Сложный кубик. Откуда взялся кубик Рубика

Атомная энергия выделяется не только при делении атомных ядер тяжелых элементов, но и при соединении (синтезе) легких ядер в более тяжелые.

Например, ядра атомов водорода, соединяясь, образуют ядра атомов гелия, при этом выделяется энергии на единицу веса ядерного горючего больше, чем при делении ядер урана.

Эти реакции синтеза ядер, протекающие при очень высоких температурах, измеряемых десятками миллионов градусов, получили название термоядерных реакций. Оружие, основанное на использовании энергии мгновенно выделяющейся в результате термоядерной реакции, называется термоядерным оружием .

Термоядерное оружие, в котором в качестве заряда (ядерного взрывчатого вещества) используются изотопы водорода, часто называют водородным оружием .

Особенно успешно протекает реакция синтеза между изотопами водорода - дейтерием и тритием.

В качестве заряда водородной бомбы может также применяться и дейтерий лития (соединение дейтерия с литием).

Дейтерий, или тяжелый водород, в незначительных количествах встречается в природе в составе тяжелой воды. В обычной воде в виде примеси содержится около 0,02% тяжелой воды. Чтобы получить 1 кг дейтерия, надо переработать не менее 25 т воды.

Тритий, или сверхтяжелый водород, в природе практически не встречается. Он получается искусственно, например, при облучении лития нейтронами. Для этой цели могут быть использованы нейтроны, выделяющиеся в ядерных реакторах.

Практически устройство водородной бомбы можно представить себе следующим образом: рядом с водородным зарядом, содержащим тяжелый и сверхтяжелый водород (т. е. дейтерий и тритий), находятся два удаленных друг от друга полушария из урана или плутония (атомный заряд).

Для сближения этих полушарий используются заряды из обычного взрывчатого вещества (тротила). Взрываясь одновременно, заряды из тротила сближают полушария атомного заряда. В момент их соединения происходит взрыв, тем самым создаются условия для термоядерной реакции, а следовательно, произойдет взрыв и водородного заряда. Таким образом, реакция взрыва водородной бомбы проходит две фазы: первая фаза - деление урана или плутония, вторая - фаза синтеза, при которой образуются ядра гелия и свободные нейтроны больших энергии. В настоящее время имеются схемы построения трехфазной термоядерной бомбы.

В трехфазной бомбе оболочку изготовляют из урана-238 (природного урана). В этом случае реакция проходит три фазы: первая фаза деления (уран или плутоний для детонации), вторая - термоядерная реакция в гидрите лития и третья фаза - реакция деления урана-238. Деление ядер урана вызывают нейтроны, которые выделяются в виде мощного потока при реакции синтеза.

Изготовление оболочки из урана-238 дает возможность увеличить мощность бомбы за счет наиболее доступного атомного сырья. По сообщению иностранной печати, уже испытывались бомбы мощностью 10-14 млн. тонн и более. Становится очевидным, что это не является пределом. Дальнейшее усовершенствование ядерного оружия идет как по линии создания бомб особо большой мощности, так и по линии разработки новых конструкций, позволяющих уменьшить вес и калибр бомб. В частности, работают над созданием бомбы, основанной полностью на синтезе. Имеются, например, сообщения в иностранной печати о возможности применения нового метода детонации термоядерных бомб на основе использования ударных волн обычных взрывчатых веществ.

Энергия, выделяемая при взрыве водородной бомбы, может быть в тысячи раз больше, чем энергия взрыва атомной бомбы. Однако радиус разрушения не может превышать во столько же раз радиус разрушений, вызванных взрывом атомной бомбы.

Радиус действия ударной волны при воздушном взрыве водородной бомбы с тротиловым эквивалентом в 10 млн. т больше радиуса действия ударной волны, образующейся при взрыве атомной бомбы с тротиловым эквивалентом в 20000 тонн, примерно в 8 раз, тогда как мощность бомбы больше в 500 раз, т. е. на корень кубический из 500. Соответственно этому и площадь разрушения увеличивается примерно в 64 раза, т. е. пропорционально корню кубическому из коэффициента увеличения мощности бомбы в квадрате.

По данным иностранных авторов, при ядерном взрыве мощностью 20 млн. т площадь полного разрушения обычных наземных строений, по подсчетам американских специалистов, может достигнуть 200 км 2 , зона значительных разрушений - 500 км 2 и частичных - до 2580 км 2 .

Это значит, заключают иностранные специалисты, что взрыва одной бомбы подобной мощности достаточно для разрушения современного крупного города. Как известно, занимаемая площадь Парижа - 104 км 2 , Лондона - 300 км 2 , Чикаго - 550 км 2 , Берлина - 880 км 2 .

Масштабы поражений и разрушений от ядерного взрыва мощностью в 20 млн. т могут быть представлены схематично, в следующем виде:

Область смертельных доз начальной радиации в радиусе до 8 км (на площади до 200 км 2);

Область поражений световым излучением (ожоги)] в радиусе до 32 км (на площади около 3000 км 2).

Повреждения жилых зданий (выбиты стекла, осыпалась штукатурка и т. д.) могут наблюдаться даже на расстоянии до 120 км от места взрыва.

Приведенные данные из открытых иностранных источников являются ориентировочными, они получены при испытании ядерных боеприпасов меньшей мощности и путем расчетов. Отклонения от этих данных в ту или другую сторону будут зависеть от различных факторов, и в первую очередь от рельефа местности, характера застройки, метеорологических условий, растительного покрова и т. д.

Изменить радиус поражения в значительной степени можно путем создания искусственно тех или других условий, снижающих эффект воздействия поражающих факторов взрыва. Так, например, можно уменьшить поражающее действие светового излучения, сократить площадь, на которой могут возникнуть ожоги у людей и воспламеняться предметы, путем создания дымовой завесы.

Проведенные опыты в США по созданию дымовых завес при ядерных взрывах в 1954-1955 гг. показали, что при плотности завесы (масляных туманов), получаемой при расходе 440-620 л масла на 1 км 2 , воздействие светового излучения ядерного взрыва в зависимости от расстояния до эпицентра можно ослабить на 65-90 %.

Ослабляют поражающее воздействие светового излучения также и другие дымы, которые не только не уступают, а в ряде случаев превосходят масляные туманы. В частности, промышленный дым, уменьшающий атмосферную видимость, может ослабить воздействие светового излучения в такой же степени, как и масляные туманы.

Намного можно уменьшить поражающий эффект ядерных взрывов путем рассредоточенного строительства населенных пунктов, создания массивов лесных насаждений и т. д.

Особо следует отметить резкое уменьшение радиуса поражения людей в зависимости от использования тех или других средств защиты. Известно, например, что даже на небольшом сравнительно расстоянии от эпицентра взрыва надежным укрытием от воздействия светового излучения и проникающей радиации является убежище, имеющее слой земляного покрытия толщиной 1,6 м или слой бетона в 1 м.

