Военные технологии в СССР (да и во многих других государствах) всегда хорошо финансировались. Даже в кризисное время, даже при низких ценах на нефть, даже в ущерб другим отраслям. Изобретений и инноваций военного плана было множество, но я как пацифист свёл к минимуму раздел об оружии и описал всего пять наиболее характерных первенств. Считайте это авторским произволом.
Мир меняется у нас на глазах. На протяжении всей человеческой истории и вплоть до второй половины XX века именно война была одним из основных двигателей прогресса. Львиная доля технологий, используемых в повседневной жизни, изначально появилась в военной отрасли. По сути, из войны выросла вся космическая индустрия, вся связь, половина медицины, множество направлений транспортной отрасли и т. д.
Но сейчас, в XXI веке, акценты постепенно смещаются в сторону мирной жизни. С каждым годом всё больше новых технологий внедряется благодаря университетским исследованиям, а также разработкам компаний, производящих автомобили, бытовую технику, компьютеры. Война отходит на второй план, становится вещью в себе. Напротив, изначально мирные технологии начинают широко использоваться в оборонной промышленности.
Но это происходит сейчас, я же рассказываю о тех временах, когда военная отрасль была тесно сплетена с гражданскими технологиями – можно сказать, они зависели друг от друга. Трудно провести границу между межконтинентальной баллистической ракетой – и ракетой-носителем, поднявшей на орбиту Юрия Гагарина, или между ядерной бомбой – и мирной атомной электростанцией.
Чтобы не разочаровывать любителей военной темы окончательно, здесь, во вступлении к оружейному разделу, я коротко опишу ещё несколько советских разработок, о которых как минимум говорят, что они были первыми.
Кратко о первенствах
В 1977 году большой противолодочный корабль «Азов» проекта 1134БФ, спущенный на воду всего четырьмя годами ранее, серьёзно модернизировали. Кормовой зенитно-ракетный комплекс «Шторм» был демонтирован, палубные надстройки на корме расширили и видоизменили и на освободившееся место установили шесть пусковых модулей нового ЗРК «Форт». Это был технологический прорыв, поскольку «Форт» стал первым в истории ЗРК с вертикальным пуском ракет, установленным на боевой корабль. Каждый модуль опытного «Форта» имел восемь ракет; после пуска система поворачивалась, подобно револьверному барабану, выводя в шахту следующую ракету.
Вообще говоря, установки вертикального пуска конструировались в 1970-е и в США. Свою первую подобную систему Mk 41 американцы начали разрабатывать в 1976 году. Но к моменту, когда Mk 41 начали устанавливать на корабли (в конце 1980-х), СССР уже делал это серийно. Первым кораблём, изначально построенным с установкой ЗРК вертикального пуска, стал тяжёлый атомный крейсер «Киров» проекта 1144 «Орлан», введённый в эксплуатацию в 1980 году. Помимо «Форта», на «Кирове» установили 20 ракет П-700 «Гранит» в индивидуальных шахтах (это не совсем ЗРК вертикального пуска в классическом понимании термина). Сегодня такие установки используются на военных кораблях многих стран мира – не только России и США, но также Франции, Южной Кореи, Австралии, Германии, Италии и т. д.
Ещё стоит упомянуть одну специфическую инженерную находку: решётчатые рули – оригинальные аэродинамические поверхности, предназначенные для стабилизации полёта ракет. Их разработала в 1950-х – начале 1960-х годов группа советских специалистов под руководством Сергея Белоцерковского, выдающегося аэрогидродинамика и учёного, работавшего в области ракетной техники.
Решётчатый руль – это в прямом смысле слова решётка с квадратными ячейками. Из таких решёток набирается хвостовое оперение ракеты. В отличие от других типов рулей, решётки сохраняют эффективность под очень большими углами атаки, почти ничего не весят и при необходимости легко складываются. О решётчатых рулях можно было бы рассказать в разделе «Космос», но в первую очередь они разрабатывались для военных целей и сегодня чаще используются в конструкции управляемых ракет – твердотопливных 15Ж45 для ПГРК «Пионер», 9М79 для комплекса «Точка», а также в американских фугасных бомбах GBU-43/B MOAB, известных также как «Мать всех бомб», и т. д. Конечно, решётчатые рули применяются и в мирной ракетной технике, самая известная современная ракета, где они используются, – SpaceX Falcon 9-R Илона Маска. В общем, это достаточно значимое, хотя и узкое по своей сути советское изобретение.
Есть немало занимательных заблуждений, относящихся к военной сфере. Например, утверждается, что знаменитая «Катюша» БМ-13 была технологическим прорывом в военной сфере – первой реактивной системой залпового огня. Но это не совсем так.
Истории хорошо известна так называемая хвачха – корейская огненная повозка. Хвачха представляет собой прямоугольный ящик с ячейками, в каждой из которых размещена ракета, и может запускать их последовательно, группами или все разом – в общем, по сути, она ничем не отличается от современной системы залпового огня, кроме материалов изготовления. Согласно корейским хроникам, первая хвачха была построена в 1409 году группой учёных на основе более ранней боевой машины – джухвы. Самые совершенные хвачхи, способные запускать до 100 ракет, строились во время короткого правления пятого вана (короля) Чосона – Мунджона, занимавшего престол с 1450 по 1452 год. Активнее всего хвачхи использовали во время Имдинской войны 1592–1598 годов, в ходе которой японская армия дважды пыталась вторгнуться в Корею и оба раза неудачно. 14 марта 1593 года в битве на реке Ханган скромный гарнизон местной крепости, состоящий из 2300 корейских воинов, с помощью 40 хвачх отбил атаку и обратил в бегство 30 000 японских солдат!
Первой функциональной ракетной установкой залпового огня со времён корейских хвачх тоже стала не «Катюша». В конце 1940 года немцы модернизировали ряд бронетранспортёров Sd.Kfz. 251, оснастив их РСЗО Wurfrahmen 40. Система позволяла выпустить шесть ракет калибром от 280 до 320 миллиметров в зависимости от модификации. Впоследствии немцы многократно совершенствовали эту систему.
БМ-13, получившая ласковое прозвище «Катюша», стала второй современной ракетной установкой залпового огня после немецкой. Первые две «Катюши» на шасси ЗИС-6 были построены на Воронежском заводе имени Коминтерна и выехали из заводских ворот 27 июня 1941 года. Впоследствии БМ-13 устанавливались также на шасси ЗИС-151, ЗИЛ-157, ЗИЛ-131, на полученные по ленд-лизу Studebaker US6 и изредка на другие автомобили. Но «Катюши» и их модификации были несоизмеримо легче и функциональнее тяжёлых немецких Wurfrahmen; они могли выпустить шестнадцать 132-миллиметровых снарядов, причём автоматика их работала лучше, а наведение осуществлялось значительно проще. Но всё-таки номинальное первенство в этом вопросе не у СССР.
Существовали и вовсе безумные проекты, слишком оригинальные, чтобы поступить на вооружение где бы то ни было. Замечу, что особенно много таких проектов появилось во времена Второй мировой войны в Германии, и по этому поводу нередко иронизируют с употреблением термина «сумрачный тевтонский гений». В СССР тоже хватало странных военных разработок, например знаменитый то ли самолёт, то ли что-то ещё А-40 «Крылья танка», спроектированный в 1941 году авиаконструктором Олегом Антоновым.
А-40, в другой номенклатуре обозначавшийся как КТ-60, представлял собой обычный лёгкий танк Т-60, принятый на вооружение незадолго до этого. Антонов предложил прикрепить танк к планеру с 18-метровым размахом крыла; башня в состоянии полёта разворачивалась на 180° и смотрела назад. После посадки планер за несколько минут отстёгивался от боевой машины, и та могла выполнять задание в тылу противника.
А-40 испытывался в августе-сентябре 1942 года. Сам он взлетать не умел – его тянул самолёт-буксировщик ТБ-3. Но первое же лётное испытание показало все недостатки конструкции: крайне тяжёлая машина набирала высоту слишком медленно и за расчётное время едва ли поднималась на 40 метров. Притом что для испытания башню вообще демонтировали, чтобы максимально облегчить машину!
Количество доработок, необходимых для приведения А-40 в рабочее состояние, было чрезмерным – от полного перепроектирования планера до пересмотра конструкции танка и замены буксировочного самолёта. А вокруг шла война, и фантастические проекты не могли конкурировать с простыми и функциональными. «Крылья танка» так больше никогда и не летали. Хотя если когда-нибудь кто-нибудь построит летающий танк, мы сможем гордо говорить, что давным-давно уже делали подобную машину и, таким образом, опередили своё время. Но, объективно говоря, такое вряд ли случится.
