Текст уведомления здесь

Супербомба: история и мифы

65 лет назад Советский Союз взорвал свою первую термоядерную бомбу. Как устроено это оружие, что оно может и чего не может?

12 августа 1953-го в СССР взорвали первую «практичную» термоядерную бомбу. Корреспондент «Чердака» рассказывает об истории ее создания и разбирается, правда ли, что такой боеприпас почти не загрязняет среду, но может уничтожить мир.
Добавить в закладки
Комментарии

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.

Приблизительно понять, насколько термоядерная бомба сложнее атомной, можно и по тому факту, что работающие АЭС давно обыденность, а работающие и практичные термоядерные электростанции — все еще научная фантастика.

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».

К 1951 году американцы собрали устройство и провели испытания под кодовым названием «Джордж». Конструкция представляла собой тор — проще говоря, бублик — с тяжелыми изотопами водорода, дейтерием и тритием. Выбрали их потому, что такие ядра сливать проще, чем ядра обычного водорода. Запалом служила ядерная бомба. Взрыв сжимал дейтерий и тритий, те сливались, давали поток быстрых нейтронов и зажигали обкладку из урана. В обычной атомной бомбе он не делится: там есть только медленные нейтроны, которые не могут заставить делиться стабильный изотоп урана. Хотя на энергию слияния ядер пришлось примерно 10% от общей энергии взрыва «Джорджа», «поджиг» урана-238 позволил поднять мощность взрыва вдвое выше обычного, до 225 килотонн.

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 — взрывная мощность бомбы составила уже десять мегатонн в тротиловом эквиваленте.

Айви Майк — первые атмосферные испытания водородной бомбы, проведенные США на атоллле Эниветок 1 ноября 1952 года. Фото: CTBTO

Тем не менее и это устройство было непригодно для использования в качестве боевого оружия.

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 советскими разработчиками лишь в 1949 году. В ней предполагалось использовать дейтерид лития. Это металл, твердое вещество, его не надо сжижать, а потому громоздкий холодильник, как в американском варианте, уже не требовался. Не менее важно и то, что литий-6 при бомбардировке нейтронами от взрыва давал гелий и тритий, что еще больше упрощает дальнейшее слияние ядер.

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 второй попытке американцев. Зато РДС-6с можно было сбросить с воздуха. Такую же бомбу собирались использовать и на межконтинентальных баллистических ракетах. А уже в 1955 году СССР усовершенствовал свое термоядерное детище, оснастив его плутониевым стержнем.

Сегодня практически все термоядерные устройства — судя по всему, даже северокорейские — представляют собой нечто среднее между ранними советскими и американскими моделями. Все они используют дейтерид лития как топливо и поджигают его двухступенчатым ядерным детонатором.

Как известно из утечек, даже самая современная американская термоядерная боеголовка W88 похожа на РДС-6c: слои дейтерида лития перемежаются ураном.

Разница в том, что современные термоядерные боеприпасы — это не многомегатонные монстры вроде «Царь-бомбы», а системы мощностью в сотни килотонн, как РДС-6с. Мегатонных боеголовок в арсеналах ни у кого нет, так как в военном отношении десяток менее мощных зарядов ценнее одного сильного: это позволяет поразить больше целей.

Техники работают с американской термоядерной боеголовкой W80. Фото: US DOD

Чего не может термоядерная бомба

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. Но 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 это делается двухступенчатым запалом. В атмосфере таких условий нет, поэтому самоподдерживающиеся реакции слияния ядер там невозможны.

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.

Зона возможного тотального поражения «Царь-бомбой», нанесенная на карту Парижа. Красный круг — зона полного разрушения (радиус 35 км). Желтый круг — размер огненного шара (радиус 3,5 км). Изображение: Bourrichon / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0

Правда, зерно истины в мифе о «чистой» бомбе все же есть. Взять лучшую американскую термоядерную боеголовку W88. При ее 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 тоже практически исключено. Энергия взрыва распределена в трех измерениях, поэтому при росте мощности боеприпаса в тысячу раз радиус поражающего действия растет всего в десять раз — мегатонная боеголовка имеет радиус поражения всего в десять раз больше, чем тактическая, килотонная.

66 миллионов лет назад столкновение с астероидом привело к исчезновению большинства наземных животных и растений. Мощность удара составила около 100 млн мегатонн — это в 10 тыс. раз больше суммарной мощности всех термоядерных арсеналов Земли. 790 тыс. лет назад с планетой столкнулся астероид, удар был мощностью в миллион мегатонн, но никаких следов хотя бы умеренного вымирания (включая наш род Homo) после этого не случилось. И жизнь в целом, и человек куда крепче, чем они кажутся.

Правда о термоядерном оружии не так популярна, как мифы. На сегодня она такова: термоядерные арсеналы компактных боеголовок средней мощности обеспечивают хрупкий стратегический баланс, из-за которого никто не может свободно утюжить другие страны мира атомным оружием. Боязнь термоядерного ответа — более чем достаточный сдерживающий фактор.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

«Жучок» в короне Солнца

К Солнцу отправляется обсерватория «Паркер», которая будет вращаться вокруг звезды на рекордно малой орбите. Зачем?

