Цивилизация
Взрыв по «оптоволокну»
1 марта 1954 года США испытали свою первую водородную бомбу. Полигоном стал тихоокеанский атолл (архипелаг) Бикини. К тому времени основным американским ядерным полигоном был атолл Эниветок, но бомбы нового типа были гораздо мощнее старых, поэтому ученые боялись, что их испытания, получившие имя Castle, разрушат созданную на Эниветоке инфраструктуру. В США ни разу не пожалели об этих мерах предосторожности, поскольку новое оружие оказалось гораздо разрушительнее, чем планировали при создании.
Взрыв Castle Bravo (серия испытаний «Замок», взрыв с условным именем «Браво», которое обозначает букву «B») должен был выделить энергию в 5 мегатонн. Устройство, получившее имя SHRIMP («креветка», из-за внешнего сходства конструкции под корпусом с этим ракообразным), находилось близ острова Наму, а весь остальной атолл был заставлен измерительными приборами и камерами, направленными на бомбу. Большой размер атолла Бикини, представляющего собой длинную овальную цепь мелких островов с максимальным диаметром около 36 км, гарантировал безопасность наиболее чувствительных устройств, расположенных на противоположной от тестовой площадки стороне.
Устройство SHRIMP. Черные трубы сверху — это световоды
U.S. Department of Education/Trinity & Beyond: The Atomic Bomb Movie
Однако инженеры ошиблись, и реальный взрыв оказался втрое мощнее, чем планировали. За секунду вырос огненный шар диаметром более 7 км, внутри которого не мог уцелеть почти ни один прибор, а образовавшийся в итоге кратер имел диаметр 2 км и глубину 76 м.
Многие приборы, которые должны были помочь исследовать протекание реакции, испарились или были необратимо повреждены взрывом, пострадали постройки даже на дальней стороне атолла.
Кроме того, возникло уникальное явление — ядерный взрыв вопреки желанию передали «по проводу». Внутри бомбы были проложены световоды, ведущие в удаленный на 2,3 км бункер — там находилось измерительное оборудование, которое должно быть путем анализа переданной вспышки определить, насколько удачно прошла реакция. Однако выяснить это не удалось: переданная через каналы мощность нагрела твердый материал и породила вторичный огненный шар внутри бункера.
Вторичный взрыв имел мощность примерно в 1 килотонну. Он уничтожил все приборы и сорвал с петель 20-тонную дверь. Точная природа этого эффекта оставалась неясной многие десятилетия, ученые лишь фиксировали масштаб разрушений и пытались выяснить, как именно энергию взрыва удалось передать: за счет рентгеновских лучей, сложной ударной волны вдоль световода или чего-то еще.
Куда серьезнее оказалось радиоактивное загрязнение, возникшее как из-за неожиданно большой мощности бомбы, так и из-за того, что испытания проводились при сильном ветре. Радиоактивное облако накрыло атоллы Ронгелап и Ронгерик более чем в 100 км от взрыва, и вряд ли бы их жители его пережили, если бы их заранее не эвакуировали. Экипаж японского рыболовного судна «Дайго Фукурю Мару», находящегося в 130 км от полигона, получил опасную дозу радиации, а многие жители Маршалловых островов в 1960-1980 годах получили от правительства США компенсацию за нанесенный здоровью вред.
U.S. Department of Education
Последствия испытаний вызвали по всему миру волну протестов против ядерного оружия и показали, насколько непредсказуемым оно оказалось в руках человечества.
Чем водородная бомба отличается от атомной?
В основе ядерного оружия лежат радиоактивные изотопы урана или плутония. Ядра их атомов способны делиться, выделяя при этом колоссальную энергию и заставляя делиться соседние ядра. В 1945 году в ходе Манхэттенского проекта ученые смогли добиться быстрой цепной реакции деления, в результате чего произошел атомный взрыв.