Конечно, были и другие военные разработки. Например, знаменитые телетанки на дистанционном управлении. Или ударно-волновые излучатели – взрывные источники электромагнитного импульса, предназначенные для выведения из строя электронной аппаратуры. Но я не хочу много писать о войне. Её и так с избытком в этой книге, на мой сугубо мирный взгляд.
Глава 39. Самая страшная бомба
Утрируя, можно сказать, что по сравнению с термоядерным оружием атомная бомба – это детская игрушка. Принцип её действия основан на том же явлении, что и работа атомной электростанции, – на способности некоторых атомных ядер к цепной реакции деления. Историю исследований в этой области я достаточно подробно описал в главе 6 – если вы её пропустили, то стоит прямо сейчас к ней вернуться, чтобы не запутаться в ядрах и атомах.
Если совсем вкратце, то атомная бомба – это одноступенчатое ядерное оружие. Высвобождение энергии в ней происходит благодаря цепной реакции деления тяжёлых ядер под действием нейтронов (в реализованных системах это уран-235 или плутоний-239). Термоядерная, или водородная, бомба – более сложное устройство, которое может иметь и одну ступень, и несколько. Помимо деления тяжёлых ядер, в его конструкции задействована реакция термоядерного синтеза. И да, такая бомба гораздо мощнее атомной.
Самой мощной в истории сугубо атомной, то есть использующей только реакцию деления, бомбой была американская Mark 18. Её опытный образец, известный как Ivy King и испытанный в 1952 году, показал сумасшедшую мощность в 500 килотонн в тротиловом эквиваленте (что в несколько раз больше, чем у ближайшего конкурента). Mark 18 производилась серийно и стояла на вооружении. Но проблема состояла в том, что из-за огромной мощности бомба была ненадёжна и исключительно опасна в эксплуатации – по сути, она представляла собой промежуточное решение на то время, пока термоядерные бомбы доводились до ума. Как только они появились, необходимость в «суператомном» оружии отпала: водородные бомбы более компактны в плане конструкции, а их мощности могут быть значительно – в сотни и тысячи раз – выше. Самый мощный в истории взрыв, как уже говорилось выше, имел эквивалент 58,6 мегатонны! В общем, слава богу, что водородные бомбы никогда не применялись в реальных боевых действиях – все знают, что случилось в Хиросиме и Нагасаки, а эффект термоядерного оружия гораздо страшнее.
Как и многие другие глобальные разработки в области космоса, энергетики и вооружений, водородная бомба стала результатом гонки между Советским Союзом и США. Гонка эта продолжалась с переменным успехом, государства заимствовали друг у друга идеи и старались показать «кузькину мать» раньше конкурента. Поэтому, не начнись холодная война, не было бы, наверное, и термоядерного оружия. Но так получилось, что оно всё-таки существует, и к его изобретению два противоборствующих государства шли, что называется, ноздря в ноздрю.
Как работает водородная бомба
Итак, как же устроено современное термоядерное оружие?
Внутри оболочки бомбы находятся две независимые ступени. Первая называется триггером и представляет собой… маленькую атомную бомбу. Да, это компактный урановый или плутониевый заряд сферической формы мощностью в несколько килотонн, окружённый взрывчатым веществом. Если проводить аналогию с гранатой, то это взрыватель. Сперва детонирует взрывчатка, она сжимает плутониевое ядро («сборку»), приводя его в сверхкритическое состояние, в нужный момент вбрасывается мощный поток нейтронов – и происходит атомный взрыв. Примерно 80 % энергии этого взрыва идут на рентгеновское излучение, стимулирующее работу второй ступени.
Вторая ступень водородной бомбы – это тампер, цилиндрический или иногда сферический контейнер, стенки которого изготовлены из свинца или из урана-238. Контейнер заполнен термоядерным горючим, дейтеридом лития-6 – в такой форме дейтерий можно хранить в твёрдом виде. А дейтерий 2H (D), напомню, – это стабильный тяжёлый изотоп водорода, имеющий атомную массу 2. То, что мы обычно подразумеваем под словом «водород», с химической точки зрения является протием, изотопом 1H с атомной массой 1, а ядро протия состоит из одного протона, откуда и название. Ядро дейтерия, дейтрон, состоит уже из двух частиц – одного протона и одного нейтрона.