В августе 2018 года в космос отправится солнечная обсерватория «Паркер». Названный в честь астрофизика Юджина Паркера аппарат приблизится к Солнцу на рекордное расстояние, и это хороший повод поговорить о том, как и зачем человечество пытается подобраться к нашей звезде как можно ближе.
Добавить в закладки
Комментарии

«Паркер» будет обращаться по орбите с перигелием (самой близкой к Солнцу точкой) всего в 6,2 миллиона километров. Это очень близко: Земля удалена на 150, а Меркурий не подходит к звезде ближе, чем на 46 миллионов километров. При этом падающий на аппарат поток солнечных лучей возрастает обратно пропорционально квадрату расстояния, поэтому тепловая нагрузка на «Паркер» увеличится не в 24 раза по сравнению с земной (настолько сократится дистанция), а в 520 раз; во столько же вырастет радиационная нагрузка на электронные компоненты.

Солнечный зонд «Паркер», компьютерная модель. Обратите внимание на сложенные солнечные батареи и черный конус в передней части аппарата — это радиаторы, сбрасывающие избыток тепла за счет излучения в тени от теплозащитного щита. Иллюстрация: NASA / Johns Hopkins APL / Steve Gribben
Солнечный зонд «Паркер», компьютерная модель. Обратите внимание на сложенные солнечные батареи и черный конус в передней части аппарата — это радиаторы, сбрасывающие избыток тепла за счет излучения в тени от теплозащитного щита. Иллюстрация: NASA / Johns Hopkins APL / Steve Gribben

Защищать наиболее важные части «Паркера» будет специальный щит из углепластика, выдерживающий нагрев до 1300 градусов Цельсия. Щит расположен только с одной стороны, поэтому случайный сбой в системе ориентации аппарата приведет к его гибели менее чем за минуту — отсюда жесткие требования к надежности системы автоматического управления, так как времени на коррекцию положения «руками» с Земли просто не будет.

Спасти «Паркера» так, как спасали потерявшие ориентацию в пространстве другие научные аппараты — например, японский зонд «Хаябуса», вернувшийся от астероида Итокава с одним работающим двигателем и барахлящими гироскопами, — не получится. Он сгорит раньше, чем до Земли дойдет информация о проблеме. [ ... ]

Читать полностью

Я твой пластиковый пакет

Какие метаморфозы происходят с пластиком во время его переработки

Одноразовые пакеты, пластиковые бутылки и банки проходят сквозь быт горожанина, практически не задерживаясь в его руках. Но что происходит с ними после «смерти»? Корреспондент «Чердака» разобралась, как может выглядеть путь пластикового пакета к его следующей инкарнации.
Добавить в закладки
Комментарии

Каких-то полчаса назад он был необходим, в его жизни был смысл. И вдруг все закончилось.

Она бросает его… в бак с пакетами и другой пластиковой упаковкой.

Когда-то Мишаня — обычный пластиковый пакет — проживал в овощном отделе супермаркета, хотя с тем же успехом мог обитать в любом другом магазине. Бытие полиэтиленового пакета предсказуемо, скучно и крайне коротко, а вот в небытии он может пролежать десятки лет. Рядом с Мишаней в баке оказалась бутылка из-под шампуня, по соседству — пустые банки из-под йогурта и сметаны, но уже без крышек из фольги — крышки хозяйка выкидывает в отдельный бачок для металлического мусора.

Иллюстрация: Сергей Козлов / Chrdk.

Иллюстрация: Сергей Козлов / Chrdk.

[ ... ]
Читать полностью

За дверями московских технопарков

Корреспондент «Чердака» воспользовалась акцией «День без турникетов» и побывала в нескольких московских технопарках

Традиционная акция «День без турникетов» в Москве, во время которой любой желающий может изнутри посмотреть, как работают предприятия и что изобретают и делают в технопарках столицы, прошла с 19 по 21 июля. «Чердак» за эти дни побывал в нескольких технопарках города.
Добавить в закладки
Комментарии

Детище компании «Электротранспортные технологии», резидента технопарка «Калибр», — трехколесный электрокар SAM — может разгоняться до 100 км/ч и вмещает двух человек. Вообще-то, такие электрокары были спроектированы в Польше еще в 2009 году. Российская модель отличается двигателем — это разработка компании. В будущем производитель намерен довести долю отечественной «начинки» в машине до 80%. Кроме того, электрокар планируют сделать беспилотным. Это позволит машинам самим уезжать на парковку или заправочные станции.

Фото: Алиса Веселкова / Chrdk.

Фото: Алиса Веселкова / Chrdk.

Производитель уверяет, что электрокар не боится морозов и подходит для использования круглый год. Машина оборудована печкой, подогревом лобового стекла и сидений. Ожидается, что к концу года такие машины появятся в столичном каршеринге. А пилотной территорией для электрического каршеринга станет «Сколково».

Для конструкторов-любителей компания создала набор, из которого можно построить свой электрокар или лодку с солнечной панелью. [ ... ]

Читать полностью