В теории атомный взрыв может быть сколь угодно мощным, но на практике у основанных на уране или плутонии бомб есть предел в десяток-другой килотонн.
Физические теории предсказывали, что гораздо больше энергии можно получить за счет реакции синтеза — слияния ядер легких элементов и их превращения в тяжелые. Однако ядра имеют положительный электрический заряд и отталкиваются друг от друга, поэтому для их соединения необходимо колоссальное давление, недостижимое обычным способом. Стало ясно, что сердцевиной будущих водородных бомб станут обычные атомные, которые при взрыве разогреют и сожмут водород до критической температуры.
Энергия взрыва атомной и водородной части при этом суммируется, но водородную бомбу можно сделать сколь угодно мощной, — потому СССР и США старались обогнать друг друга, создав такое устройство первыми.
Кто же был первым?
Первая водородная бомба SHRIMP имела массу в 10 тонн и длину 4,5 м. Это позволяло разместить ее внутри бомбардировщика, поэтому опытная SHRIMP стала предсерийным образцом Mark 21, произведенной в количестве 275 штук.
Однако она не была первым водородным взрывным устройством — до этого водородный взрыв был произведен на испытаниях Ivy Mike (серия испытаний «Плющ», взрыв с условным именем «Майк», которое обозначает букву «M») 1 ноября 1952 года. Его энергия была чуть более 10 мегатонн, но главное, что большая часть этой энергии выделилась за счет реакции синтеза, а не деления. Именно это формально отделяет ядерное оружие от термоядерного.
Устройство Ivy Mike
U.S. Department of Education
При этом опытное устройство Ivy Mike нельзя назвать бомбой даже с большой натяжкой. Его топливом служил жидкий дейтерий (тяжелый водород), для которого требовались громоздкие криогенные установки и сложная система труб.
«Бомба» была размером с дом, весила 73 тонны и потребляла 3 тыс. киловатт энергии. Доставить ее по воздуху или с помощью ракеты было заведомо невозможно и, следовательно, на роль оружия она не годилась.
Кроме того, 12 августа 1953 года СССР испытал бомбу РДС-6с («Реактивный двигатель специальный» — кодовое название для соблюдения секретности) мощностью 400 килотонн, которая легко помещалась в бомбардировщик. СССР объявил, что создал первое пригодное к практическому применению термоядерное оружие, имея ввиду, что ему удалось превзойти Ivy Mike. Но советское правительство лукавило.
Во-первых, РДС-6с не была термоядерной бомбой. Большую часть энергии взрыва она получала за счет атомного взрыва, а слияние атомов водорода в ней использовалось для созданий потока нейтронов, которые усиливали реакцию деления урана. Такая схема имела естественный предел примерно в 1 мегатонну, что намного меньше того, что позволяют настоящие водородные бомбы.
Облако, образовавшееся после взрыва «Касл Браво»
U.S. Department of Education
Во-вторых, РДС-6с была заведомо не пригодна к массовому серийному производству, а именно это отличает оружие от экспериментального прибора. Бомба требовала 1200 г трития, что чуть меньше его годового производства в СССР тех лет. С учетом того, что срок годности РДС-6с не превышал полгода, накопить хоть сколько-то значимый арсенал таких устройств было невозможно. Бомбить пришлось бы прямо с завода — по одной в год.
Первый советский аналог SHRIMP мощностью 3 мегатонны получил название РДС-37 и был испытан впервые 22 ноября 1955 года, через 20 месяцев после американского устройства. Именно с этого момента в СССР появились настоящие водородные бомбы.
Важно отметить, что подобные поиски первенства важны лишь для ученых, журналистов и политиков. С военной точки зрения непреодолимой грани между атомной и термоядерной бомбы нет: и та, и другая достаточно разрушительны. Куда более важную роль играет количество накопленных зарядов, средства доставки, тактика применения и способность использовать это оружие для получения преимущества, а не для бессмысленной бомбардировки по площадям.