Сердцем второй ступени является плутониевый стержень (можно назвать его «свечой зажигания»). Общая оболочка обеих ступеней заполнена пенополистиролом, прозрачным для рентгеновского излучения. Когда атомный заряд-триггер взрывается, импульс рентгеновского излучения взрыва, отражаясь от стенок оболочки, распространяется сквозь полистирол, превращая его в раскалённую плазму. Последняя служит отличным проводником излучения (она переизлучает «жёсткий» рентген взрыва первой ступени в более «мягком», но все ещё рентгеновском диапазоне), которое, в свою очередь, поглощается урановым тампером. Плотность энергии излучения столь велика, что тампер испаряется, также превращаясь в плазму (это называется абляцией), и обжимает находящееся внутри термоядерное топливо и плутониевый стержень. За доли секунды давление и температура возрастают в несколько тысяч раз, а плутониевый стержень переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию деления (то есть ядерный взрыв) с образованием нейтронов и выбросом большого количества тепла. Нейтроны вступают в реакцию с ядрами лития-6, и он расщепляется на гелий и ещё один изотоп водорода – тритий[20]. Ядро трития (3H, или T), более тяжёлого, чем протий и дейтерий, содержит один протон и два нейтрона.
Таким образом, у нас получается следующая картина: высочайшая, в несколько миллионов градусов, температура, очень высокое давление и среда, состоящая из ядер изотопов водорода 2Н и 3Н (потому бомба и называется водородной). А между дейтерием и тритием при высокой температуре происходит не что иное, как реакция термоядерного синтеза: их ядра сливаются, образуется ядро гелия и высокоэнергетический нейтрон (n). Реакция эта выглядит вот так:
21H + 31H → 42He + n + 17,589 МэВ.
Обратите внимание на 17,589 МэВ – это выделяющаяся при реакции энергия. Нейтрон в данном случае имеет энергию 14,1 МэВ, и, попадая в ядро урана-238 (напомню: из него изготовлен тампер), он делит его с выделением огромного количества энергии – около 200 МэВ.
Суммарная мощность подобного взрыва неимоверна. Если, например, «Царь-бомба» упадёт на Московский Кремль, то ударная волна сметёт всё вплоть до Химок с одной стороны и Люберец – с другой, а испепеляющий жар достигнет Звенигорода и Раменского.
Существует заблуждение, что термоядерное оружие – «чистое», то есть радиационное заражение местности после его использования незначительно. Но это утверждение применимо только к реакции синтеза: всё-таки в конструкции водородной бомбы используется уран-238, и местность будет заражена осколками деления не меньше, чем при атомном взрыве.
Теоретически можно получить так называемую чистую термоядерную бомбу, в которой не будет атомного триггера; она нанесёт серьёзные разрушения, но без радиоактивного заражения, и «зачищенную» территорию можно будет сразу отстраивать заново или заселять[21]. Основная проблема заключается в необходимости достичь очень высоких температур и давления, на данный момент единственный способ это сделать – взорвать маленькую атомную бомбу. Существует ряд теоретических решений, способных заменить триггер, например лазерный запуск термоядерной реакции или поджиг рентгеновским излучением, которое генерируется Z-машиной – лабораторной установкой для создания экстремальных температур и давлений. Но всё это остаётся не более чем теорией, а водородные бомбы по-прежнему инициируются атомным взрывателем.
А теперь давайте заглянем в историю термоядерного оружия.
Идея Теллера
Как и в случае с атомными проектами, все первичные разработки в области термоядерного оружия были сделаны в США. В 1941 году Энрико Ферми, отец первого в мире ядерного реактора и вообще человек номер один в американской ядерной программе, подкинул своему коллеге Эдварду Теллеру идею компактной бомбы, принцип действия которой основан на реакции термоядерного синтеза, инициируемой маленьким атомным взрывом. Зерно упало в хорошую почву: годом позже Теллер вошёл в состав группы Оппенгеймера, работавшей над атомной бомбой, и при этом не забыл идеи двухступенчатой системы. Забавно, но, как вспоминал Теллер, в том самом разговоре с Ферми он был на все сто процентов уверен, что схема нереализуема, и даже нашёл аргументы, убедившие в этом Ферми.
В 1943 году у Теллера появился единомышленник – поляк Станислав Улам, попавший в Манхэттенский проект по рекомендации друга, венгро-американского математика Джона фон Неймана. По сути, в рамках проекта Теллер и Улам вели свои собственные исследования, практически не связанные с основными задачами группы Оппенгеймера. Именно Улам предложил схему, которая легла в основу двухступенчатого варианта водородной бомбы. Теллер сначала рассматривал более простое решение, в котором тепло от взрыва первой ступени разогревало жидкий дейтерий в примыкающей емкости до температуры начала термоядерного синтеза. Но расчеты показали, что дейтерий будет слишком быстро охлаждаться и для термоядерного зажигания в этой схеме нужен взрыв мощностью около 500 килотонн.