Убежище легкого типа уменьшает радиус зоны поражения людей по сравнению с открытым расположением в шесть раз, а площадь поражения сокращается в десятки раз. При использовании крытых щелей радиус возможного поражения уменьшается в 2 раза.

Следовательно, при максимальном использовании всех имеющихся способов и средств защиты можно добиться значительного снижения воздействия поражающих факторов ядерного оружия и тем самым уменьшения людских и материальных потерь при его применении.

Говоря о масштабах разрушений, которые могут быть вызваны взрывами ядерного оружия большой мощности, необходимо иметь в виду, что поражения будут нанесены не только действием ударной волны, светового излучения и проникающей радиации, но и действием радиоактивных веществ, выпадающих по пути движения образовавшегося при взрыве облака, в состав которого входят не только газообразные продукты взрыва, но и твердые частицы различной величины как по весу, так и по размерам. Особенно большое количество радиоактивной пыли образуется при наземных взрывах.

Высота подъема облака и его размеры во многом зависят от мощности взрыва. По сообщению иностранной печати, при испытании ядерных зарядов мощностью в несколько миллионов тонн тротила, которые проводились США в районе Тихого океана в 1952-1954 гг., верхушка облака достигла высоты 30-40 км.

В первые минуты после взрыва облако имеет форму шара и с течением времени вытягивается по направлению ветра, достигая огромной величины (около 60- 70 км).

Примерно через час после взрыва бомбы с тротиловым эквивалентом в 20 тысяч т объем облака достигает 300 км 3 , а при взрыве бомбы в 20 млн. т объем может достигнуть 10 тыс. км 3 .

Двигаясь по направлению потока воздушных масс, атомное облако может занять полосу протяженностью в несколько десятков километров.

Из облака при его движении, после подъема в верхние слои разряженной атмосферы, уже через несколько минут начинает выпадать на землю радиоактивная пыль, заражая по пути территорию в несколько тысяч квадратных километров.

В первое время выпадают наиболее тяжелые частицы пыли, которые успевают осесть в течение нескольких часов. Основная масса крупной пыли выпадает в первые 6-8 часов после взрыва.

Около 50% частиц (наиболее крупных) радиоактивной пыли выпадает в течение первых 8 часов после взрыва. Это выпадение часто называют местным в отличие от общего, повсеместного.

Более мелкие частицы пыли остаются в воздухе на различных высотах и выпадают на землю в течение примерно двух недель после взрыва. За это время облако может обойти вокруг земного шара несколько раз, захватывая при этом широкую полосу параллельно широте, на которой был произведен взрыв.

Частицы малых размеров (до 1 мк) остаются в верхних слоях атмосферы, распределяясь более равномерно вокруг земного шара, и выпадают в течение последующего ряда лет. По заключению ученых, выпадение мелкой радиоактивной пыли продолжается повсеместно на протяжении около десяти лет.

Наибольшую опасность для населения представляет радиоактивная пыль, выпадающая в первые часы после взрыва, так как при этом уровень радиоактивного заражения является настолько высоким, что может вызвать смертельные поражения людей и животных, оказавшихся на территории по пути движения радиоактивного облака.

Размеры площади и степень заражения местности в результате выпадения радиоактивной пыли во многом зависят от метеорологических условий, рельефа местности, высоты взрыва, величины заряда бомбы, характера грунта и т. п. Наиболее важным фактором, определяющим размеры площади заражения, ее конфигурацию, является направление и сила ветров, господствующих в районе взрыва на различных высотах.

Чтобы определить возможное направление движения облака, необходимо знать, в каком направлении и с какой скоростью дует ветер на различных высотах, начиная с высоты примерно 1 км и кончая 25-30 км. Для этого метеослужба должна вести постоянные наблюдения и измерения ветра с помощью радиозондов на различных высотах; на основании полученных данных определять, в каком направлении вероятнее всего движение радиоактивного облака.

При взрыве водородной бомбы, произведенном США в 1954 году в районе центральной части Тихого океана (на атолле Бикини), зараженный участок территории имел форму вытянутого эллипса, который простирался на 350 км по ветру и на 30 км против ветра. Наибольшая ширина полосы составляла около 65 км. Общая площадь опасного заражения достигала около 8 тыс. км 2 .

Как известно, в результате этого взрыва заражению радиактивной пылью подверглось японское рыболовное судно «Фукурюмару», которое находилось в то время на расстоянии около 145 км. Находившиеся на этом судне 23 рыбака получили поражения, причем один из них смертельное.

Действию выпавшей радиоактивной пыли после взрыва 1 марта 1954 года подверглись также 29 американских служащих и 239 жителей Маршалловых островов, причем все получившие поражения находились на расстоянии более 300 км от места взрыва. Оказались зараженными также и другие суда, находившиеся в Тихом океане на удалении до 1500 км от Бикини, и часть рыбы вблизи японского берега.

На загрязнение атмосферы продуктами взрыва указывали выпавшие в мае месяце на тихоокеанском побережье и Японии дожди, в которых была обнаружена сильно повышенная радиоактивность. Районы, в которых отмечено выпадение радиоактивных осадков в течение мая 1954 года, занимают около трети всей территории Японии.

Приведенные выше данные о масштабах поражений, которые могут быть нанесены населению при взрыве атомных бомб больших калибров, показывают, что ядерные заряды большой мощности (миллионы тонн тротила) можно считать оружием радиологическим, т. е. оружием, поражающим больше радиоактивными продуктами взрыва, чем ударной волной, световым излучением и проникающей радиацией, действующей в момент взрыва.

Поэтому в ходе подготовки населенных пунктов и объектов народного хозяйства к гражданской обороне, необходимо повсеместно предусматривать мероприятия по защите населения, животных, продуктов питания, фуража и воды от заражения продуктами взрыва ядерных зарядов, которые могут выпадать по пути движения радиоактивного облака.

При этом следует иметь в виду, что в результате выпадения радиоактивных веществ будет подвергаться заражению не только поверхность почвы и предметов, но и воздух, растительность, вода в открытых водоемах и т. д. Воздух будет зараженным как в период оседания радиоактивных частиц, так и в последующее время, особенно вдоль дорог при движении транспорта или при ветреной погоде, когда осевшие частицы пыли будут опять подыматься в воздух.

Следовательно, незащищенные люди и животные могут оказаться пораженными радиоактивной пылью, попадающей в органы дыхания вместе с воздухом.

Опасными также окажутся пищевые продукты и вода, заражённые радиоактивной пылью, которые при попадании в организм могут вызвать тяжелое заболевание, иногда со смертельным исходом. Таким образом, в районе выпадения радиоактивных веществ, образующихся при ядерном взрыве, люди будут подвергаться поражению не только в результате внешнего облучения, но и при попадании в организм зараженной пищи, воды или воздуха. При организации защиты от поражения продуктами ядерного взрыва следует учитывать, что степень заражения по следу движения облака по мере удаления от места взрыва снижается.

