65 лет первой термоядерной бомбе: история и мифы
Идея термоядерного оружия, где ядра атомов сливаются, а не расщепляются, как в атомной бомбе, появилась не позднее 1941 года. Она пришла в головы физикам Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее.
Чтобы атомные ядра сливались друг с другом, их надо нагреть до миллионов градусов. Схему устройства, которое позволило бы это проделать, американцы запатентовали в 1946 году (проект неофициально назывался Super), но вспомнили о ней только спустя три года, когда в СССР успешно испытали ядерную бомбу. Президент США Гарри Трумэн заявил, что на советский рывок нужно ответить "так называемой водородной, или супербомбой".
Смотрите также
Как ликвидировать машину Судного дня. Фрагмент книги военного аналитика Дэниэла Эллсберга
К 1951 году американцы собрали устройство и провели испытания под кодовым названием "Джордж". Конструкция представляла собой тор, проще говоря — бублик, с тяжелыми разновидностями водорода в жидком виде: дейтерий и тритий выбрали потому, что их ядра сливать проще, чем обычные. Запалом служила ядерная бомба. Взрыв сжимал дейтерий и тритий, те сливались, давали поток быстрых нейтронов и зажигали обкладку из урана.
За счет дополнительного урана взрыв получился вдвое мощнее, чем с обычной атомной бомбой. Но на термоядерный синтез приходилось только 10% выделившейся энергии: испытания показали, что ядра водорода сжимаются недостаточно сильно.
Тогда математик Станислав Улам предложил другой подход: двухступенчатый ядерный запал. Его задумка заключалась в том, чтобы поместить в "водородной" зоне устройства плутониевый стержень. Взрыв первого запала поджигал плутоний, две ударные волны и два потока рентгеновских лучей сталкивались — давление и температура подскакивали достаточно, чтобы начался термоядерный синтез. Новое устройство испытали на атолле Эниветок в Тихом океане в 1952 году — взрыв вышел примерно в 40 раз мощнее, чем за год до того.
Развернуть
Испытание устройства "Иви Майк" на атолле Эниветок
© CORBIS/Corbis via Getty Images
Испытание устройства "Иви Майк" на атолле Эниветок
© CORBIS/Corbis via Getty Images
Проблема была в том, что ни то, ни другое устройство нельзя было использовать на войне. Чтобы ядра водорода сливались, расстояние между ними должно быть минимальным, поэтому дейтерий и тритий охлаждали до жидкого состояния, почти до абсолютного нуля. Для этого требовалась огромная криогенная установка. Второе термоядерное устройство — по сути, увеличенная модификация "Джорджа" — весило 70 тонн: с самолета такое не сбросишь.
Советский подход
СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена лишь в 1949 году. В ней предполагалось использовать соединение дейтерия с металлом литием. Вещество это твердое, сжижать его не надо, а потому громоздкий холодильник тоже не требовался. Не менее важно и то, что при взрыве литий распадается и дает тритий, что упрощает дальнейшее слияние ядер.
Развернуть
Макеты первой советской атомной бомбы РДС-1 (первая снизу) и первой советской водородной бомбы РДС-6 (вторая снизу) в Музее ядерного оружия
© Николай Мошков/ТАСС
Макеты первой советской атомной бомбы РДС-1 (первая снизу) и первой советской водородной бомбы РДС-6 (вторая снизу) в Музее ядерного оружия
© Николай Мошков/ТАСС
Бомба РДС-6с была готова в 1953 году. В отличие от американских и современных термоядерных устройств, плутониевого стержня в ней не было. Такая схема известна как слойка: слои дейтерида лития перемежались урановыми. 12 августа РДС-6с испытали на Семипалатинском полигоне.