Улам же изучал вариант обжатия плутония ядерной, а не химической взрывчаткой и получил результаты, из которых следовало, что при обжатии дейтерия или смеси дейтерия с тритием может начаться термоядерная реакция. На основе рассуждений Улама[22] Теллер пришёл к выводу, что обжатие второй ступени не обязательно осуществлять ударной волной, вместо неё можно использовать рентгеновское излучение взрыва первой ступени. А Улам предложил ещё одну ключевую идею схемы: полное разделение ступеней.
Но на то, чтобы перейти от теории к практике, понадобилось много лет. Во-первых, исследования на тему термоядерной бомбы велись параллельно с основными, связанными с атомным оружием, а во-вторых, под практическую реализацию термояда требовалось отдельное финансирование. В итоге реальная работа началась уже после того, как атомная бомба была не только создана, но и использована: сброшена на японские города.
В 1951 году в рамках пятой серии американских ядерных испытаний, операции «Парник» (Greenhouse), проверили на практике в том числе и концепцию Теллера – Улама. Первые два взрыва серии – Dog и Easy, проведённые 7 и 20 апреля, были типовыми испытательными взрывами атомных бомб Mark 6 и Mark 5 соответственно. А вот третий взрыв, George, произошедший 8 мая, выглядел интереснее. Бомба, известная как Cylinder, представляла собой собственно цилиндр из обогащенного урана, в осевом отверстии которого содержалась капсула с тяжёлыми изотопами водорода – жидким дейтерием с небольшой примесью трития. Реакция синтеза не внесла серьёзного вклада в энерговыделение взрыва: измерения показали, что из эквивалента в 225 килотонн на термоядерную часть пришлось всего около 25 килотонн. Но эксперимент продемонстрировал, что создание водородной бомбы в принципе возможно. Это было первое использование термоядерной реакции во взрывном устройстве.
Наконец, четвёртое испытание, Item, стало первым в истории взрывом бустированного (усиленного) ядерного заряда. В бомбе Booster смесь дейтерия и трития впрыскивалась во внутреннюю полость («сборку») компактной атомной бомбы. Взрыв последней инициировал повышение давления и температуры и, как следствие, реакцию синтеза между дейтерием и тритием. Суммарная мощность Booster составила 45,5 килотонны, что примерно вдвое превышало мощность взрыва такой же бомбы на чистом делении. Эффект достигался за счет образовавшегося при синтезе потока быстрых нейтронов, вызывавших интенсивное деление урана.
Так или иначе было понятно, что концепция рабочая. И 1 ноября 1952 года на одном из островов печально известного атолла Эниветок появилось первое в истории полноценное двухступенчатое термоядерное взрывное устройство, известное как Ivy Mike. Именно «построено»: это была стационарная конструкция массой 73,8 тонны, занимавшая целый ангар; в советских шпионских документах она вообще фигурировала как «термоядерная установка», точно речь шла о чём-то мирном. Разработчиком выступил не сам Теллер, а его подчинённый – ученик Ферми 24-летний Ричард Гарвин.
В качестве первой ступени использовалась серийная атомная бомба Mark 5 – относительно компактное устройство. А вот второй ступенью был сосуд Дьюара (фактически большой термос) с жидким дейтерием, и четверть общей массы Ivy Mike составляла масса холодильной установки. Сосуд с дейтерием был заключён в 4,5-тонный корпус из природного урана, а в центре располагалась «свеча зажигания» – плутониевый стержень. В общем, конструкция более или менее соответствовала современной двухступенчатой схеме водородной бомбы, только в сильно увеличенных размерах и с использованием жидкого дейтерия вместо дейтерида лития-6. Излучение от взрыва первой ступени подводилось ко второй с помощью конструкции из листов свинца и полиэтилена.
В эксперименте было задействовано 9350 военных и 2300 гражданских лиц, на нескольких островах атолла построили бункеры с измерительным оборудованием, а на острове Перри запустили целый криогенный завод для производства жидкого дейтерия и жидкого водорода для охладительной установки.
