это было или нет, но менее чем через два года Вашингтон и Москва подписали первое соглашение по контролю над вооружениями - Московский договор 1963 года о запрещении атмосферных, подводных и космических ядерных испытаний.

По мере роста числа и повышения эффективности носителей ядерного оружия увлечение единичными зарядами с поражающей воображение мощностью утратило актуальность. Аналогов "кузькиной матери" больше не выпускали. По мере истечения срока годности и США, и СССР отказались от гигантских термоядерных бомб как оружия варварского и непрактичного. В ходе переговоров учитывались количество боеголовок и носителей, их точность и степень уязвимости, но не мегатоннаж.

Современная стратегия делает ставку на высокоточные неядерные боеприпасы. Максимальная мощность находящихся на вооружении термоядерных зарядов составляет одну мегатонну. По мнению большинства военных специалистов, и это чрезмерно.

Краткая информация:

Разработанная Н.Е. Жуковским вихревая теория воздушного винта дает ключ к решению проблем, возникающих при создании и выделке воздушных винтов. Она охватывает едиными формулами все типы винтов — пропеллеры, роторы винтокрылых летательных аппаратов, ветряные двигатели, осевые вентиляторы и судовые винты.

Дата изобретения: 28-04-1892 г.

Краткая информация:

Русская «трехлинейка» была основным оружием русской пехоты во всех войнах первой половины минувшего столетия. С ней наши солдаты прошли русско-японскую, финскую и две мировые войны. Подобное долголетие обеспечили гениальная простота и надежность конструкции. А появилось такое чудо-оружие еще в конце XIX века. 28 апреля 1891 года император Александр III утвердил образец винтовки Мосина - знаменитой «трехлинейки». Это событие ознаменовало собой рождение современной оружейной промышленности в России.

Дата изобретения: 1956 г.

Краткая информация:

Видеомагнитофон аппарат для записи на магнитную ленту и последующего воспроизведения электрических сигналов изображения и звукового сопровождения телевизионных передач. По принципу действия видеомагнитофон аналогичен обычному магнитофону. Однако для магнитной записи видеосигналов, занимающих полосу частот до 6—7 Мгц, необходима значительно большая скорость перемещения ленты относительно магнитной головки.

Описание:

Водородная бомба - оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции ядерного синтеза легких ядер. Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах. Первая водородная авиабомба была взорвана в СССР 12 августа 1953, а 1 марта 1954 на атолле Бикини американцы взорвали более мощную (примерно 15 Мт) авиабомбу.

С тех пор обе державы проводили взрывы усовершенствованных образцов мегатонного оружия. Взрыв на атолле Бикини сопровождался выбросом большого количества радиоактивных веществ. Часть из них выпала в сотнях километров от места взрыва на японское рыболовецкое судно «Счастливый дракон», а другая покрыла остров Ронгелап. Поскольку в результате термоядерного синтеза образуется стабильный гелий, радиоактивность при взрыве чисто водородной бомбы должна быть не больше, чем у атомного детонатора термоядерной реакции. Однако в рассматриваемом случае прогнозируемые и реальные радиоактивные осадки значительно различались по количеству и составу.

Механизм действия водородной бомбы. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом. Сначала взрывается находящийся внутри оболочки HB заряд-инициатор термоядерной реакции (небольшая атомная бомба), в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерида лития - соединения дейтерия с литием (используется изотоп лития с массовым числом 6). Литий-6 под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.

Затем начинается термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием, температура внутри бомбы стремительно нарастает, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода. При дальнейшем повышении температуры могла бы начаться реакция между ядрами дейтерия, характерная для чисто водородной бомбы. Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные. Деление, синтез, деление (супербомба).

На самом деле в бомбе описанная выше последовательность процессов заканчивается на стадии реакции дейтерия с тритием. Далее конструкторы бомбы предпочли использовать не синтез ядер, а их деление. В результате синтеза ядер дейтерия и трития образуются гелий и быстрые нейтроны, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать деление ядер урана-238 (основной изотоп урана, значительно более дешевый, чем уран-235, используемый в обычных атомных бомбах).

Быстрые нейтроны расщепляют атомы урановой оболочки супербомбы. Деление одной тонны урана создает энергию, эквивалентную 18 Мт. Энергия идет не только на взрыв и выделение тепла. Каждое ядро урана расщепляется на два сильно радиоактивных «осколка». В число продуктов деления входят 36 различных химических элементов и почти 200 радиоактивных изотопов. Все это и составляет радиоактивные осадки, сопровождающие взрывы супербомб. Благодаря уникальной конструкции и описанному механизму действия оружие такого типа может быть сделано сколь угодно мощным. Оно гораздо дешевле атомных бомб той же мощности.

Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект.

Прямое (первичное) воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий - это ударная волна огромной интенсивности. Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха - туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги. Согласно расчетам, при взрыве в атмосфере 20-мегатонной бомбы люди останутся живы в 50% случаев, если они 1) укрываются в подземном железобетонном убежище на расстоянии примерно 8 км от эпицентра взрыва (ЭВ), 2) находятся в обычных городских постройках на расстоянии ок. 15 км от ЭВ, 3) оказались на открытом месте на расстоянии ок. 20 км от ЭВ.

В условиях плохой видимости и на расстоянии не менее 25 км, если атмосфера чистая, для людей, находящихся на открытой местности, вероятность уцелеть быстро возрастает с удалением от эпицентра; на расстоянии 32 км ее расчетная величина составляет более 90%. Площадь, на которой возникающее во время взрыва проникающее излучение вызывает летальный исход, сравнительно невелика даже в случае супербомбы высокой мощности. Огненный шар. В зависимости от состава и массы горючего материала, вовлеченного в огненный шар, могут образовываться гигантские самоподдерживающиеся огненные ураганы, бушующие в течение многих часов. Однако самое опасное (хотя и вторичное) последствие взрыва - это радиоактивное заражение окружающей среды.