Поэтому и опасность, которой подвергается население, находящееся в районе полосы заражения, на различном расстоянии от места взрыва неодинакова. Наиболее опасными будут районы, близлежащие от места взрыва, и районы, расположенные вдоль оси движения облака (средняя часть полосы по следу движения облака).

Неравномерность радиоактивного заражения по пути движения облака в известной мере имеет закономерный характер. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при организации и проведении мероприятий по противорадиационной защите населения.

Необходимо также учитывать, что от момента взрыва до момента выпадения из облака радиоактивных веществ проходит некоторое время. Это время тем больше, чем дальше от места взрыва, и может исчисляться несколькими часами. Население районов, удаленных от места взрыва, будет располагать достаточным временем, чтобы принять соответствующие меры защиты.

В частности, при условии своевременной подготовки средств оповещения и четкой работе соответствующих формирований ГО население может быть оповещено об опасности примерно за 2-3 часа.

В течение этого времени при заблаговременной подготовке населения и высокой организованности можно осуществить ряд мероприятий, обеспечивающих достаточно надежную защиту от радиоактивного поражения людей и животных. Выбор тех или иных мер и способов защиты будет определяться конкретными условиями создавшейся обстановки. Однако общие принципы должны быть определены, и в соответствии с этим заранее разработаны планы гражданской обороны.

Можно считать, что при определенных условиях наиболее рациональным следует признать принятие в первую очередь мер защиты на месте, используя все средства и. способы, предохраняющие как от попадания радиоактивных веществ внутрь организма, так и от внешнего облучения.

Как известно, наиболее эффективным средством защиты от внешнего облучения являются убежища { приспособленные с учетом требований противоатомной защиты, а также здания с массивными стенами, построенные из плотных материалов (кирпича, цемента, железобетона и т. д.), в том числе подвалы, землянки, погреба, крытые щели и обычные жилые постройки.

При оценке защитных свойств зданий и сооружений можно руководствоваться следующими ориентировочными данными: деревянный дом ослабляет действие радиоактивных излучений в зависимости от толщины стен в 4-10 раз, каменный дом - в 10-50 раз, погреба и подвалы в деревянных домах - в 50-100 раз, щель с перекрытием из слоя земли 60-90 см - в 200-300 раз.

Следовательно, в планах гражданской обороны должно быть предусмотрено использование в случае необходимости в первую очередь сооружений, обладающих более мощными защитными средствами; при получении сигнала об опасности поражения население должно немедленно укрыться в этих помещениях и находиться там до тех пор, пока не будет объявлено о дальнейших действиях.

Время пребывания людей в помещениях, предназначенных для укрытия, будет зависеть, главным образом, от того, в какой степени окажется зараженным район месторасположения населенного пункта, и скорости снижения уровня радиации с течением времени.

Так, например, в населенных пунктах, находящихся на значительном расстоянии от места взрыва, где суммарные дозы облучения, которые получат незащищенные люди, могут в течение короткого времени стать безопасными, населению целесообразно переждать это время в укрытиях.

В районах сильного радиоактивного заражения, где суммарная доза, которую могут получить незащищенные люди, будет высокой и снижение ее окажется продолжительным в этих условиях, длительное пребывание людей в укрытиях станет затруднительным. Поэтому наиболее рациональным в таких районах следует считать сначала укрытие населения на месте, а затем эвакуация его в незаряженные районы. Начало эвакуации и ее продолжительность будет зависеть от местных условий: уровня радиоактивного заражения, наличия транспортных средств, путей сообщения, времени года, отдаленности мест размещения эвакуированных и т. д.

Таким образом, территорию радиоактивного заражения по следу радиоактивного облака можно разделить условно на две зоны с различными принципами защиты населения.

В первую зону входит территория, где уровни радиации по истечении 5-6 суток после взрыва остаются высокими и снижаются медленно (примерно на 10-20% ежесуточно). Эвакуация населения из таких районов может начаться лишь после снижения уровня радиации до таких показателей, при которых за время сбора и движения в зараженной зоне люди не получат суммарной дозы более 50 р.

Ко второй зоне относятся районы, в которых уровни радиации снижаются в течение первых 3-5 суток после взрыва до 0,1 рентген/час.

Эвакуация населения из этой зоны не целесообразна, так как это время можно переждать в укрытиях.

Успешное осуществление мероприятий по защите населения во всех случаях немыслимо без тщательной радиационной разведки и наблюдения и постоянного контроля уровня радиации.

Говоря о защите населения от радиоактивного поражения по следу движения облака, образовавшегося при ядерном взрыве, следует помнить, что можно избежать поражения или достигнуть его снижения лишь при четкой организации комплекса мероприятий, к которым относится:

• организация системы оповещения, обеспечивающей своевременное предупреждение населения о наиболее вероятном направлении движения радиоактивного облака и опасности поражения. В этих целях должны быть использованы все имеющиеся средства связи - телефон, радиостанции, телеграф, радиотрансляция и т. д.;
• подготовка формирований ГО для проведения разведки как в городах, так и в районах сельской местности;
• укрытие людей в убежищах или других помещениях, защищающих от радиоактивных излучений (подвалы, погреба, щели и т. д.);
• проведение эвакуации населения и животных из района устойчивого заражения радиоактивной пылью;
• подготовка формирований и учреждений медицинской службы ГО к действиям по оказанию помощи пораженным, главным образом лечению, проведению санитарной обработки, экспертизы воды и пищевых продуктов на зараженность радиоактивными веществ вами;
• заблаговременное проведение мероприятий по защите продуктов питания на складах, в торговой сети, на предприятиях общественного питания, а также источников водоснабжения от заражения радиоактивной пылью (герметизация складских помещений, подготовка тары, подручных материалов для укрытия продуктов, подготовка средств для дезактивации продовольствия и тары, оснащение дозиметрическими приборами);
• проведение мероприятий по защите животных и оказание помощи животным в случае поражения.

Для обеспечения надежной защиты животных необходимо предусмотреть содержание их в колхозах, совхозах по возможности мелкими группами по бригадам, фермам или населенным пунктам, имеющим места укрытия.

Следует также предусмотреть создание дополнительных водоемов или колодцев, которые могут стать резервными источниками водоснабжения в случае заражения воды постояннодействующих источников.

Важное значение приобретают складские помещения, в которых хранится фураж, а также животноводческие помещения, которые по возможности следует герметизировать.

Для защиты ценных племенных животных необходимо иметь индивидуальные средства защиты, которые могут быть изготовлены из подручных материалов на месте (повязки для защиты глаз, торбы, покрывала и др.), а также противогазы (при наличии).

Для проведения дезактивации помещений и ветеринарной обработки животных необходимо заблаговременно учесть имеющиеся в хозяйстве дезинфекционные установки, опрыскиватели, дождевальные установки, жижерасбрасыватели и другие механизмы и емкости, при помощи которых можно производить работы по обеззараживанию и ветобработке;

Организация и подготовка формирований и учреждений для проведения работ по дезактивации сооружений, местности, транспорта, одежды, снаряжения и друтого имущества ГО, для чего заранее осуществляются мероприятия по приспособлению коммунальной техники, сельскохозяйственных машин, механизмов и приборов для этих целей. В зависимости от наличия техники должны быть созданы и обучены соответствующие формирования - отряды» команды» группы, звенья и т. д.

Все уже успели обсудить одну из самых неприятных новостей декабря - успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы. Ким Чен Ын не преминул намекнуть (прямо заявить) о том, что готов в любой момент превратить оружие из оборонительного в наступательное, чем вызывал небывалый ажиотаж в прессе всего мира. Впрочем, нашлись и оптимисты, заявившие о фальсификации испытаний: мол, и тень от чучхе не туда падает, и радиоактивных осадков что-то не видно. Но почему наличие у страны-агрессора водородной бомбы является столь значительным фактором для свободных стран, ведь даже ядерные боеголовки, которые у Северной Кореи имеются в достатке, еще никого так не пугали?

Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB - оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода - точно такой же процесс происходит на Солнце.

Чем водородная бомба отличается от атомной

Термоядерный синтез - процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы - самый мощный тип доступной человечеству энергии. В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах, высвобождает невероятный поток энергии. В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее.

Первое испытание

И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска - и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков.

Ударная волна

Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы - сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда.

Тепловой эффект

Водородная бомба всего в 20 мегатонн (размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы - 58 мегатонн) создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров.

Огненный шар

Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала.

Радиационное заражение

Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли - она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты.

Царь-бомба

58 мегатонн - вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.

Водородная, или термоядерная бомба стала краеугольным камнем гонки вооружений между США и СССР. Две сверхдержавы несколько лет спорили о том, кто станет первым обладателем нового вида разрушительного оружия.

Проект термоядерного оружия

В начале холодной войны испытание водородной бомбы было для руководства СССР важнейшим аргументом в борьбе с США. В Москве хотели достичь ядерного паритета с Вашингтоном и вкладывали в гонку вооружений огромные средства. Впрочем, работы по созданию водородной бомбы начались не благодаря щедрому финансированию, а из-за донесений законспирированной агентуры в Америке. В 1945 года в Кремле узнали о том, что в США идет подготовка к созданию нового оружия. Это была сверхбомба, проект которой получил название Super.

Источником ценной информации был Клаус Фукс - сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории США. Он передал Советскому Союзу конкретные сведения, которые касались секретных американских разработок сверхбомбы. К 1950 году проект Super был выброшен в корзину, так как западным ученым стало ясно, что такая схема нового оружия не может быть реализована. Руководителем этой программы был Эдвард Теллер.

В 1946 году Клаус Фукс и Джон развили идеи проекта Super и запатентовали собственную систему. Принципиально новым в ней был принцип радиоактивной имплозии. В СССР эту схему начали рассматривать несколько позже - в 1948 году. В целом можно сказать, что на стартовом этапе полностью базировался на американских информации, полученной разведкой. Но, продолжая исследования уже на основе этих материалов, советские ученые заметно опередили своих западных коллег, то позволило СССР получить сначала первую, а потом и самую мощную термоядерную бомбу.

17 декабря 1945 года на заседании специального комитета, созданного при Совете Народных комиссаров СССР, физики-ядерщики Яков Зельдович, Исаак Померанчук и Юлий Хартион выступили с докладом «Использование ядерной энергии легких элементов». В этом документе рассматривалась возможность использования бомбы с дейтерием. Данное выступление стало началом советской ядерной программы.

В 1946 году теоретические исследования тали проводиться в Институте химической физики. Первые результаты этой работы были обсуждены на одном из заседаний Научно-технического совета в Первом главном управлении. Еще через два года Лаврентий Берия поручил Курчатову и Харитону проанализировать материалы о системе фон Неймана, которые были доставлены в Советский Союз благодаря законспирированной агентуре на западе. Данные из этих документов дали дополнительный импульс исследованиям, благодаря которым родился проект РДС-6.

«Иви Майк» и «Кастл Браво»

1 ноября 1952 года американцы испытали первое в мире термоядерное Это была еще не бомба, но уже ее важнейшая составная часть. Подрыв произошел на атолле Энивотек, в Тихом океане. и Станислав Улам (каждый из них фактически создатель водородной бомбы) незадолго до того разработали двухступенчатую конструкцию, которую американцы и опробовали. Устройство не могло использоваться в качестве оружия, так как производился с помощью дейтерия. Кроме того, оно отличалось огромным весом и габаритами. Такой снаряд просто нельзя было сбросить с самолета.

Испытание первой водородной бомбы было проведено советскими учеными. После того как в США узнали об успешном использовании РДС-6с, стало ясно что необходимо как можно быстрее сократить отставание от русских в гонке вооружений. Американское испытание прошло 1 марта 1954 года. В качестве полигона был выбран атолл Бикини на Маршалловых островах. Тихоокеанские архипелаги выбирались не случайно. Здесь почти не было населения (а те немногие люди, которые жили на близлежащих островах, были выселена накануне эксперимента).

Самый разрушительный взрыв водородной бомбы американцев стал известен как «Кастл Браво». Мощность заряда оказалась в 2,5 раза выше предполагаемой. Взрыв привел к радиационному заражению значительной площади (множества островов и Тихого океана), что привело к скандалу и пересмотру ядерной программы.

Разработка РДС-6с

Проект первой советской термоядерной бомбы получил название РДС-6с. План был написан выдающимся физиком Андреем Сахаровым. В 1950 году Совет министров СССР постановил сосредоточить работы над созданием нового оружия в КБ-11. Согласно этому решению, группа ученых под руководством Игоря Тамма отправилась в закрытый Арзамас-16.

Специально для этого грандиозного проекта был подготовлен Семипалатинский полигон. Перед тем как началось испытание водородной бомбы, там были установлены многочисленные измерительные, киносъемочные и регистрирующие приборы. Кроме того, по поручению ученых там появились почти две тысячи индикаторов. Область, которую затронуло испытание водородной бомбы, включала в себя 190 сооружений.

Семипалатинский эксперимент был уникальным не только из-за нового вида оружия. Использовались уникальные заборники, предназначенные для химических и радиоактивных проб. Их могла открыть только мощная ударная волна. Регистрирующие и киносъемочные приборы были установлены в специально подготовленных укрепленных сооружениях на поверхности и в подземных бункерах.

Alarm Clock

Еще в 1946 году Эдвард Теллер, работавший в США, разработал прототип РДС-6с. Он получил название Alarm Clock. Первоначально проект этого устройства был предложен как альтернатива Super. В апреле 1947 года в лаборатории в Лос-Аламосе началась целая серия экспериментов, предназначенная для исследования природы термоядерных принципов.

От Alarm Clock ученые ожидали наибольшего энерговыделения. Осенью Теллер решил использовать в качестве горючего для устройства дейтерид лития. Исследователи еще не использовали это вещество, но ожидали, что оно позволит повысить эффективность Интересно, что Теллер уже тогда отмечал в своих служебных записках зависимость ядерной программы от дальнейшего развития компьютеров. Эта техника была необходима ученым для более точных и сложных расчетов.

Alarm Clock и РДС-6с имели много общего, но многим и отличались. Американский вариант не был столь практичным как советский из-за своей величины. Большие размеры он унаследовал от проекта Super. В конце концов, американцам пришлось отказаться от этой разработки. Последние исследования прошли в 1954 году, после чего стало ясно, что проект нерентабелен.

Взрыв первой термоядерной бомбы

Первое в человеческой истории испытание водородной бомбы произошло 12 августа 1953 года. Утром на горизонте появилась ярчайшая вспышка, которая слепила даже через защитные очки. Взрыв РДС-6с оказался в 20 раз мощнее атомной бомбы. Эксперимент был признан удачным. Ученые смогли достичь важного технологического прорыва. Впервые в качестве горючего был использован гидрид лития. В радиусе 4 километров от эпицентра взрыва волной уничтожило все постройки.

Последующие испытания водородной бомбы в СССР основывались на опыте, полученном при использовании РДС-6с. Это разрушительное оружие было не только самым мощным. Важным достоинством бомбы являлась ее компактность. Снаряд помещался в бомбардировщик Ту-16. Успех позволил советским ученым опередить американцев. В США в это время было термоядерное устройство, размером с дом. Оно было нетранспортабельным.

Когда в Москве заявили, что водородная бомба СССР уже готова, в Вашингтоне оспорили эту информацию. Главным аргументом американцев был тот факт, что термоядерная бомба должна быть изготовлена по схеме Теллера-Улама. В ее основе лежал принцип радиационной имплозии. Этот проект будет реализован в СССР через два года, в 1955-м.

В создание РДС-6с наибольший вклад внес физик Андрей Сахаров. Водородная бомба была его детищем - именно он предложил революционные те технические решения, которые позволили успешно завершить испытания на Семипалатинском полигоне. Молодой Сахаров сразу же стал академиком в АН СССР, Героем Социалистического Труда и лауреатом Сталинской премии. Наград и медалей удостоились и другие ученые: Юлий Харитон, Кирилл Щелкин, Яков Зельдович, Николай Духов и т. д. В 1953 испытание водородной бомбы показало, что советская наука может преодолеть то, что еще совсем недавно казалось выдумкой и фантастикой. Поэтому сразу после успешного взрыва РДС-6с началась разработка еще более мощных снарядов.

РДС-37

20 ноября 1955 года прошли очередные испытания водородной бомбы в СССР. На этот раз она была двухступенчатой и соответствовала схеме Теллера-Улама. Бомбу РДС-37 собирались сбросить с самолета. Однако, когда он поднялся в воздух, стало ясно что испытания придется проводить при нештатной ситуации. Вопреки прогнозам синоптиков, заметно испортилась погода, из-за чего полигон накрыла плотная облачность.

Впервые специалисты оказались вынуждены сажать самолет с термоядерной бомбой на борту. Некоторое время на Центральном командном пункте шла дискуссия о том, что делать дальше. Рассматривалось предложение сбросить бомбу в горах неподалеку, однако этот вариант был отклонен, как слишком рискованный. Меж тем самолет продолжал кружить рядом с полигоном, вырабатывая горючее.

Решающее слово получили Зельдович и Сахаров. Водородная бомба, взорвавшаяся не на полигоне, привела бы к катастрофе. Ученые понимали всю степень риска и собственной ответственности, и все-таки дали письменное подтверждение того, что посадка самолета будет безопасной. Наконец, командир экипажа Ту-16 Федор Головашко получил команду приземляться. Посадка была очень плавной. Летчики проявили все свои умения и не запаниковали в критической ситуации. Маневр был идеальным. В Центральном командном пункте облегченно выдохнули.

Создатель водородной бомбы Сахаров и его команда перенесли испытания. Вторая попытка была намечена на 22 ноября. В этот день все прошло без внештатных ситуаций. Бомбу сбросили с высоты в 12 километров. Пока снаряд падал, самолет успел удалиться на безопасное расстояние от эпицентра взрыва. Через несколько минут ядерный гриб достиг высоты 14 километров, а его диаметр - 30 километров.

Взрыв не обошелся без трагических происшествий. От ударной волны на расстоянии в 200 километров выбивало стекла, из-за чего пострадало несколько человек. Также погибла девочка, жившая в соседнем ауле, на которую обвалился потолок. Еще одной жертвой стал солдат, находившийся в специальном выжидательном районе. Солдата засыпало в землянке, и он умер от удушья до того, как товарищи смогли вытащить его.

Разработка «Царь-бомбы»

В 1954 году лучшие физики-ядерщики страны под руководством начали разработку мощнейшей в истории человечества термоядерной бомбы. В этом проекте также приняли участие Андрей Сахаров, Виктор Адамский, Юрий Бабаев, Юрий Смирнов, Юрий Трутнев и т. д. Благодаря своей мощности и размеру бомба стала известна как «Царь-бомба». Участники проекта позже вспоминали, что эта фраза появилась после знаменитого высказывания Хрущева о «Кузькиной матери» в ООН. Официально же проект назывался АН602.

За семь лет разработок бомба пережила несколько реинкарнаций. Сначала ученые планировали использовать компоненты из урана и реакцию Джекилла-Хайда, однако позже от этой идеи пришлось отказаться из-за опасности радиоактивного загрязнения.

Испытание на Новой Земле

На некоторое время проект «Царь-бомба» был заморожен, так как Хрущев собирался в США, а в холодной войне наступила короткая пауза. В 1961 году конфликт между странами разгорелся вновь и в Москве снова вспомнили о термоядерном оружии. Хрущев сообщил о предстоящих испытаниях в октябре 1961 года во время XXII съезда КПСС.

30 числа Ту-95В с бомбой на борту вылетел из Оленьи и направился на Новую Землю. Самолет добирался до цели два часа. Очередная советская водородная бомба была сброшена на высоте в 10,5 тысяч метров над ядерным полигоном «Сухой Нос». Снаряд взорвался еще в воздухе. Возник огненный шар, который достиг диаметра трех километров и почти коснулся земли. Согласно подсчетам, ученых сейсмическая волна от взрыва три раза пересекла планету. Удар чувствовался за тысячу километров, а все живое на расстоянии ста километров могло получить ожоги третьей степени (этого не произошло, так как данный район был необитаемым).

На тот момент наиболее мощная термоядерная бомба США в мощности уступала «Царю-бомбе» в четыре раза. Советское руководство было довольно результатом эксперимента. В Москве получили то, чего так хотели от очередной водородной бомбы. Испытание продемонстрировало, что у СССР есть оружие куда более мощное чем у США. В дальнейшем разрушительный рекорд «Царя-бомбы» так и не был побит. Самый мощный взрыв водородной бомбы стал важнейшей вехой в истории науки и холодной войны.

Термоядерное оружие других стран

Британские разработки водородной бомбы начались в 1954 году. Руководителем проекта был Уильям Пенней, который до того был участником манхэттенского проекта в США. Англичане обладали крохами информации о строении термоядерного оружия. Американские союзники не делились этой информацией. В Вашингтоне ссылались на закон об атомной энергии, принятый в 1946 году. Единственным исключением для британцев было разрешение вести наблюдения за испытаниями. Кроме того, они использовали самолеты для сбора проб, оставшихся после взрывов американских снарядов.

Сперва в Лондоне решили ограничиться созданием очень мощной атомной бомбы. Так начались испытания «Оранжевый вестник». В ходе них была сброшена самая мощная из не термоядерных бомб в истории человечества. Ее недостатком была чрезмерная дороговизна. 8 ноября 1957 года была испытана водородная бомба. История создания британского двухступенчатого устройства - это пример успешного прогресса в условиях отставания от двух споривших между собой сверхдержав.

В Китае водородная бомба появилась в 1967 году, во Франции - в 1968-м. Таким образом, в клубе стран-обладательниц термоядерного оружия сегодня пять государств. Спорными остаются сведения о водородной бомбе в Северной Корее. Глава КНДР заявлял, что его ученые смогли разработать такой снаряд. В ходе испытаний сейсмологи разных стран зафиксировали сейсмическую активность, вызванную ядерным взрывом. Но никакой конкретной информации о водородной бомбе в КНДР до сих пор нет.

ВОДОРОДНАЯ БОМБА, оружие большой разрушительной силы (порядка мегатонн в тротиловом эквиваленте), принцип действия которого основан на реакции термоядерного синтеза легких ядер. Источником энергии взрыва являются процессы, аналогичные процессам, протекающим на Солнце и других звездах.

В 1961 году был произведен самый мощный взрыв водородной бомбы.

Утром 30 октября в 11 ч. 32 мин. над Новой Землей в районе Губы Митюши на высоте 4000 м над поверхностью суши была взорвана водородная бомба мощностью в 50 млн. т. тротила.

Советский Союз провел испытание самого мощного в истории термоядерного устройства. Даже в "половинном" варианте (а максимальная мощность такой бомбы составляет 100 мегатонн) энергия взрыва десятикратно превышала суммарную мощность всех взрывчатых веществ, использованных всеми воюющими сторонами за годы Второй мировой войны (включая атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки). Ударная волна от взрыва трижды обогнула земной шар, первый раз - за 36 ч. 27 мин.

Световая вспышка была настолько яркой, что, несмотря на сплошную облачность, была видна даже с командного пункта в поселке Белушья Губа (отдаленном от эпицентра взрыва почти на 200 км). Грибовидное облако выросло до высоты 67 км. К моменту взрыва, пока на огромном парашюте бомба медленно опускалась с высоты 10500 до расчетной точки подрыва, самолет-носитель Ту-95 с экипажем и его командиром майором Андреем Егоровичем Дурновцевым уже был в безопасной зоне. Командир возвращался на свой аэродром подполковником, Героем Советского Союза. В заброшенном поселке - 400 км от эпицентра - были порушены деревянные дома, а каменные лишились крыш, окон и дверей. На многие сотни километров от полигона в результате взрыва почти на час изменились условия прохождения радиоволн, и прекратилась радиосвязь.

Бомба была разработана В.Б. Адамским, Ю.Н. Смирновым, А.Д. Сахаровым, Ю.Н. Бабаевым и Ю.А. Трутневым (за что Сахаров был награжден третьей медалью Героя Социалистического Труда). Масса "устройства" составляла 26 тонн, для ее транспортировки и сброса использовался специально модифицированный стратегический бомбардировщик Ту-95.

"Супербомба", как называл ее А.Сахаров, не помещалась в бомбовом отсеке самолета (ее длина составляла 8 метров, а диаметр - около 2 метров), поэтому несиловую часть фюзеляжа вырезали и смонтировали специальный подъемный механизм и устройство для крепления бомбы; при этом в полете она все равно больше чем наполовину торчала наружу. Весь корпус самолета, даже лопасти его винтов, был покрыт специальной белой краской, защищающей от световой вспышки при взрыве. Такой же краской был покрыт корпус сопровождавшего самолета-лаборатории.

Результаты взрыва заряда, получившего на Западе имя «Царь-бомба», впечатляли:

* Ядерный «гриб» взрыва поднялся на высоту 64 км; диаметр его шляпки достиг 40 километров.

Огненный шар разрыва достиг земли и почти достиг высоты сброса бомбы (то есть, радиус огненного шара взрыва был примерно 4,5 километра).

* Излучение вызывало ожоги третьей степени на расстоянии до ста километров.

* На пике выделения излучения взрыв достиг мощности в 1 % от солнечной.

* Ударная волна, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар.

* Ионизация атмосферы стала причиной помех радиосвязи даже в сотнях километров от полигона в течение одного часа.

* Свидетели почувствовали удар и смогли описать взрыв на расстоянии тысячи километров от эпицентра. Также, ударная волна в какой-то степени сохранила разрушительную силу на расстоянии тысячи километров от эпицентра.

* Акустическая волна докатилась до острова Диксон, где взрывной волной повыбивало окна в домах.

Политическим результатом этого испытания была демонстрация Советским Союзом владения неограниченным по мощности оружием массового уничтожения -- максимальный мегатоннаж бомбы из испытанных к тому моменту США был вчетверо меньше, чем у «Царь-бомбы». В самом деле, увеличение мощности водородной бомбы достигается простым увеличением массы рабочего материала, так что, в принципе, нет никаких факторов, препятствующих созданию 100-мегатонной или 500-мегатонной водородной бомбы. (На самом деле, «Царь-бомба» была рассчитана на 100-мегатонный эквивалент; планируемую мощность взрыва урезали вдвое, по словам Хрущёва, «Чтобы не разбить все стёкла в Москве»). Этим испытанием Советский Союз продемонстрировал способность создать водородную бомбу любой мощности и средства доставки бомбы к точке подрыва.

Термоядерные реакции. В недрах Солнца содержится гигантское количество водорода, находящегося в состоянии сверхвысокого сжатия при температуре ок. 15 000 000 К. При столь высоких температуре и плотности плазмы ядра водорода испытывают постоянные столкновения друг с другом, часть из которых завершается их слиянием и в конечном счете образованием более тяжелых ядер гелия. Подобные реакции, носящие название термоядерного синтеза, сопровождаются выделением огромного количества энергии. Согласно законам физики, энерговыделение при термоядерном синтезе обусловлено тем, что при образовании более тяжелого ядра часть массы вошедших в его состав легких ядер превращается в колоссальное количество энергии. Именно поэтому Солнце, обладая гигантской массой, в процессе термоядерного синтеза ежедневно теряет ок. 100 млрд. т вещества и выделяет энергию, благодаря которой стала возможной жизнь на Земле.

Изотопы водорода. Атом водорода - простейший из всех существующих атомов. Он состоит из одного протона, являющегося его ядром, вокруг которого вращается единственный электрон. Тщательные исследования воды (H 2 O) показали, что в ней в ничтожном количестве присутствует «тяжелая» вода, содержащая «тяжелый изотоп» водорода - дейтерий (2 H). Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона - нейтральной частицы, по массе близкой к протону.

Существует третий изотоп водорода - тритий, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Тритий нестабилен и претерпевает самопроизвольный радиоактивный распад, превращаясь в изотоп гелия. Следы трития обнаружены в атмосфере Земли, где он образуется в результате взаимодействия космических лучей с молекулами газов, входящих в состав воздуха. Тритий получают искусственным путем в ядерном реакторе, облучая изотоп литий-6 потоком нейтронов.

Разработка водородной бомбы. Предварительный теоретический анализ показал, что термоядерный синтез легче всего осуществить в смеси дейтерия и трития. Приняв это за основу, ученые США в начале 1950 приступили к реализации проекта по созданию водородной бомбы (HB). Первые испытания модельного ядерного устройства были проведены на полигоне Эниветок весной 1951; термоядерный синтез был лишь частичным. Значительный успех был достигнут 1 ноября 1951 при испытании массивного ядерного устройства, мощность взрыва которого составила 4 ? 8 Мт в тротиловом эквиваленте.

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.

У многих наших читателей водородная бомба ассоциируется с атомной, только гораздо более мощной. На самом деле это принципиально новое оружие, потребовавшее для своего создания несоизмеримо больших интеллектуальных усилий и работающее на принципиально других физических принципах.

«Слойка»

Современная бомба

Единственно, что роднит атомную и водородную бомбу, так это то, что обе высвобождают колоссальную энергию, скрытую в атомном ядре. Сделать это можно двумя путями: разделить тяжелые ядра, например, урана или плутония, на более легкие (реакция деления) или заставить слиться легчайшие изотопы водорода (реакция синтеза). В результате обеих реакций масса получившегося материала всегда меньше массы исходных атомов. Но масса не может исчезнуть бесследно — она переходит в энергию по знаменитой формуле Эйнштейна E=mc2.

A-bomb

Для создания атомной бомбы необходимым и достаточным условием является получение делящегося материала в достаточном количестве. Работа довольно трудоемкая, но малоинтеллектуальная, лежащая ближе к горнорудной промышленности, чем к высокой науке. Основные ресурсы при создании такого оружия уходят на строительство гигантских урановых рудников и обогатительных комбинатов. Свидетельством простоты устройства является тот факт, что между получением необходимого для первой бомбы плутония и первым советским ядерным взрывом не прошло и месяца.

Напомним вкратце принцип работы такой бомбы, известный из курса школьной физики. В ее основе лежит свойство урана и некоторых трансурановых элементов, например, плутония, при распаде выделять более одного нейтрона. Эти элементы могут распадаться как самопроизвольно, так и под воздействием других нейтронов.

Высвободившийся нейтрон может покинуть радиоактивный материал, а может и столкнуться с другим атомом, вызвав очередную реакцию деления. При превышении определенной концентрации вещества (критической массе) количество новорожденных нейтронов, вызывающих дальнейшее деление атомного ядра, начинает превышать количество распадающихся ядер. Количество распадающихся атомов начинает расти лавинообразно, рождая новые нейтроны, то есть происходит цепная реакция. Для урана-235 критическая масса составляет около 50 кг, для плутония-239 — 5,6 кг. То есть шарик плутония массой чуть меньше 5,6 кг представляет собой просто теплый кусок металла, а массой чуть больше существует всего несколько наносекунд.

Собственно схема работы бомбы простая: берем две полусферы урана или плутония, каждая чуть меньше критической массы, располагаем их на расстоянии 45 см, обкладываем взрывчаткой и взрываем. Уран или плутоний спекается в кусок надкритической массы, и начинается ядерная реакция. Все. Существует другой способ запустить ядерную реакцию — обжать мощным взрывом кусок плутония: расстояние между атомами уменьшится, и реакция начнется при меньшей критической массе. На этом принципе работают все современные атомные детонаторы.

Проблемы атомной бомбы начинаются с того момента, когда мы хотим нарастить мощность взрыва. Простым увеличением делящегося материала не обойтись — как только его масса достигает критической, он детонирует. Придумывались разные хитроумные схемы, например, делать бомбу не из двух частей, а из множества, отчего бомба начинала напоминать распотрошенный апельсин, а потом одним взрывом собирать ее в один кусок, но все равно при мощности свыше 100 килотонн проблемы становились непреодолимыми.

H-bomb

А вот горючее для термоядерного синтеза критической массы не имеет. Вот Солнце, наполненное термоядерным топливом, висит над головой, внутри его уже миллиарды лет идет термоядерная реакция, — и ничего, не взрывается. К тому же при реакции синтеза, например, дейтерия и трития (тяжелого и сверхтяжелого изотопа водорода) энергии выделяется в 4,2 раза больше, чем при сгорании такой же массы урана-235.

Изготовление атомной бомбы было скорее экспериментальным, чем теоретическим процессом. Создание же водородной бомбы потребовало появления совершенно новых физических дисциплин: физики высокотемпературной плазмы и сверхвысоких давлений. Прежде чем начинать конструировать бомбу, надо было досконально разобраться в природе явлений, происходящих только в ядре звезд. Никакие эксперименты тут помочь не могли — инструментами исследователей были только теоретическая физика и высшая математика. Не случайно гигантская роль в разработке термоядерного оружия принадлежит именно математикам: Уламу, Тихонову, Самарскому и т. д.

Классический супер

К концу 1945 года Эдвард Теллер предложил первую конструкцию водородной бомбы, получившую название «классический супер». Для создания чудовищного давления и температуры, необходимых для начала реакции синтеза, предполагалось использовать обычную атомную бомбу. Сам «классический супер» представлял собой длинный цилиндр, наполненный дейтерием. Предусматривалась также промежуточная «запальная» камера с дейтериевотритиевой смесью — реакция синтеза дейтерия и трития начинается при более низком давлении. По аналогии с костром, дейтерий должен был играть роль дров, смесь дейтерия с тритием — стакана бензина, а атомная бомба — спички. Такая схема получила название «труба» — своеобразная сигара с атомной зажигалкой с одного конца. По такой же схеме начали разрабатывать водородную бомбу и советские физики.

Однако математик Станислав Улам на обыкновенной логарифмической линейке доказал Теллеру, что возникновение реакции синтеза чистого дейтерия в «супере» вряд ли возможно, а для смеси потребовалось бы такое количество трития, что для его наработки нужно было бы практически заморозить производство оружейного плутония в США.

Слойка с сахаром

В середине 1946 года Теллер предложил очередную схему водородной бомбы — «будильник». Она состояла из чередующихся сферических слоев урана, дейтерия и трития. При ядерном взрыве центрального заряда плутония создавалось необходимое давление и температура для начала термоядерной реакции в других слоях бомбы. Однако для «будильника» требовался атомный инициатор большой мощности, а США (как, впрочем, и СССР) испытывали проблемы с наработкой оружейного урана и плутония.

Осенью 1948 года к аналогичной схеме пришел и Андрей Сахаров. В Советском Союзе конструкция получила название «слойка». Для СССР, который не успевал в достаточном количестве нарабатывать оружейный уран-235 и плутоний-239, сахаровская слойка была панацеей. И вот почему.

В обычной атомной бомбе природный уран-238 не только бесполезен (энергии нейтронов при распаде не хватает для инициации деления), но и вреден, поскольку жадно поглощает вторичные нейтроны, замедляя цепную реакцию. Поэтому оружейный уран на 90% состоит из изотопа уран-235. Однако нейтроны, появляющиеся в результате термоядерного синтеза, в 10 раз более энергетичные, чем нейтроны деления, и облученный такими нейтронами природный уран-238 начинает превосходно делиться. Новая бомба позволяла использовать в качестве взрывчатки уран-238, который прежде рассматривался как отходы производства.

Изюминкой сахаровской «слойки» было также применение вместо остродефицитного трития белого легкого кристаллического вещества — дейтрида лития 6LiD.

Как упоминалось выше, смесь дейтерия и трития поджигается гораздо легче, чем чистый дейтерий. Однако на этом достоинства трития заканчиваются, а остаются одни недостатки: в нормальном состоянии тритий — газ, из-за чего возникают трудности с хранением; тритий радиоактивен и, распадаясь, превращается в стабильный гелий-3, активно пожирающий столь необходимые быстрые нейтроны, что ограничивает срок годности бомбы несколькими месяцами.

Нерадиоактивный дейтрид лития же при облучении его медленными нейтронами деления — последствиями взрыва атомного запала — превращается в тритий. Таким образом, излучение первичного атомного взрыва за мгновение вырабатывает достаточное для дальнейшей термоядерной реакции количество трития, а дейтерий в дейтриде лития присутствует изначально.

Именно такая бомба, РДС-6с, и была успешно испытана 12 августа 1953 на башне Семипалатинского полигона. Мощность взрыва составила 400 килотонн, и до сих пор не прекратились споры, был ли это настоящий термоядерный взрыв или сверхмощный атомный. Ведь на реакцию термоядерного синтеза в сахаровской слойке пришлось не более 20% суммарной мощности заряда. Основной вклад во взрыв внесла реакция распада облученного быстрыми нейтронами урана-238, благодаря которому РДС-6с и открыла эру так называемых «грязных» бомб.

Дело в том, что основное радиоактивное загрязнение дают как раз продукты распада (в частности, стронций-90 и цезий-137). По существу, сахаровская «слойка» была гигантской атомной бомбой, лишь незначительно усиленной термоядерной реакцией. Не случайно всего один взрыв «слойки» дал 82% стронция-90 и 75% цезия-137, которые попали в атмосферу за всю историю существования Семипалатинского полигона.

Американ бомб

Тем не менее, первыми водородную бомбу взорвали именно американцы. 1 ноября 1952 года на атолле Элугелаб в Тихом океане было успешно испытано термоядерное устройство «Майк» мощностью 10 мегатонн. Назвать бомбой 74-тонное американское устройство можно с большим трудом. «Майк» представлял собой громоздкое устройство размером с двухэтажный дом, заполненное жидким дейтерием при температуре, близкой к абсолютному нулю (сахаровская «слойка» была вполне транспортабельным изделием). Однако изюминкой «Майка» были не размеры, а гениальный принцип обжатия термоядерной взрывчатки.

Напомним, что основная идея водородной бомбы состоит в создании условий для синтеза (сверхвысокого давления и температуры) посредством ядерного взрыва. В схеме «слойка» ядерный заряд расположен в центре, и поэтому он не столько сжимает дейтерий, сколько разбрасывает его наружу — увеличение количества термоядерной взрывчатки не приводит к увеличению мощности — она просто не успевает детонировать. Именно этим и ограничена предельная мощность данной схемы — самая мощная в мире «слойка» Orange Herald, взорванная англичанами 31 мая 1957 года, дала только 720 килотонн.

Идеально было бы, если бы заставить взрываться атомный запал внутрь, сжимая термоядерную взрывчатку. Но как это сделать? Эдвард Теллер выдвинул гениальную идею: сжимать термоядерное горючее не механической энергией и нейтронным потоком, а излучением первичного атомного запала.

В новой конструкции Теллера инициирующий атомный узел был разнесен с термоядерным блоком. Рентгеновское излучение при срабатывании атомного заряда опережало ударную волну и распространялось вдоль стенок цилиндрического корпуса, испаряя и превращая в плазму полиэтиленовую внутреннюю облицовку корпуса бомбы. Плазма, в свою очередь, переизлучала более мягкое рентгеновское излучение, которое поглощалось внешними слоями внутреннего цилиндра из урана-238 — «пушера». Слои начинали взрывообразно испаряться (это явление называют абляция). Раскаленную урановую плазму можно сравнить со струями сверхмощного ракетного двигателя, тяга которого направлена внутрь цилиндра с дейтерием. Урановый цилиндр схлопывался, давление и температура дейтерия достигала критического уровня. Это же давление обжимало центральную плутониевую трубку до критической массы, и она детонировала. Взрыв плутониевого запала давил на дейтерий изнутри, дополнительно сжимая и нагревая термоядерную взрывчатку, которая детонировала. Интенсивный поток нейтронов расщепляет ядра урана-238 в «пушере», вызывая вторичную реакцию распада. Все это успевало произойти до того момента, когда взрывная волна от первичного ядерного взрыва достигала термоядерного блока. Расчет всех этих событий, происходящих за миллиардные доли секунды, и потребовал напряжения ума сильнейших математиков планеты. Создатели «Майка» испытывали от 10-мегатонного взрыва не ужас, а неописуемый восторг — им удалось не только разобраться в процессах, которые в реальном мире идут только в ядрах звезд, но и экспериментально проверить свои теории, устроив свою небольшую звезду на Земле.

Браво

Обойдя русских по красоте конструкции, американцы не смогли сделать свое устройство компактным: они использовали жидкий переохлажденный дейтерий вместо порошкообразного дейтрида лития у Сахарова. В Лос-Аламосе на сахаровскую «слойку» реагировали с долей зависти: «вместо огромной коровы с ведром сырого молока русские используют пакет молока сухого». Однако утаить секреты друг от друга обеим сторонам не удалось. Первого марта 1954 года у атолла Бикини американцы испытали 15-мегатонную бомбу «Браво» на дейтриде лития, а 22 ноября 1955 года над семипалатинским полигоном рванула первая советская двухступенчатая термоядерная бомба РДС-37 мощностью 1,7 мегатонн, снеся чуть ли не полполигона. С тех пор конструкция термоядерной бомбы претерпела незначительные изменения (например, появился урановый экран между инициирующей бомбой и основным зарядом) и стала канонической. А в мире не осталось больше столь масштабных загадок природы, разгадать которые можно было бы столь эффектным экспериментом. Разве что рождение сверхновой звезды.