1 ноября 1952 года в 7:15 утра Ivy Mike подорвали – суммарная мощность взрыва составила 10,5 мегатонны, из них 2,5 мегатонны пришлись на долю термоядерного синтеза, а 8 мегатонн – на долю деления урана-238[23] быстрыми нейтронами, образующимися при синтезе. На тот момент это был самый мощный взрыв за всю историю человечества. На том месте, где он произошёл, образовался кратер диаметром 1,9 километра и глубиной 50 метров. Эдвард Теллер, в момент взрыва занимавшийся регистрацией сотрясения в Беркли (Калифорния), сразу после успешного испытания отправил в Лос-Аламос своему непосредственному начальнику, доктору Элизабет Грейвс, телеграмму: «Это мальчик».
А теперь можно переходить к советскому проекту.
Тем временем в СССР
Человеком, благодаря которому термоядерная бомба появилась в СССР, был легендарный Клаус Фукс. В 1943 году Теллер впервые публично (на самом деле не совсем публично – на закрытой лекции в Лос-Аламосе) рассказал другим физикам о своей концепции, а чуть позже Энрико Ферми подготовил на этой основе несколько докладов. Содержание его докладов Клаус Фукс, немецкий физик-теоретик, сотрудник Манхэттенского проекта и заодно советский шпион, передал в сентябре 1945 года в СССР вместе с другими документами по атомной бомбе. Кроме того, на протяжении работы в Лос-Аламосе Фукс часто и много беседовал и с Теллером, и с Ферми, и с Уламом о концепции водородной бомбы; Теллер считал Фукса очень внимательным и приятным собеседником. Информацию, почерпнутую из этих разговоров, Фукс также изложил в документах, которые передал советскому правительству.
Аналогом Лос-Аламосской лаборатории в Советском Союзе на тот момент было сурово засекреченное КБ-11 при Лаборатории измерительных приборов АН СССР. Располагалось оно в городке Саров в Мордовии. Впоследствии Саров переименовали в Арзамас-75, а потом в Арзамас-16 и сделали закрытым городом. Что самое удивительное, Саров, где расположен Российский федеральный ядерный центр, и по сей день остаётся ЗАТО, куда необходимо получать специальные разрешения на въезд – и это при 100-тысячном населении города! Практика закрытых жилых городов, с моей точки зрения, чудовищный пережиток, но тут ничего не поделаешь.
В КБ-11 работали лучшие советские физики. Главным конструктором с 1946 года был Юлий Харитон, в группу входили также Яков Зельдович, Андрей Сахаров, Игорь Тамм, а руководил проектом Игорь Курчатов. 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне успешно прошли испытания первой советской атомной бомбы РДС-1 мощностью 22 килотонны. Она заимствовала множество решений из американского «Толстяка», но использовала другую взрывчатку (ТГ-50 вместо Composition B), поскольку составы оригинальных взрывчатых веществ Фукс узнать не сумел, а также имела собственные вспомогательные системы. Но если к атомной бомбе СССР двигался по уже проторенной американцами дорожке и нагонял их – благодаря документации Фукса – семимильными шагами, то работа над водородным взрывным устройством шла параллельно и особой форы никто не имел. То есть американцы её сперва имели, но усилиями Фукса она свелась на нет.
20 апреля 1948 года в распоряжение Берии поступили уточнённые данные Фукса об американской супербомбе. Практически сразу Берия вызвал к себе Курчатова, Харитона и Бориса Ванникова – государственного деятеля, в прошлом наркома боеприпасов и наркома химической промышленности, с самого начала занимавшегося курированием атомной программы со стороны ЦК. Все трое получили задание изучить отчёт Фукса, а уже 10 июня было принято официальное решение о разработке термоядерной бомбы, аналогичной американской.
Вообще говоря, документы Фукса представляли ценность не столько из-за практических выкладок, которых там почти и не было, сколько потому, что они сообщали два важных факта: во-первых, в США разрабатывают термоядерное оружие, во-вторых, оно в принципе возможно. Поскольку на тот момент рабочих схем бомбы не существовало даже в США, а контакт с Фуксом прервался в феврале 1949 года (он был раскрыт), «подсматривать» дальше попросту не получалось. Так что практически с самого начала проекта советские учёные шли своим путём, используя только базовые принципы, озвученные Теллером.
Изначально было создано две группы. Одну возглавлял Зельдович – его специалистов освободили от работы над атомной бомбой и поручили им исследование неработоспособной схемы Теллера (той, с которой он нянчился до начала сотрудничества с Уламом). Параллельно в Физическом институте АН СССР была создана группа под руководством крупнейшего советского физика, лауреата Сталинской премии, в прошлом завкафедрой теоретической ядерной физики МИФИ Игоря Тамма. В группе также были Андрей Сахаров, Виталий Гинзбург, Семён Беленький, Юрий Романов. Группа Тамма работала в условиях строжайшей секретности, к дверям лаборатории приставили вооружённую охрану.
Главным же человеком в этой истории стоит считать Андрея Сахарова – на тот момент совсем молодого, 28-летнего кандидата наук. Изучив исходные данные, он предложил оригинальную схему[24] одноступенчатой водородной бомбы, ныне известной как «слойка Сахарова» (в целях секретности это называлось «Идея № 1»). Сахаров предложил окружить плутониевое ядро чередующимися слоями дейтериево-тритиевой смеси и урана-238. Замысел был таков: взрыв плутония инициирует реакцию термоядерного синтеза между дейтерием и тритием, а быстрые нейтроны, образующиеся при этом, запускают деление ядер урана-238. Кроме того, рентгеновское излучение взрыва ионизирует внешние слои урана и дейтерида лития, превращая их в плазму. Давление урановой плазмы на порядок выше, чем давление соседних слоев, в результате чего термоядерное топливо дополнительно сжимается и разогревается, и интенсивность реакции синтеза возрастает. Процесс происходит послойно, урановые слои разделяют слои лёгких элементов и с каждым новым слоем обеспечивают всё более сильное сжатие термоядерного топлива, что постепенно повышает энергию взрыва. Такое сжатие и разогрев топлива слоями урановой плазмы получило название «сахаризация».
Гинзбург же предложил «Идею № 2», ставшую известной как «LiDочка», – использовать не чистый дейтерий, а дейтерид лития-6 (6LiD). Такой подход решал сразу несколько задач: можно было сделать устройство компактным, отказаться от охлаждения, а главное, эффект усиливался, поскольку из лития-6 при бомбардировке нейтронами образовывался тритий, вступающий в реакцию синтеза с дейтерием.
Сохранять секретность в институте, расположенном в Москве, становилось всё сложнее, и в начале 1949 года группа Тамма была отправлена Ванниковым в Саров. Сахаров отказался: он не хотел работать над практической реализацией оружия, да и Тамм не возражал против того, чтобы оставить Сахарова в институте. Всё решил прямой звонок Берии Ванникову: Берия «очень попросил» Сахарова поехать – и тот понял, что в случае отказа никакого Сахарова больше существовать не будет. Так что он поехал.
Вопреки распространённому заблуждению, Виталий Гинзбург в КБ-11 допущен не был и членом группы не являлся – он решал ряд теоретических задач, но общей картины не видел. Это было связано с тем, что в 1946 году Гинзбург женился на репрессированной Нине Ермаковой – её отца арестовали в 1938-м, и он умер в тюрьме четырьмя годами позже, а она с 1944 года находилась в ссылке «за контрреволюционную групповую антисоветскую деятельность» (это звучит настолько безумно и ужасно, что неприятно даже писать). Причём сначала дело вообще шло к расстрелу «за организацию покушения на Сталина», но потом оказалось, что окно, из которого якобы должны были стрелять в вождя, выходит во двор, и обвинение быстренько поменяли.
Основными разработчиками прикладного проекта водородной бомбы стали Юлий Харитон и Андрей Сахаров, хотя принимали в этом участие практически все учёные, работавшие в КБ-11 (к тому же в 1950 году бюро получило серьёзный прилив «новой крови» для форсирования работ). В принципе, к этому моменту термоядерная бомба была приоритетным проектом: все понимали её преимущества перед атомной. К 1952 году группа Зельдовича, которая работала над схемой «труба», опиравшейся на исходные заготовки Теллера, зашла в тупик – проект РДС-6т оказался неработоспособным. Группа же Тамма, мозговым центром которой был Сахаров, довела «слойку» РДС-6с до этапа функционального устройства. Мощность её была невелика относительно многих более поздних водородных бомб и даже американской Ivy Mike – всего-то 400 килотонн. Но, в отличие от последней, РДС-6с представляла собой не экспериментальную установку, а именно оружие, авиационную бомбу – с компактным корпусом и возможностью загрузки в самолет и доставки к цели. Демилитаризованный экземпляр РДС-6с хранится в саровском Музее РФЯЦ-ВНИИЭФ, можете посмотреть (если, конечно, вам удастся попасть в Саров).
Испытания состоялись 12 августа 1953 года с большим размахом. На полигоне в Семипалатинске было размещено несколько тысяч различных измерительных приборов, датчиков и индикаторов, построено почти 200 сооружений (жилых домов разной этажности, амбаров, мостов, дотов), расставлены самолёты и бронетехника. Сама бомба размещалась на 30-метровой высоте на специально построенной стальной башне.
Итогами все остались довольны. Мощность в 400 килотонн в 10–20 раз превышала аналогичный показатель у типовых атомных бомб того времени, в радиусе 4 километров не осталось камня на камне, а находившийся на дистанции 1000 метров опытный железнодорожный мост с центральным пролётом массой около 100 тонн ударной волной сбросило с опор и превратило в груду металлического лома. Последующий анализ показал, что не более 20 % выделившейся энергии пришлось на долю реакций синтеза – в основном в «слойке» сработало расщепление урана-238, тем не менее общая концепция оказалась верной. Первая в истории термоядерная бомба взорвалась.
Что было потом
У «слойки» были недостатки: по причине конструктивных особенностей её мощность не могла превысить 1 мегатонну. Поэтому в течение следующих лет американцы снова вырвались вперёд. 1 марта 1954 года на атолле Бикини была взорвана бомба Castle Bravo, построенная по двухступенчатой схеме Теллера – Улама, но уже с использованием дейтерида лития-6, то есть топлива, к которому в СССР пришли несколько раньше. Это была первая настоящая бомба современного типа, конструкцию которой я достаточно подробно описал в начале главы. Её мощность составила 15 мегатонн в тротиловом эквиваленте (из них на реакцию синтеза пришлось 33 %).
В СССР спроектировали новую бомбу типа «слойка» РДС-27, которую испытали 6 ноября 1955 года, сбросив с самолёта, – мощность её составила 259 килотонн. А спустя две недели, 22 ноября 1955-го, испытали и первую советскую водородную бомбу РДС-37, сделанную по схеме Теллера – Улама, мощностью 1,6 мегатонны.
В принципе, уже в середине 1950-х эпоха атомных бомб ушла в прошлое, оказавшись совсем недолгой. И США, и СССР, и другие страны, позже включившиеся в ядерную гонку, проектировали в основном термоядерные заряды как более мощные и перспективные. Самой большой стала упомянутая в начале главы «Царь-бомба» АН602, испытание которой в 1961 году показало мощность 58,6 мегатонны, – и это был «пониженный» вариант, где часть урана-238 заменили свинцом, а основная версия АН602 подразумевала мощность, превышающую 100 мегатонн.
Сегодня на вооружении США стоят две термоядерные бомбы – B61 (конструкции 1968 года) мощностью до 340 килотонн и B83 (1983 года) мощностью до 1,2 мегатонны, а также пять различных термоядерных боеголовок. На вооружении России термоядерных бомб нет, но зато суммарное количество боеголовок несколько выше, чем у американцев, – 1561 против 1367 (по данным на апрель 2018 года). В «ядерный клуб» сегодня входят также Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан и Северная Корея. Раньше ядерный арсенал был ещё у нескольких стран – ЮАР, Украины, Казахстана и др., но они добровольно от него отказались и прекратили развитие в этом направлении.
Судьба академика Сахарова сложилась странно: в конце 1960-х он стал одной из центральных персон правозащитного движения в СССР, публично обличал интеллектуальные ограничения, существовавшие в стране, публиковался в зарубежных газетах, общался с диссидентами, выступал за освобождение политзаключённых и призывал к миру – и в 1975 году получил Нобелевскую премию мира. Ввиду всего этого в СССР академик стал «персоной нон грата», а в 1980-м его арестовали и сослали в Горький. Публично высказывать мнение, отличное от официального, в самой свободной стране мира было категорически запрещено.
Если создание бомбы считать преступлением против человечества, то своей правозащитной деятельностью Сахаров искупил вину, хотя, с другой стороны, термоядерную бомбу разработали бы и без него, пусть несколько позже. Тем более что США тоже справились с этой задачей.
Я надеюсь, что доживу до того момента, когда все термоядерные заряды в мире будут уничтожены и об этом изобретении забудут раз и навсегда, как забыли о чуме или инквизиции.