Через 20 минут после взрыва в самый его эпицентр отправились два танка, оборудованные дозиметрическими приборами. Защита экипажа от радиации была обеспечена специальными свинцовыми листами. Танковая разведка установила, что в эпицентре радиация составляла более 1800 р/час (доза излучения в 600 р. в 50 % случаев приводит к летальному исходу). На месте центральной башни образовалась воронка диаметром 3 и глубиной 1,5 м. Промышленные здания на расстоянии до 50 м от эпицентра были полностью разрушены, железнодорожный мост сорван с опор и отброшен в сторону. От железнодорожного пути, соединявшего башню со зданием, где собирался заряд, остались лишь разбросанные в радиусе 25 м куски рельсов, некоторые из них были оплавлены. Само здание было полностью уничтожено. В радиусе 25 м от центра грунт был превращен в мелкую пыль, а дальше шла легко ломавшаяся оплавленная корка.
Радиоактивный след от первого ЯВ 29 августа 1949 г. мощностью всего 22 кт накрыл 11 административных районов Алтайского края. Средние индивидуальные дозы внешнего облучения у группы населения численностью 4,5 тыс. человек составили около 46 рентген.
Параллельно с разработкой РДС-1 в КБ-11 начались работы по созданию нового заряда повышенной эффективности с улучшенными массогабаритными характеристиками. На 71-м полигоне с 1950 г. также начались наземные и летные испытания соответственно нового изделия – «изделия 501-М». Для проверки готовности «изделия 501-М» (РДС-3) к испытаниям совместным решением ПГУ и ВВС была назначена Государственная комиссия. В решении отмечалось, что испытания проводятся в 1951 г. по программе ПГУ. Ответственный руководитель от ПГУ – Павлов Н.И., а научный руководитель – Щелкин К.И. В состав Государственной комиссии, наряду с разработчиками изделия от КБ-11, были также включены инженеры-испытатели 71-го полигона. В мае – июне испытания были проведены с подтверждением завершенности отработки «изделия 501-М» и готовности к проведению воздушных ядерных испытаний с самолета-носителя Ту-4.
В качестве самолета-носителя атомной бомбы был определен самолет Ту-4, разработанный ОКБ Туполева. Он подлежал доработке и переоборудованию по требованиям, отработанным КБ-11 Минсредмаша и специальным отделом при главкоме ВВС совместно с 71-м полигоном. Доработки самолета Ту-4 сводились в основном к следующему:
созданию в габаритах существующего бомбового отсека практически новой бомбардировочной установки, обеспечивающей подъем изделия с помощью лебедок, надежное закрепление на мосту через замок-держатель с управляемым электрическим приводом сбрасывания;
обеспечению электрической стыковки бортового самолетного оборудования с изделием через специальный разъем (ОГШР), закреплению тросов чек изделия и управлению ими при сбрасывании «на взрыв» или «не взрыв»;
утеплению и частичной герметизации бомбового отсека с оснащением электрической системой обогрева и контролем температурного режима в бомбоотсеке. В полете должна поддерживаться температура, не ниже заданной при наружной температуре до минус 50—60 °С;
установке в кабине штурмана-оператора пульта управления, соединяющегося с изделием до физического отделения его от бомбардировочной установки. Через пульт управления осуществляется контроль автоматики изделия, его источников питания и ввод «установок» для различных датчиков в соответствии с заданными режимами полета и применения изделия;
доработке оптического прицела бомбометания в части расширения диапазона баллистических характеристик с введением механизма управления выдачей по каналам УКВ и КВ радиосвязи тонально-модулированных сигналов;
оснащению самолетов-носителей Ту-4 аппаратурой контроля режимов полета с изделием, температурного режима в бомбоотсеках, аппаратурой измерений параметров поражающих факторов взрыва при воздействии их на самолет (давление в ударной волне, интенсивность светового облучения, деформация силовых узлов самолета), а также фото-киносъемочной аппаратурой регистрации развития процесса взрыва.
Все проектные работы, макетирование и ход доработки самолетов контролировались лично генеральным конструктором Туполевым А.Н. Переоборудование самолетов Ту-4 в носители осуществлялось на летно-доводочной базе ОКБ в Подмосковье. Первый самолет-носитель Ту-4, оборудованный по упрощенному варианту, был принят от ОКБ и перегнан на 71-й полигон уже в 1948 г. для проведения летно-баллистических испытаний «изделий 501».
Несмотря на практическую завершенность испытаний самолета Ту-4, обеспечение схемно-конструктивной согласованности его как носителя с изделием, вопросы безопасности полетов в зоне ядерных взрывов оставались открытыми и нерешенными. Не было полной ясности об ожидаемой мощности и воздействии поражающих факторов взрыва на самолет, в частности по ударной волне (УВ), и реакции самолета на воздействие взрыва. Существовавшие рекомендации по ударной волне взрыва относились к случаям распространения ударной волны вдоль земной поверхности, и достоверных сведений о ее распространении в свободной атмосфере до высот полета самолетов не было вообще.