Радиоактивные осадки. Как они образуются.

При взрыве бомбы возникший огненный шар наполняется огромным количеством радиоактивных частиц. Обычно эти частицы настолько малы, что, попав в верхние слои атмосферы, могут оставаться там в течение долгого времени. Но если огненный шар соприкасается с поверхностью Земли, все, что на ней находится, он превращает в раскаленные пыль и пепел и втягивает их в огненный смерч. В вихре пламени они перемешиваются и связываются с радиоактивными частицами.

Радиоактивная пыль, кроме самой крупной, оседает не сразу. Более мелкая пыль уносится возникшим в результате взрыва облаком и постепенно выпадает по мере движения его по ветру. Непосредственно в месте взрыва радиоактивные осадки могут быть чрезвычайно интенсивными - в основном это оседающая на землю крупная пыль. В сотнях километров от места взрыва и на более далеких расстояниях на землю выпадают мелкие, но все еще видимые глазом частицы пепла. Часто они образуют похожий на выпавший снег покров, смертельно опасный для всех, кто окажется поблизости.

Еще более мелкие и невидимые частицы, прежде чем они осядут на землю, могут странствовать в атмосфере месяцами и даже годами, много раз огибая земной шар. К моменту выпадения их радиоактивность значительно ослабевает. Наиболее опасным остается излучение стронция-90 с периодом полураспада 28 лет. Его выпадение четко наблюдается повсюду в мире.

Оседая на листве и траве, он попадает в пищевые цепи, включающие и человека. Как следствие этого, в костях жителей большинства стран обнаружены заметные, хотя и не представляющие пока опасности, количества стронция-90. Накопление стронция-90 в костях человека в долгосрочной перспективе весьма опасно, так как приводит к образованию костных злокачественных опухолей. Длительное заражение местности радиоактивными осадками.

В случае военных действий применение водородной бомбы приведет к немедленному радиоактивному загрязнению территории в радиусе ок. 100 км от эпицентра взрыва. При взрыве супербомбы загрязненным окажется район в десятки тысяч квадратных километров. Столь огромная площадь поражения одной-единственной бомбой делает ее совершенно новым видом оружия.

Даже если супербомба не попадет в цель, т.е. не поразит объект ударно-тепловым воздействием, проникающее излучение и сопровождающие взрыв радиоактивные осадки сделают окружающее пространство непригодным для обитания. Такие осадки могут продолжаться в течение многих дней, недель и даже месяцев. В зависимости от их количества интенсивность радиации может достичь смертельно опасного уровня. Сравнительно небольшого числа супербомб достаточно, чтобы полностью покрыть крупную страну слоем смертельно опасной для всего живого радиоактивной пыли.

Таким образом, создание сверхбомбы ознаменовало начало эпохи, когда стало возможным сделать непригодными для обитания целые континенты. Даже спустя длительное время после прекращения прямого воздействия радиоактивных осадков будет сохраняться опасность, обусловленная высокой радиотоксичностью таких изотопов, как стронций-90. С продуктами питания, выращенными на загрязненных этим изотопом почвах, радиоактивность будет поступать в организм человека.

Идея АД. Сахарова заключалась в создании «радиационной имплозии», при которой нагрев и обжатие термоядерного заряда происходят за счет испарения его оболочки. По сути дела предусматривалась вереница различного рода взрывов: обычная взрывчатка приводила к запуску цепной реакции внутри атомной бомбы, а уже после ядерного взрыва запускался процесс термоядерной реакции, протекающей при участии двух изотопов водорода — дейтерия и трития, которые образовывали взрывчатую смесь.

Водородная бомба изготавливалась в двух вариантах РДС-бс («слойка») и РДС-бт («труба»). Во время испытаний 1953 г. на Семипалатинском полигоне была взорвана бомба РДС-бс, над которой работал А.Д. Сахаров. Ее мощность составляла 1,4 ме-гатонн. Заряд был сделан в виде бомбы, которую можно было доставить по воздуху в место предполагаемого взрыва. Физик E.Л. Фейнберг, ссылаясь на беседу с «отцом первой термоядерной бомбы», утверждал, что А.Д. Сахаров коренным образом модифицировал свою идею, так что от первоначального замысла ничего не осталось. Опыт разработки РДС-бс показал возможность создания более совершенных конструкций и дальнейшего серийного производства термоядерных бомб.

А.П. Завенягин, Д.А. Франк-Каменецкий и В.А. Давиденко разработали оригинальную схему двухступенчатого термоядерного заряда, на которую А.Д. Сахаров в числе других физиков дал расчетно-теоретическое обоснование. Эта термоядерная бомба мощностью приблизительно 1,7 мегатонн была испытана в ноябре 1955 г., что позволило, по словам А.Д. Сахарова, открыть пути к разработке целой гаммы термоядерного оружия и стало триумфом советской прикладной науки.

В течение 1961 г. под руководством А.Д. Сахарова была разработана самая мощная термоядерная бомба за всю атомную эру человечества. Рассчитанная мощность сверхбомбы составляла 100 мегатонн. Бомба была испытана над Новой Землей в вари-анте 50 мегатонн, хотя по некоторым данным ее мощность составляла 58 мегатонн. По схеме, составленной А.Д. Сахаровым и другими учеными, можно было проектировать и создавать термоядерное оружие мощностью свыше 1000 мегатонн. Однако сам А. Д. Сахаров предполагал использовать супербомбу для управления крупными метеоритами, которые могут угрожать Земле столкновением.

100 великих русских изобретений, Вече 2008