Мощность взрыва составила 400 килотонн в тротиловом эквиваленте — в 25 раз меньше, чем во втором испытании американцев. Это неудивительно: без двухступенчатого атомного запала нельзя поднять мощность взрыва выше мегатонны. Зато РДС-6с можно было сбросить с воздуха. Также устройство собирались использовать и на межконтинентальных баллистических ракетах. А уже в 1955 году СССР усовершенствовал бомбу, оснастив ее плутониевым стержнем.
Сегодня практически все термоядерные устройства — судя по фото, даже северокорейские — представляют собой гибриды ранних советских и американских моделей. Все они используют дейтерид лития как "топливо" и поджигают его двухступенчатым ядерным "детонатором". Как известно из утечек, даже самая современная американская термоядерная боеголовка W88 сконструирована наподобие РДС-6c: слои дейтерида лития перемежаются ураном.
Разница в том, что мощность новых термоядерных боеприпасов на один-два порядка меньше, чем у устройств вроде "Царь-бомбы". Мегатонных боеголовок ни у кого нет, так как в военном отношении десяток менее мощных зарядов ценнее одного сильного: можно поразить больше целей.
Мифы о термоядерной бомбе
Водород — элемент чрезвычайно распространенный, достаточно его и в атмосфере Земли. Одно время поговаривали, что достаточно мощный термоядерный взрыв может запустить цепную реакцию и весь воздух на нашей планете выгорит. Это миф.
Не то что газообразный, но и жидкий водород недостаточно плотный, чтобы начался термоядерный синтез. Его нужно сжимать и нагревать ядерным взрывом, желательно c разных сторон, как с двухступенчатым запалом. В атмосфере таких условий нет, поэтому самоподдерживающиеся реакции слияния ядер там невозможны.
Смотрите также
Как использовать ядерную бомбу в мирной жизни
Это не единственное заблуждение о термоядерном оружии. Часто говорят, что взрыв "чище" ядерного: мол, при слиянии ядер водорода "осколков" — опасных короткоживущих ядер атомов, дающих радиоактивное загрязнение, — получается меньше, чем при делении ядер урана.
Заблуждение это основано на том, что при термоядерном взрыве большая часть энергии якобы выделяется за счет слияния ядер. Это неправда. Да, "Царь-бомба" была такой, но только потому, что ее урановую "рубашку" для испытаний заменили на свинцовую. Современные двухступенчатые запалы приводят к значительному радиоактивному загрязнению.
Развернуть
Баллистическая ракета Trident II, которая может нести до цели термоядерные боеголовки W88
© Getty Images
Баллистическая ракета Trident II, которая может нести до цели термоядерные боеголовки W88
© Getty Images
Правда, зерно истины в мифе о "чистой" бомбе все же есть. Взять лучшую американскую термоядерную боеголовку W88. При взрыве на оптимальной высоте над городом площадь сильных разрушений практически совпадет с зоной радиоактивного поражения, опасного для жизни. Погибших от лучевой болезни будет исчезающе мало: люди погибнут от самого взрыва, а не радиации.
Еще один миф гласит, что термоядерное оружие способно уничтожить всю человеческую цивилизацию, а то и жизнь на Земле. Это практически исключено. Энергия взрыва распределена в трех измерениях, поэтому при росте мощности боеприпаса в 1 тыс. раз радиус поражающего действия растет всего в десять раз — мегатонная боеголовка имеет радиус поражения всего в десять раз больше, чем у тактической килотонной.
66 млн лет назад столкновение с астероидом привело к исчезновению большинства наземных животных и растений. Мощность удара составила около 100 млн мегатонн — это более чем в 10 тыс. раз больше суммарной мощности всех термоядерных арсеналов Земли. 790 тыс. лет назад с планетой столкнулся астероид, удар был мощностью 1 млн мегатонн, но никаких последствий хотя бы умеренного вымирания (включая наш род Homo) после этого не случилось. И жизнь в целом, и человек куда крепче, чем они кажутся.
Александр Березин, научно-популярный сайт "Чердак"
По материалам:
