12 августа 1953 года, Советский Союз успешно испытал первую водородную бомбу

Бомба для Судного дня 12 Август 2016, 04:43
63 года 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.
В советском атомном проекте важнейшую роль играла разведка. В случае с водородной бомбой американцы и русские работали параллельно и доходили до всего в основном самостоятельно.

"Супербомба"

Взрыв прогремел в 07:30 утра по местному времени.

Главный куратор ядерного проекта Лаврентий Берия к тому времени сидел в бункере командования Московского округа ПВО, ожидая расстрела. Испытанием руководили академик Игорь Курчатов и первый заместитель министра среднего (атомного) машиностроения Авраамий Завенягин.

Бомба, как обычно делалось в подобных случаях, была установлена на верхушке стальной башни.

Кнопку на пульте нажал 32-летний физик Александр Захаренков, впоследствии доросший до заместителя главы Минсредмаша.
Строго говоря, первый успешный термоядерный взрыв осуществили американцы 1 ноября 1952 года на тихоокеанском атолле Эниветок.

Но устройство "Айви Майк" представляло собой конструкцию размером с трехэтажный дом и весом 62 тонны, а в СССР создали именно бомбу, пригодную для транспортировки тогдашним основным дальним бомбардировщиком советских ВВС "Ту-16".
Зато мощность советского заряда была сравнительно невелика: 400 килотонн против 10,4 мегатонны у американцев. Но и это равнялось 35 "хиросимам" или 40 тысячам наиболее тяжелых авиабомб Второй мировой войны.

Самый мощный термоядерный взрыв мощностью в 15 мегатонн, практически стерший с лица земли атолл Бикини, американцы произвели 28 февраля 1954 года, а на вооружении имели 24-мегатонные заряды.

Раз и, как выяснилось, навсегда обогнать конкурентов по мощности зарядов советские конструкторы смогли в 1961 году, испытав на Новой Земле 58-мегатонную "кузькину мать".

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.
Принцип работы взрывчатой линзы В «слойке Сахарова»
Всего 15−20% энерговыделения приходится на термоядерные реакции, а остальное дает реакция деления — как урана-235 или плутония-239 исходной бомбы, так и урана-238 наружных слоев. Но это скорее достоинство, чем недостаток, ведь уран-238 дешев. Слияние одного ядра дейтерия и одного трития дает 18 МэВ энергии, а деление одного ядра урана-238 — 200 МэВ. В первой реакции выделяется один нейтрон, уносящий 14 МэВ из 18, а во второй он расходуется, но выделяется три менее энергичных нейтрона, годных лишь для получения трития из лития-6. В результате получается усиление более чем в десять раз! А это значит, что почти все термоядерные нейтроны используются «по назначению», а улетает лишь небольшая часть.


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.
Макет советской водородной бомбы Ан-602. Фото: ALEXANDER NEMENOV/AFP/Getty Images
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.
A - Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.

B - Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.

C - В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.
D - 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.
E - В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…


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.

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.