В 1951 г. доработка самолета-носителя Ту-4 с его специальным оборудованием закончилась. Приказом главнокомандующего ВВС от 17 мая 1951 г. была назначена Государственная комиссия для проведения наземных и летных испытаний двух самолетов Ту-4, переоборудованных ОКБ-156 МАП в самолеты-носители. Председателем комиссии был назначен начальник 71-го полигона генерал-майор авиации Комаров Г.О. В состав комиссии входили Чернорез В.А., Родин А.Н., Федотов Ф.С., Куликов С.М. и Кушнарев П.И. В работе комиссии участвовали представители ОКБ-156 МАП и разработчики изделия от КБ-11.
По результатам испытаний было выдано заключение о готовности самолетов к подвеске, транспортированию и прицельному бомбометанию изделий типа 501-М. При этом оценка безопасности полета самолета-носителя в условиях воздействия поражающих факторов ядерного взрыва в задачу комиссии не входила. Этот вопрос подлежал дополнительному рассмотрению.
В задачи авиационного обеспечения ядерных испытаний входил отбор продуктов из облака взрыва для радиохимического анализа с помощью самолетных средств, оборудованных фильтр-гондолами. Отбор надо было проводить из различных мест радиоактивного облака с многократным заходом в него с соответствующим разнесением полетов как по высоте, так и по времени. Отобранные пробы, необходимые для исследований срабатывания заряда, имели важное значение и для оценок экологических последствий взрывов. Неразрывно с процессом отбора продуктов ядерного взрыва самолетными средствами были связаны задачи защиты экипажей и дезактивации самолетов после полетов.
В середине лета 1951 г. поступило распоряжение о перебазировании авиационной группы 71-го полигона на Семипалатинский полигон (УП-2) для проведения испытания изделия РДС-3 в режиме воздушного ядерного взрыва. Первое совещание, проводимое И.В. Курчатовым, на котором рассматривались вопросы авиационного обеспечения испытания атомной бомбы РДС-3, проходило в гостинице гарнизона в пункте «М». Одним из основных вопросов, вызвавших значительную озабоченность, была проблема обеспечения безопасности самолета-носителя и его экипажа при воздействии на самолет ударной волны ядерного взрыва. Необходимо было изыскать возможность проверки безопасности полета до сбрасывания атомной бомбы с самолета-носителя.
В конечном итоге было принято решение совместить наземное ядерное испытание изделия РДС-2 при подрыве его на башне с летными испытаниями самолета-носителя Ту-4 в целях проверки действия нагрузок на самолет при встрече его с ударной волной, качественной оценки эффекта динамических нагрузок и условий пилотирования на заведомо безопасных расстояниях. Окончательно был принят вариант прямолинейного полета самолета Ту-4 над башней на высоте 10 км при соответствующей задержке момента взрыва изделия РДС-2, обеспечивающей уход самолета на заведомо безопасное удаление от места взрыва – до 20 км.
Изделие РДС-2 было установлено на высоте 30 м на металлической башне. Для проведения этого эксперимента было подготовлено два самолета Ту-4 с экипажами. Взлет запасного самолета Ту-4 с экипажем капитана Усачева К.И. был произведен 24 сентября 1951 г. в 14 ч. 16 мин. В момент нахождения самолета на расчетном удалении от цели в 16 ч. 19 мин. произведен ядерный взрыв РДС-2. Мощность взрыва РДС-2 (38 кт) оказалась почти в два раза больше, чем мощность взрыва РДС-1. По докладу экипажа ударная волна на самолет воздействовала на удалении 24,2 км от точки взрыва. Особых затруднений в пилотировании самолета при световом излучении взрыва и воздействии ударной волны не возникло. Измеренное значение избыточного давления в ударной волне было примерно раза в три меньше ожидаемого расчетного. При проведении послеполетного осмотра самолета нарушение его конструкций и отказов в работе специального электро– и радиооборудования обнаружено не было. Состояние самолета, впечатления экипажа по управлению самолетом в условиях взрыва, результаты измерений воздушной ударной волны при значительной мощности взрыва вселяли надежду на возможность обеспечения безопасности самолета-носителя при ядерно-воздушном испытании изделия РДС-3.
Перед выполнением ответственного испытания, намеченного на 18 октября, каждым экипажем самолета Ту-4 были запланированы и успешно выполнены два тренировочных полета со сбрасыванием на цель авиабомб ФАБ-1500 в инертном снаряжении, а также по одному макету изделий (без автоматики и заряда). Общая продолжительность подготовки авиагруппы к ядерному воздушному испытанию с выполнением тренировочных полетов, проведением наземного ядерного взрыва, отработкой взаимодействия со всеми службами составила ~3 мес.
Испытание воздействия поражающих факторов ядерного взрыва на самолет и экипаж провел экипаж капитана Усачева на самолете Ту-4.
4.2. Первое в СССР воздушное испытание атомной бомбы
Ядерные испытания атомной бомбы РДС-3 были назначены на 18 октября 1951 г. Выполнение полета со сбросом атомной бомбы в первом воздушном испытании было доверено экипажу самолета-носителя Ту-4 в составе: