СНАРУЖИ И ВНУТРИ
Английский астрофизик Литлтон заметил как-то: «Если кто-нибудь считает, что может найти относительные содержания элементов в звезде, исходя из состава ее атмосферы, то он с таким же успехом может полагать, что трубочист сделан из сажи».
Печальная шутка.
Выходит, что блестящие успехи спектрального анализа, разгадавшего химию солнечного одеяла, ничего не дают для познания состава солнечных недр?
В какой-то мере это соответствует действительности. Поверхность светила может представлять собой нечто вроде накипи на супе или пыли на портрете. Либо изнутри, либо извне на нее могут попадать излишки веществ, не характерных для солнечных глубин.
Впрочем, положение не так уж безнадежно, как кажется на первый взгляд.
В последнее время удалось доказать, что снаружи Солнце едва ли способно «запылиться». Вещество межзвездной среды гораздо чаще отбрасывается давлением солнечных лучей и очень редко падает на светило. Что же касается «накипи», то по ней опытный химик, посоветовавшись с опытным физиком, очевидно, сумеет определить и состав «супа».
Еще важнее другое соображение.
Солнце более или менее интенсивно перемешивается. Об этом свидетельствуют хотя бы протуберанцы — гигантские фонтаны на его поверхности.
Правда, наука до сих пор не разгадала полностью механизма такого перемешивания. Его не объяснишь простой конвекцией (перемещением вещества, подобным движению воды в нагревающемся чайнике). Как показывают расчеты, конвекция в солнечных недрах идет чересчур медленно. Мало вносит и явление диффузии (проникновение частичек одного вещества внутрь другого — например, распространение в воздухе аромата цветка). Однако сам факт перемешивания солнечного газа не вызывает сомнений, и разгадка причин этого явления — дело недалекого будущего.
Во всяком случае, если какие-то вещества в большом количестве находятся на поверхности светила, их, несомненно, должно быть немало и в его недрах.
Самый распространенный элемент солнечного одеяла, как указывает анализ фраунгоферовых линий, — водород.
И мы можем без всякой натяжки предположить, что тот же водород — обильнейшая составная часть глубинных слоев Солнца.
Недра светила наверняка насыщены водородом.
Водород — вот солнечное ядерное горючее, самый легкий из элементов, в противоположность самому тяжелому элементу — урану, освоением которого ознаменовалось начало атомного века на Земле.
При температуре в миллионы градусов водородные ядра, пользуясь «разрешением» квантовой механики, могут непосредственно взаимодействовать между собой и с ядрами других элементов.
Какие же из этих реакций сопровождаются выделением энергии?
Очевидно, те, что ведут к образованию более устойчивых ядер. Ведь мы знаем уже, почему освобождается атомная энергия: потому что ядра атомов перестраиваются в направлении к более устойчивым состояниям — состояниям с наименьшей потенциальной энергией, с наименьшей массой, приходящейся на один нуклон.
Солнечные ядерные процессы нетрудно отыскать, если взглянуть на кривую, изображенную на стр. 47.
Самые устойчивые ядра—с легчайшими нуклонами — разместились в нижней части кривой, в ее седловине. Спуск в седловину справа соответствует делению ядер тяжелых элементов, которое обсуждалось нами в главе «Пробужденные ядра». Именно на правой стороне кривой взрывается атомная бомба и работает атомная электростанция.
Но ведь спуститься в седловину можно не только справа, но и слева.
Какому же процессу соответствует спуск слева?
Очевидно, уже не делению, а, наоборот, слиянию, синтезу ядер. Двигаясь слева направо, мы переходим от менее сложных к более сложным ядрам.
В солнечных недрах мы отыскали обилие самых простых ядер — водородных. Они помещаются на нашей кривой левее всех других. Поэтому разумно предположить, что водородные ядра в глубинах светила соединяются с другими легкими ядрами, создавая при этом более устойчивые комбинации частиц и выделяя энергию.
Такая гипотеза была впервые выдвинута немецкими исследователями Р. Аткинсоном и Ф. Хаутерменсом в 1929 году — сразу же после того, как была открыта способность ядерных частиц, вопреки классической физике, пробивать «непробиваемое» и подходить вплотную друг к другу.
Аткинсон и Хаутерменс доказали, что, находясь в солнечных глубинах, водородные ядра — протоны — в состоянии проникать в ядра легких элементов — от лития до азота — и что освобождаемая таким путем энергия примерно соответствует лучистому потоку, выходящему с поверхности светила. Казалось бы, успех крупнейший.
И все-таки эта первая гипотеза не получила широкого признания. Авторы ее не могли сказать, какая именно из изученных ими реакций происходит в глубинах Солнца. Не было уверенности в том, что, кроме протонов, в недрах светила существует достаточное количество других легких ядер. Короче говоря, гипотеза выглядела смелой фантазией, ловкой спекуляцией на недавно полученных фактах — и только. Для построения более обоснованных взглядов потребовались новые факты, новые наблюдения, новые теоретические изыскания. И они пришли.
В начале 30-х годов экспериментальная физика ознаменовалась рядом выдающихся достижений. Были открыты неведомые дотоле нейтрон и антипод электрона — позитрон: частица, во всем подобная электрону, но несущая положительный электрический заряд. В природе удалось обнаружить уже знакомый нам тяжелый водород с ядром—дейтоном, состоящим из протона и нейтрона. Нашлись и другие изотопы легких элементов. Наконец, физики научились весьма точно изучать на опыте и вычислять вероятности всевозможных ядерных реакций.
К концу 30-х годов обильный поток новых фактов был систематизирован, обобщен, приведен в соответствие с теорией. И тогда создались условия для обоснованных суждений о внутрисолнечных ядерных процессах, рождающих великое могущество светила. Каковы же они?
РЕШАЮЩЕЕ ОТКРЫТИЕ
Бывают иной раз счастливые вагонные знакомства. Но, оказывается, в тесных купе порой делаются и выдающиеся научные открытия.
Среди ученых, раскрывших давнюю загадку Солнца, в первую очередь называют американского физика, немецкого эмигранта Ганса Бете. Основы своей теории он разработал в 1938 году, причем, по слухам, сидя в железнодорожном вагоне, во время не слишком длительной поездки. Рассказывают, что в разговоре с кем-то из соседей по купе ученый пришел к мысли о том, что надо прикинуть возможные солнечные реакции. Он тут же, между завтраком и обедом, набросал их на листе бумаги и... попал почти в самую точку! (Мы говорим «почти», потому что впоследствии одна из предложенных Бете систем реакций была несколько изменена.)
История эта, пожалуй, не лишена правдоподобия. Если она соответствует действительности, то мы имеем просто лишнее подтверждение того, как много знаний накопила к тому времени ядерная физика, как созрела она для решения давней проблемы. Вероятно, не случайно, что именно 1938—1939 годы оказались решающими и для теории деления тяжелых ядер.
В чем же суть реакций Бете?
В том, что водород в глубинах Солнца превращается в гелий (вы помните, что гелий — второй по распространенности элемент солнечной атмосферы и, очевидно, весьма обильный элемент солнечных глубин). Из четырех протонов должно получаться гелиевое ядро — альфа-частица и значительная порция энергии. Вас не должна здесь смущать потеря заряда (ведь ядро гелия несет вдвое меньший электрический заряд, чем четыре протона). Позднее вы убедитесь, что потеря эта — мнимая.
Второй руководящей идеей служит предположение о том, что превращение водорода в гелий происходит не сразу, а через промежуточные ступени.
Вот чем продиктовано такое соображение.
Акт синтеза ядер — событие в высшей степени случайное и, вообще говоря, редкое. Оно складывается по крайней мере из двух случайностей. Во-первых, ядра обязаны обладать определенной энергией при столкновении. Во-вторых, они должны успеть проникнуть через броню электростатического отталкивания, прежде чем разлетятся в стороны. Могут ли такие события произойти одновременно, особенно если речь идет о слиянии сразу четырех ядер?
Представьте себе, что четверо друзей одновременно выигрывают в лотерее по автомобилю «Волга». Возможно это? Да. Но невероятно. И еще: четверо москвичей, родившихся, скажем, 2 ноября и имеющих по 1427 волос на голове, не сговариваясь, собираются в одном месте. Тоже возможное, но очень маловероятное событие.
Ну, а если всего два приятеля одновременно выигрывают в лотерею? Или всего два незнакомых человека с одинаковым числом волос оказываются вместе? Это, конечно, более вероятная случайность.
Теперь вам будет понятно, почему при обсуждении возможностей синтеза ядер гелия из протонов приходится отказаться от четверных и даже тройных соударений. Реакция синтеза здесь имеет исчезающе малую вероятность.. Остаются, стало быть, двойные соударения. На них и строятся системы реакций.
Каковы они?
ГЛАВНЫЙ ЭТАП
Гуляет где-то под сверкающим солнечным покровом «обритый наголо», лишенный электрона атом водорода — протон. Сталкивается со встречными частичками, схватывает, чтобы тут же потерять, такой же, как он, вольный электрон, убегает прочь от своих быстрых собратьев, отогнанный их электрическим полем; бывает, и сам разгоняется до бешеной скорости несколькими случайными ударами. Нескончаемо долго длится эта суетливая бродяжническая жизнь. Проходят столетия, тысячелетия, миллионы лет, а протон все так же носится в жарких глубинах светила.
Лишь чрезвычайно редко приходится ему, быстро разогнавшись, встретить столь же быстрый другой протон.
Глядишь, частички пересиливают отталкивание и оказываются совсем рядышком. Теперь события разворачиваются молниеносно. Стремясь слиться воедино, частицы трепещут, бестолково ищут «лазейку» друг к другу. Но поиски слишком коротки и потому на этот раз тщетны. Электрическое поле неумолимо разбрасывает протоны.
Снова они бесцельно гуляют по солнечным недрам. Снова кончаются неудачами сильные столкновения. Опять проходят миллионы лет. Наконец, при каком-то одном из редчайших соударений протон благодаря счастливой случайности вовремя находит лазейку к встретившемуся на пути собрату. Обе частички проскальзывают через потенциальный барьер, попадают в сферу действия ядерных сил и стремительно несутся во взаимные объятия.
Однако и теперь им не наверняка суждено остаться вместе. Возникшее образование — дипротон — нестойко и быстро распадается на те же два протона. Правда, стремясь к устойчивости, оно может тут же преобразовать один из своих протонов в нейтрон, превратившись, таким образом, в стойкое ядро тяжелого водорода —-знакомый нам дейтон. Но этот процесс — тоже вероятностный. На две случайности он накладывает третью, еще менее вероятную, чем первые две. И если она все-таки реализуется сразу же, то свершается первая реакция так называемого протонно-протонного цикла. Из двух протонов образуется дейтон, причем преобразование одного из протонов в нейтрон сопровождается испусканием положительного электрона — позитрона и неощутимо ничтожной нейтральной частички — нейтрино. Вот символическая запись этой реакции:
В форме движения частиц — продуктов реакции. Кроме того, позитрон, встретившись с любым электроном, как бы взрывается, и обе частицы, как говорят, «аннигилируют», то есть их вещество целиком превращается в свет. Любопытно, что нейтрино, уносящие двадцатую долю всей энергии Солнца, остаются совершенно незаметными. Они пронизывают Космос, ничем не выдавая своего присутствия, не тормозясь даже в огромных толщах вещества.
Итак, первая написанная нами солнечная реакция совершается с каждым отдельно взятым протоном неимоверно редко. Теория указывает, что в условиях солнечных недр средний промежуток времени, при котором она наступает, составляет примерно 14 миллиардов лет! Это, подчеркиваем, средний промежуток времени. Протон может воссоединиться и в первую секунду и через 100 миллиардов лет. Все зависит от стечения обстоятельств. Опять лотерея! Но ведь недра Солнца — это неисчислимые полчища протонов. Поэтому то там, то здесь свершается редчайшая «трехэтажная» случайность.
С неизбежностью, присущей случаю, первый этап синтеза становится действительностью. И во всем Солнце в каждое мгновение происходит огромное количество таких реакций.
КОНВЕЙЕР РЕАКЦИЙ
Когда на фабрике пущен конвейер, инженеры стремятся заставить его двигаться побыстрее. Это желание понятно: скорее идет конвейер — больше продукции сходит с него за час, за смену, за сутки.
А чем определяется скорость конвейера?
Самой длительной, трудоемкой из неразделимых операций. Пусть, например, на конвейере по производству обуви дольше всего прибить к ботинку подошву. На каждую такую операцию уходит минута. Значит, ботинки сходят с конвейера не чаще, чем через минуту.
Соединение пары протонов -— самая длительная из солнечных ядерных реакций. Поэтому именно она определяет скорость выделения Солнцем энергии.
Последующие реакции совершаются гораздо быстрее.
Образовавшийся дейтон в среднем всего через каких-нибудь 6 секунд встречается с еще одним вольным протоном и соединяется с ним. В результате образуется ядро легкого гелия, состоящее из двух протонов и одного нейтрона, а энергия выделяется в виде весьма энергичной порции невидимого света — гамма-фотона. Символическая запись этой реакции такова:
Пока таким способом возникало ядро легкого гелия, где-то в другом месте так же образовывались подобные частицы. И в среднем через миллион лет два ядра легкого гелия встречаются и воссоединяются. Получается ядро обычного гелия — альфа-частица, и отщепляются два протона, которые вновь начинают свое нескончаемое странствие по солнечным глубинам. Вот как записывают эту третью, завершающую реакцию протонно-протонного цикла:
Как видим, водород через три этапа парных ядерных взаимодействий превратился в гелий. Таков первый «солнечный конвейер».
Могут ли существовать другие цепочки реакций?
Вы можете представить, например, что ядро легкого гелия, как и дейтон, просто захватывает встречный свободный протон. Нет, такой исход не поведет к синтезу, ибо комбинация трех протонов и одного нейтрона нестойкая, Маловероятны и другие возможности. Кстати, сам Бете написал третью реакцию протонно-протонного цикла иначе, вообще придумал ему иное, более сложное и, как выяснилось потом, гораздо менее вероятное продолжение. Приведенная нами последняя реакция найдена физиками лишь в 1951 году.
Зададим теперь такой вопрос: а не может ли происходить каких-нибудь реакций с ядрами гелия-4, возникшими в результате протонно-протонного цикла? Не способны ли альфа-частицы, в свою очередь, вызвать ядерные превращения, сопровождающиеся выделением энергии?
Здесь сразу приходит в голову мысль проверить возможность захвата альфа-частицей еще одного свободного протона. Оказывается, это дело невозможное, ибо таким способом не создается устойчивой комбинации нуклонов.
Второй вариант: быть может, в солнечных недрах альфа-частицы взаимодействуют попарно?
Теория утверждает: такая реакция приведет к тому, что на ничтожное мгновение возникнет ядро бериллия-8, состояшее из четырех протонов и четырех нейтронов и
Однако бериллий-8 при температуре солнечных глубин распадается, не успев вступить ни в какое новое взаимодействие.
А если температура выше 13 миллионов градусов? Если она достигает, скажем, 100 миллионов градусов? Ведь такие условия существуют — пусть не в недрах Солнца, а в недрах других, более горячих звезд.
При 100 миллионах градусов ядро бериллия-8 может успеть, не распавшись, столкнуться и провзаимодействовать с новой альфой-частицей. К этому способна примерно одна десятимиллиардная часть ядер бериллия-8. В результате возникает устойчивое ядро углерода-12
А отсюда начинается новый очень интересный цикл превращения водорода в гелий — так называемый углеродный.
ЯДРА-ПОВАРА
Читатели — любители простокваши—-знают, что она приготовляется из молока крошечными «поварами» — молочнокислыми бактериями. Что-то подобное происходит и в углеродном солнечном цикле. Гелий приготовляется из водорода ядрами углерода, которые тоже играют роль своеобразных «поваров».
Мы уже отмечали, что ядро углерода-12 образуется из альфа-частиц при температуре, слишком высокой даже для Солнца. Но допустим все же, что этот элемент каким-то путем попал в глубины светила (ведь в наружных солнечных слоях углерода немало).
В ядро углерода-12 при достаточно высокой температуре проникает быстрый протон. Тогда возникает ядро
Азот-13 неустойчив. Но картина его распада благоприятна для дальнейшего. Примерно через 14 минут после рождения он преобразует один из своих протонов в нейтрон, испуская позитрон и нейтрино. После распада получается устойчивый изотоп углерода с массовым чис- #_18413a43414232213e3b3d463561.jpg
Проходит в среднем 2,7 миллиона лет, и в ядро углерода-13 попадет еще один протон. Образуется устойчи- #_18413a43414232213e3b3d463562.jpg
Минует еще огромный промежуток времени — в среднем 32 миллиона лет. Лишь на его протяжении ядро азота-14 оказывается способным захватить новый (третий по счету) свободный протон и превратиться, испустив опять гамма-фотон, в неустойчивое ядро кислорода-15
Ядро кислорода-15 живет совсем недолго — в среднем всего 3 минуты. Распадаясь, оно переделывает один из своих протонов в нейтрон. При этом испускаются позитрон и нейтрино. Так кислородное ядро преобразуется
Наконец, в среднем еще спустя 110 тысяч лет, ядро азота-15 поглощает последний — четвертый протон, тут же выбрасывает из себя альфа-частицу, гамма-квант и преобразуется в ядро углерода-12, с которого, как вы помните, и начинался цикл:
Как видите, углеродные ядра, вбирая в себя протоны и в связи с этим переделываясь в ядра азота и кислорода, соединяют четыре протона в альфа-частицу. Существенно, что сам углерод при этом не расходуется. Он служит именно «поваром» — возбудителем цепочки реакций, с той, правда, разницей, что обычный повар работает руками, а ядра углерода — всем своим существом. Поэтому их и уместнее сравнить с молочнокислыми бактериями, которые приготавливают простоквашу из молока, На языке науки это означает, что ядра углерода являются катализатором процесса.
Нам остается еще оценить скорость освобождения энергии в углеродном цикле. Она определяется, как и в протонно-протонном, длительностью самой медленной операции «конвейера», то есть третьей реакцией, и, стало быть, составляет в среднем 32 миллиона лет на каждый цикл. Это гораздо быстрее протонно-протонного синтеза.
ТЕОРИЯ И ОПЫТ
Мы осыпали читателя градом ничтожных вероятностей и невообразимо огромных промежутков времени: 100 тысяч лет, 32 миллиона лет, 14 миллиардов лет! Вы вправе спросить: а откуда, собственно говоря, такая уверенность? Ведь никакой бессмертный Агасфер не сидел в глубинах Солнца с часами и календарем!
Уверенность даруется прежде всего той же тысячи раз проверенной квантовой механикой. Именно она открыла возможность построить строгую не только качественную, но и количественную гипотезу о солнечных ядерных процессах.
Однако, чтобы любая гипотеза стала всесторонне обоснованной теорией, нужно найти ей подтверждение в наблюдениях и опытах.
С наблюдениями дело обстоит неплохо.
Скорости реакций в условиях солнечных недр вычислить просто. Из этих данных нетрудно подсчитать мощность солнечного лучистого потока. С другой стороны, мощность Солнца измерена давно и вполне надежно из результатов наблюдений светила. Подсчеты показывают, что потребности Солнца в энергии вполне удовлетворяются протонно-протонным циклом. Углеродный «конвейер», очевидно, играет небольшую роль.
Но, кроме наблюдений, физикам доступны и прямые опыты, пригодные для проверки теоретических выводов о скоростях солнечных ядерных реакций.
Подобные эксперименты ставятся при помощи ядерных «артиллерийских орудий» — ускорителей. В них заряженные микрочастицы разгоняются электрическими и магнитными полями и направляются на особые мишени. В результате ядерные «снаряды» и атомные ядра мишени взаимодействуют, излучают гамма-фотоны, вновь рожденные частицы и т. д. Все это регистрируется специальными счетчиками, индикаторами, и по полученным сведениям физики могут судить о вероятности тех или иных реакций, об их продуктах, о тончайших .нюансах их хода.
Вот что любопытно: в лаборатории воссоздаются ядерные реакции при гораздо более высоких энергиях движения частиц, чем это бывает на Солнце. Воспроизвести же реакции на обычных для светила энергиях не удается — они слишком малы и потому «загрязнены» внешними влияниями. К тому же вероятности многих солнечных процессов настолько ничтожны, что ждать их реализации в ускорителях пришлось бы тысячи и миллионы лет.
Вот почему экспериментаторы предпочитают всесторонне изучить ускоренные процессы, а потом, на основе полученных сведений и данных теории, высказывать суждения об их замедленном осуществлении в естественных условиях солнечных недр. Таким методом получены доказательства того, что все солнечные реакции разрешены и при соответствующих условиях происходят с полной неизбежностью.
Теоретическая ядерная физика и опыты на ускорителях подробно рассказывают о том, как зависит скорость солнечных реакций от температуры.
Вы помните, температура есть не что иное, как средняя энергия теплового движения частичек. На ускорителях же энергию «снарядов», бьющих по «мишени», можно изменять в широких пределах.
Как видите, наука в состоянии не только искусственно вызвать реакции, подобные тем, что даруют свет Солнцу, но даже менять их скорость по своему усмотрению. Правда, отсюда еще весьма далеко до энергетического освоения солнечных процессов. Энергия, освобождающаяся в ускорителях, совершенно ничтожна, и, главное, она не вызывает самоподдерживающегося цепного процесса. На ускорение частиц затрачивается большая энергия, а подавляющее большинство их бьет мимо цели. Поэтому энергии расходуется гораздо больше, чем выделяется.
Но познавательное, исследовательское значение опытов с ускорителями огромно.
К каким же заключениям они ведут?
Объединяя данные эксперимента с теорией, можно утверждать следующее.
Протонно-протонный цикл оказывается не слишком сильно зависящим от температуры. Первая ступень его остается чрезвычайно маловероятной даже при колоссальных скоростях сталкивающихся протонов (кстати, реакцию слияния ядер водорода в дейтон на ускорителе изучить не удалось, о ней судят по иным реакциям и выводам теории).
Зато углеродный «конвейер» очень чувствителен к переменам температуры и интенсивно развивается при ее повышении. Видимо, в звездах, более горячих, чем Солнце, он играет основную роль.
Подводим итоги
Итак, экспериментальная и теоретическая ядерная физика с помощью астрономии разгадала тайну солнечной «кухни». Из исходного продукта — водорода—там готовится одно-единственное «блюдо» — гелий, а свет и тепло представляют собой не что иное, как отходы производства, вроде картофельных очисток и яичной скорлупы. Правда, эти отходы совсем не бесполезный материал, как на настоящей кухне. Тепло солнечных недр и вызывает ядерные реакции, которые поэтому называются термоядерными: от слова «термо» — тепло.
Взглянув на памятный нам график удельных масс нуклонов в разных ядрах (стр. 47), мы убедимся, что разница масс нуклонов до и после синтеза в несколько раз больше, чем при расщеплении ядер урана. В грамме делящегося урана освобождается 23 тысячи киловатт-часов энергии, а при синтезе грамма гелия — 175 тысяч киловатт-часов. Столь резкое различие следует из неодинаковой сущности процессов ядерного деления и синтеза.
Деление осуществляется в конечном итоге электростатическим отталкиванием (оно-то и разбрасывает осколки ядер). А при синтезе работают ядерные силы притяжения. Схватывая сблизившиеся частицы, они заставляют их стремительно «падать» друг на друга. Такое падение можно сравнить с ударом о землю гигантского метеорита. Но ядерные силы очень велики — в миллиарды раз больше сил тяготения. Поэтому работа ядерных сил сопровождается колоссальным выделением энергии.
Мы видели, что синтез гелия совершается на Солнце двумя путями — двумя конвейерами термоядерных реакций. Один из них как бы автоматический. Ядра сливаются сами собой, без посторонней помощи:
Этот трехступенчатый конвейер хотя и движется очень медленно, но охватывает огромную массу солнечного вещества и поэтому играет главенствующую роль.
Вспомним еще, что энергия синтеза выделяется не только при непосредственном слиянии ядерных частиц. Ядерные силы «трудятся» и при перестройках атомных ядер, лишь бы из менее прочных комбинаций протонов и нейтронов получились более прочные комбинации. Несколько упрощая явление, можно сказать: энергия, оставшаяся «безработной» внутри ядра, неизбежно обретает свободу и работает вне ядра. Дело происходит так, как если бы мы сначала «разорвали» ядра, растянули в стороны их протоны и нейтроны, а потом сделали из этого «строительного материала» новые ядра. Если на разрушение уходит энергии меньше, чем выделяется при последующем синтезе, то излишек энергии освобождается. Именно это происходит во второй цепочке солнечных реакций. Цепочку эту можно уподобить неавтоматическому, ручному конвейеру, ибо его обслуживают «повара» — ядра углерода. Процесс состоит из шести звеньев:
Из-за нехватки «рабочей силы» — углеродных ядер-«поваров» — этот конвейер на Солнце не слишком мощный, а может быть, и совсем слабенький, несмотря на то что движется он сравнительно быстро.
Мы знакомы теперь с подробностями грандиозного солнечного «пожара», энергия которого поддерживает температуру Солнца и не дает затухнуть термоядерному процессу в его недрах.
Нам важно отметить и еще один факт.
Лучистые потоки в основной своей массе сосредоточены внутри светила. Наружу, через поверхность, вырывается лишь ничтожная их часть. Родившись в виде фотонов высоких энергий, луч нескончаемо долго блуждает по закоулкам солнечных недр, с трудом продираясь в бурлящей чаще метущегося роя частиц. При этом бесчисленные излучения и поглощения лучистой энергии приводят к тому, что рентгеновские лучи и гамма-фотоны как бы дробятся на части. Мало-помалу образуются электромагнитные кванты, соответствующие ультрафиолетовым лучам, и, наконец, видимому свету. Видимый свет — этот «постаревший», «потрепанный» поток энергии солнечных недр — и составляет главную долю излучения, испускаемого Солнцем наружу, в окружающее пространство. Ведь энергия квантов видимого света гораздо меньше, чем у квантов коротковолновых излучений.
Кстати, почему наш глаз воспринимает именно эти лучи, а не рентгеновские и не ультрафиолетовые? Как раз потому, что Солнце испускает их больше, чем любых других. Обитатели Земли за миллионы лет жизни приспособили свое зрение именно к лучам с длиной волны от 0,4 до 0,8 микрона, что соответствует видимому свету. Это лишнее доказательство того, что Солнце уже многие миллионы лет выбрасывает в пространство лучистые потоки одинакового спектрального состава1 .
Вот и вся разгадка могучей силы нашего лучезарного творца, разгадка, к которой так долго и с такими трудностями стремилась пытливая человеческая мысль.
1 Ярко и образно о соотношении зрения и света рассказывается в научно-популярной книге академика С. И. Вавилова «Глаз и Солнце» (есть несколько изданий).
ВЧЕРА И ЗАВТРА
Мы разобрались вкратце, что такое Солнце сегодня.
Л каким оно было вчера?
История светила запечатлена в его нынешнем состоянии.
Располагая хоть и огромным, но не безграничным запасом водорода, оно не могло вечно гореть своим неземным огнем, и, по всей видимости, жизнь его исчисляется несколькими миллиардами лет.
Как же образовалось Солнце, как начало светить? Вот нам еще одна труднейшая проблема науки. Но в наши дни и она начинает получать разрешение.
Солнце — всего лишь рядовой член многочисленной звездной семьи, подробно изученной астрономами. Астрофизик находит в этой семье и глубоких старцев, и представителей среднего возраста, и совсем еше юных младенцев. Обо всем этом говорит характер излучения светил. Есть, например, звезды, расточающие энергию столь щедро, что они не могли делать это дольше нескольких миллионов лет.
Получены и снимки, в которых некоторые астрономы видят самое рождение звезд: выход их из «пеленок» — туманностей.
По мнению ряда исследователей (в том числе большой группы советских астрофизиков), жизненный путь звезды, подобной Солнцу, разворачивается следующим образом.
Сначала где-то, под действием силы взаимного тяготения, происходит скопление частиц межзвездной газопылевой материи. Она собирается в какое-то подобие более или менее уплотненных клубков, которым обычно присуще вращательное движение. Таких клубков в одном облаке космической пыли и газа может образоваться несколько.
Постепенно газо-пылевое скопление густеет, частицы его, влекомые тяготением, как бы падают к центру. Клубок уменьшается в размерах и поэтому вращается все быстрее (словно конькобежец-фигурист, начавший крутиться, а потом прижавший руки к груди). Центральные части скопления сжимаются, уплотняются. И тогда начинает сказываться то самое явление, которым наука XIX века пыталась объяснить солнечное лучеиспускание: возникает нагрев вещества. Энергия гравитационного сжатия переходит в теплоту.
Недра нашего клубка мало-помалу раскаляются, И если не прекращается поступление космического вещества извне и сжатие продолжается, то в один прекрасный день в глубинах небесного тела начинаются, пока еще редкие, реакции слияния атомных ядер. Поскольку в межзвездной среде чаще других встречаются атомы водорода, то наиболее вероятным процессом в недрах клубка следует признать синтез ядер гелия из протонов.
А снаружи тем временем наваливаются новые и новые миллионы тонн космического вещества. Все жарче, плотнее делается сердцевина клубка. Ядерные реакции там становятся чаще, освобождающаяся энергия, в свою очередь, повышает температуру недр и вырывается мощным потоком наружу. В конце концов термоядерный синтез охватывает наибольшее доступное количество вещества. Пробуждается самоподдерживающийся термоядерный процесс, развертывается цепь ядерных превращений, вызванных теплом.
Гигантский шар раскаленного газа, быстро вращающийся, источающий потоки фотонов высокой энергии и частиц вещества, — таким, видимо, было наше Солнце в первоначальный период своей жизни..
Но бурная молодость светила длилась, по астрономическим масштабам, недолго—всего несколько сотен миллионов лет. Изливая из себя свет и вещество, оно мало-помалу уменьшалось в размерах. В недрах расходовался водород, накапливался гелий, а поток энергии сокращался. Силой отдачи выбрасываемых частиц вещества и света вращение Солнца понемногу тормозилось. И вот оно стало таким, каким мы его видим сейчас, — уравновешенным, не склонным к неожиданным переменам светилом «зрелого возраста».
Долго ли суждено ему пробыть в этом состоянии?
Ответ базируется на оценке запасов неизрасходованного водорода: еще многие миллиарды лет будет светить наше Солнце. Нам ничего не остается; как повторить вывод, тысячи раз приведенный в популярных книжках: человечеству можно спокойно жить, не опасаясь угасания светила.
А что будет потом?
Прогнозы составлены.
Примерно через сто миллиардов лет Солнце начнет дряхлеть. Водорода в его недрах останется совсем мало. Выделение ядерной энергии резко снизится. Остывая, светило начнет сжиматься, а это, как всегда, вызовет повышение температуры. Быть может, нагрев окажется столь значительным, что даст начало новому термоядерному процессу: синтезу из гелия других, более тяжелых ядер — скажем, углеродных и даже кислородных. И тогда опять вспыхнет Солнце, обретет новую, долгую жизнь.
Возможен и иной, грустный исход: обедненное водородом светило окажется неспособным зажечь спасительный термоядерный пожар в своих недрах. По мере сжатия оно достигнет колоссальной плотности — вещество его, оставаясь газообразным, станет в сотни тысяч раз тяжелее свинца. Теряя энергию на лучеиспускание, Солнце— уже не желтый, а крошечный белый карлик — постепенно угаснет.
СУДЬБЫ ЗВЕЗД
Биография Солнца типична для многих членов звездной семьи. Но бывают и исключения. Если звезда формируется из очень большого количества космического вещества, то ее эволюция может быть иной.
С самого начала такая звезда горячее, чем Солнце, и поэтому энергия в ней освобождается гораздо обильнее— за счет быстрого и широко развивающегося углеродного конвейера реакций. Огромное выделение энергии влечет за собой усиление лучистых потоков. В итоге решающую роль приобретает давление излучения, идущего из недр. Добавляя свою силу к обычному газовому давлению, оно как бы раздувает звезду, увеличивает ее размеры. Получается то, что астрономы называют красным гигантом.
По сравнению с научной кличкой нашего Солнца («желтый карлик») имя «красный гигант», конечно, весьма почетно. Но вы не согласитесь переселиться поближе к подобному светилу. Дело в том, что в массивных звездах центральные части довольно скоро лишаются «горючего» — водорода. Охлажденное ядро светила начинает сжиматься, наружная оболочка — расширяться, а это влечет за собой нарушение равновесия звезды. Она принимается либо пульсировать, либо неудержимо исторгать в пространство свое вещество.
Вообще порой случается, что звезда благополучно развивается, проходит одну стадию за другой, но потом вдруг делается неустойчивой, начиная периодически увеличивать и уменьшать яркость. Такие переменные звезды — цефеиды — не редкость. Их очень много.
Честно говоря, и Солнце в незначительной степени — переменная звезда. Каждые одиннадцать лет поверхность его покрывается большим, чем обычно, количеством пятен, активность наружных слоев повышается. Есть признаки, говорящие о том, что колебания активности совершаются также с периодом в сто лет. А по мнению отдельных ученых, раз в 240 миллионов лет Солнце так заметно уменьшает свой лучистый поток, что на Земле возникают ледниковые периоды.
Видимо, пульсируют в какой-то мере все звезды. Вероятно, именно пульсация влечет за собой перемешивание их вещества, столь важное для поддержания термоядерных реакций.
Однако не всегда звезды «дышат» ровно.
Есть светила, которые вначале ведут себя спокойно, но затем внезапно с огромной скоростью раздуваются, сбрасывают наружные покровы — словно вспыхивают. Это тоже итог нарушения внутреннего равновесия, но уже катастрофический. Газовое и лучистое давления одерживают верх над цепями тяготения и сметают прочь наружные оболочки светила.
Поверхность звезды увеличивается в сотни тысяч раз; столь же резко возрастает яркость. Но вскоре сброшенные одежды рассеиваются в пространстве, и звезда тускнеет. Вспыхивающие таким путем звезды астрономы называют «новыми». Поспешим сообщить недавно добытую отрадную весть: наше Солнце к ним не относится.
Наконец, существуют светила, которые претерпевают небывало грандиозные, даже по астрономическим масштабам, катастрофы —знаменитые «сверхновые» звезды. Это звезды-бомбы, взрывающиеся с неописуемой силой. При взрыве их размеры и блеск увеличиваются в миллиарды раз.
Вспышки «сверхновых» звезд — самые величественные из всех известных человеку явлений природы. И вместе с тем это — редчайшие события. В нашей звездной системе— Галактике, насчитывающей примерно 150 миллиардов звезд, такие вспышки наблюдались на памяти людей всего три раза: в 1054, 1572 и 1604 годах. Природа и причины этих катастроф поныне загадочны для науки. По многие ученые высказывают мысль, что они были вызваны какими-то лавинообразными, мгновенно развивающимися и грандиозными процессами термоядерного синтеза в необычайно плотном и горячем звездном веществе. Считают, что при взрывах «сверхновых» звезд могли синтезироваться любые, даже самые тяжелые атомные ядра — вплоть до ядер «зауранового» элемента калифорния.
1. ГРОЗНАЯ ОПАСНОСТЬ
Невозможный секрет. Сверхновая звезда на Земле. Реакция с участием лития. Термоядерный порох. Где предел? Бахвальство и страх. Лучистый яд. Земля будет чистой!
2. ВО ИМЯ БЛАГА
Внимание правнукам. Ловля лучей. Минуя Солнце . Аргентинская загадка. Генеральная задача . Что предстоит зажечь . Трудности звездного нагрева. Против лучистых, потерь. Температуры воспламенения. Чистота — залог успеха.
3. ПОДАРОК НАУКЕ
Вместо тяготения . Плазменный шнур. Сильнее молнии.
В разрядных трубках. Таинственные нейтроны . Всему миру. Новые достижения .
4. РАСКАЛЁННЫЙ ВИХРЬ
Необходима осторожность. Виток из плазмы. «Резинки». «Рессоры». Кольцевой разряд. Камеры-баранки. Медицина и астрофизика. Питание трубок.
5. ИСКУССТВЕННОЕ СОЛНЦЕ
Без разрядов. В магнитной ловушке . «Огра». На ближайших подступах. Прогнозы сроков. К термоядерным электростанциям. Плазма в роли генератора. Вода —горючее. Наше будущее.
1. ГРОЗНАЯ ОПАСНОСТЬ
НЕВОЗМОЖНЫЙ СЕКРЕТ
Вот небольшая выдержка из книги американского физика Р. Лэппа «Новая сила»:
«...1 ноября 1949 года. Место действия — телевизионная студия в Нью-Йорке. Транслируется программа, в которой сенатор Эдвин Джаксон от штата Колорадо обсуждает с несколькими учеными вопрос о том, «не слишком ли засекречена наша атомная программа». Сенатор вдруг поражает своих собеседников следующим замечанием: «Вот что считается совершенно секретным: наши ученые с момента взрыва бомб над Хиросимой и Нагасаки пытаются создать то, что называют «сверхбомбой...» Упомянув о недавно испытанной атомной бомбе, оказавшейся в шесть раз более мощной, чем первые, сенатор продолжает: «Они хотят сделать такую, которая бы в тысячу раз превосходила эту чудовищную бомбу. И это — секрет, большой секрет, о котором американским ученым не терпится рассказать всем ученым мира...»
Итак, сразу же после кровавого дебюта атомной бомбы в незабываемой японской трагедии американцы начали готовить еще более страшное орудие массового истребления людей. Делали они это, запершись на семь замков сверхсекретности, и далее одно упоминание о готовящемся оружии, по свидетельству Лэппа, «поразило» чиновников Комиссии по атомной энергии США.
Между тем после появления атомной бомбы идея новой «сверхбомбы» не представляла собой, по существу, никакой тайны. Ее просто невозможно было скрыть, как нельзя засекретить солнечные лучи, взрывы сверхновых звезд, менделеевскую таблицу и давно известные уравнения квантовой механики.
В самом деле, зная о возможности создавать атомным взрывом звездную температуру, вдумчивый физик сразу обращает свой взор к началу периодической системы Менделеева и задается вопросом: а нельзя ли, используя столь сильный нагрев, возбудить на Земле реакции синтеза гелия из водорода? Нельзя ли, раскалив на мгновение вещество, вызвать вспышку солнечных термоядерных процессов?
Не слишком сложные теоретические исследования в сочетании с экспериментами дают на такой вопрос положительный ответ.
Чем же тогда объяснялась американская сверхсекретность?
Приводим слова того же Лэппа: «Видно, с ликвидацией нашей монополии на атомную бомбу отчаявшиеся конгрессмены захотели возродить чувство безопасности, установив монополию на водородную бомбу».
СВЕРХНОВАЯ ЗВЕЗДА НА ЗЕМЛЕ
Чем располагает физик, задавшийся целью воссоздать на Земле сверхновую звезду — грандиозную термоядерную вспышку?
Прежде всего температурой во многие миллионы градусов, которая вызывается соединением кусков урана. Но длится такой нагрев ничтожно малый промежуток времени — всего одну миллионную долю секунды. И в это мгновение нужно втиснуть процессы синтеза гелия.
Каковы же они могут быть?
Точное повторение обычных звездных конвейеров — протонно-протонного и углеродного — очевидно, отпадает. Эти циклы реакций слишком медленны.
Но есть иные возможности. Чтобы найти их, воспроизведем в увеличенном масштабе левую часть графика удельных масс нуклонов в разных атомных ядрах.
Мы не забыли, что чем ниже ядро на этой кривой, тем оно устойчивее. Реакции с выделением энергии — как бы прыжки ядер вниз. А самое нижнее и, стало быть, самое устойчивое ядро здесь принадлежит гелию-4. Оно и является желательным конечным продуктом реакций.
Слева, повыше гелия-4 расположились: обычный водород, тяжелый водород (дейтерий) и сверхтяжелый водород (тритий). Напомним, что ядро дейтерия (дейтон) вмещает протон и нейтрон, ядро трития — протон и два нейтрона.
Какими путями взаимодействуют перечисленные легкие атомные ядра?
Стремясь к большей устойчивости, они в результате парных соударений могут перестраиваться следующим образом:
Как видите, самым кратковременным взаимодействием, дающим к тому же весьма большой выход энергии, является слияние дейтона с ядром трития. Отсюда ясен и простейший способ возбудить на Земле термоядерный взрыв. Смесь тяжелого и сверхтяжелого водорода достаточно разместить вокруг запала, состоящего из обычной урановой или плутониевой бомбы. Когда запал взорвется, под влиянием развившейся огромной температуры ядра изотопов водорода сольются в ядра гелия-4, излучая колоссальную энергию.
По всей вероятности, именно таким был термоядерный взрыв, произведенный американцами в 1952 году под шифрованным наименованием «Майк». Испытания прошли на атолле Эниветок в Тихом океане (Маршальские острова). Там была устроена громоздкая, тяжеловесная 65-тонная установка, собранная на высоком металлическом основании. Тритий (который не добывается в природе, а вырабатывается из лития путем облучения его нейтронами) американцы готовили в специальных реакторах у реки Саванны, в штате Южная Каролина. Строительство этого предприятия обошлось в баснословную сумму — почти в полтора миллиарда долларов.
Взрыв оказался в 25 раз мощнее атомных. Он смел с лица Земли остров длиной в 5 и шириной в 1,5 километра.
И тем не менее этой термоядерной «башне» было еще очень далеко до настоящей водородной бомбы.
Ведь башню не поднимешь в воздух, не сбросишь на цель.
Однако вернемся к нашему рассказу.
Смесь дейтерия с тритием — горючее, не очень подходящее для бомбы. Сверхтяжелый водород трудно изготавливать. Кроме того, он сильно радиоактивен — в течение 12 лет наполовину распадается.
Чтобы уменьшить количество необходимого трития, его можно использовать не в качестве основного горючего, а лишь для усиления уранового запала, чтобы открыть возможность соединения дейтонов (первая и вторая реакция, стр. 128), а также взаимодействию дейтонов с протонами (ускоренная вторая ступень протонно-протонного солнечного конвейера). На этом принципе мыслима термоядерная бомба с запалом из урана или плутония, вокруг которого находится смесь дейтерия и трития, служащая как бы продолжением запала, и поверх всего этого — основное термоядерное горючее: смесь дейтерия с водородом.
Однако и в такой системе хоть и в малых дозах, но остался необходимым дорогостоящий и неудобный тритий.
РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ЛИТИЯ
Продолжив наш график немного вправо, мы увидим правее самого нижнего ядра (гелия-4) ядра лития, причем помещаются они намного выше. Значит, альфа-частицы гораздо устойчивее ядер лития и, следовательно, превращение лития в гелий тоже даст выделение энергии.
Существует два изотопа лития — с массовыми числами 6 и 7.
В тонне природного металла первого изотопа содержится только 74 килограмма. Остальное составляет литий-7. Однако разделение изотопов лития вполне доступно современной технике..
Эти новые элементы термоядерного горючего способны взаимодействовать следующим образом:
Чтобы реализовать написанные реакции и освободить внутриядерную энергию, достаточно в наружной оболочке добавить к дейтерию и водороду литий. Можно пойти и дальше: ввести литий в запал. Тогда добавлять к содержимому бомбы тритий уже не потребуется, ибо он станет вырабатываться из-за бомбардировки лития-6 нейтронами. Они в большом количестве выделяются при взрыве атомного запала — во время цепной реакции деления ядер урана или плутония, а чуть позднее — при взаимодействии дейтонов. Процесс пойдет по реакции:
ТЕРМОЯДЕРНЫЙ ПОРОХ
Дейтерий, водород, тритий — газы. Но газообразное горючее для термоядерной бомбы не годится: оно занимает слишком большой объем, имеет малую плотность, малую теплопроводность, а поэтому не успевает быстро прогреться от взрыва запала.
Можно попытаться либо очень сильно сжать газы, либо охладить их градусов на 250 ниже нуля и превратить таким способом в жидкость, либо применить изотопы водорода связанными с кислородом—в виде тяжелой, сверхтяжелой и обычной воды. Однако подготовка и использование подобных видов термоядерного горючего встречают серьезные затруднения.
Сильно сжать газ очень трудно. Чтобы сохранить его под высоким давлением, нужна необычайно прочная и, следовательно, тяжелая оболочка. Превратить газообразное горючее в жидкое путем охлаждения легче, но в этом случае опять-таки требуется мощная теплоизоляционная оболочка — очевидно, со слоями жидкого азота и твердой углекислоты. Начинить бомбу водой совсем легко. Однако вода — не только водород.
Здесь появляется и «негорючий» балласт — кислород.
Все эти мощные оболочки и балластные примеси весьма отрицательно сказываются на развитии термоядерного взрыва. Они резко снижают нагрев горючей смеси.
Самое выгодное — применить термоядерное горючее в чистом виде, а, главное, сделать его твердым, не нуждающимся в особых оболочках. И это, оказывается, возможно.
Схема водородной бомбы на «термоядерном порохе» — дейтериде лития -6
Удается получить твердые соединения изотопов водорода с материалом запала - ураном или плутонием. Наконец, еще эффективнее путь, открываемый благодаря применению того же лития.
Химически соединяясь с изотопами водорода, литий образует твердые вещества — гидриды, в которых водородные атомы расположены теснее, чем даже в чистом жидком водороде.
Особенно сильный взрыв дает гидрид лития-6 с дейтерием — дейтерид лития-6 (Li6D). При взрыве он освобождает тритий и обеспечивает, как сообщалось в научной печати, нагрев до 300 миллионов градусов. При такой температуре успевает совершиться и превращение Li36+D12 →2Не24 , что также сопровождается огромным выделением ядерной энергии.
Дейтерид лития-6 — твердый термоядерный «порох». Сила его взрыва неслыханно велика. Взрыв этого вещества, похожего по виду на обыкновенную мирную столовую соль, в миллиарды раз мощнее вспышки обычного химического пороха.
ГДЕ ПРЕДЕЛ?
Саперу надо свалить дерево. Он привязывает к стволу небольшую, с кусок туалетного мыла, желтую пластинку тола, присоединяет детонатор с бикфордовым шнуром, воспламеняет шнур спичкой и отбегает в сторону. Проходит несколько секунд — раздается взрыв, и дерево падает. Двухсотграммовой пластинки химического взрывчатого вещества хватило на то, чтобы разорвать волокна толстого древесного ствола.
Вообразите теперь, что из подобных плиток сложен штабель размером в шестиэтажный дом— 20 тысяч тонн тола. Если взорвать его, получится эффект, примерно равный взрыву обыкновенной атомной бомбы — типа той, что разрушила Хиросиму (разумеется, без губительной радиоактивности). И такой взрыв создается соединением двух кусков металла общим объемом примерно в две— три маленькие толовые шашки.
Химический взрыв нетрудно усилить, собрав вместе еще больше тола.
А удастся ли повысить мощность бомбы, увеличивая объем соединяющихся там кусков ядерного горючего?
Лишь в небольших пределах.
Ведь расщепляющееся ядерное горючее при объеме больше критического взрывается само собой. Каждый из отдельных кусочков урана до соединения должен быть достаточно маленьким. И если таких кусочков в бомбе много, то соединить их быстро и одновременно необычайно трудно. Вот почему мощность взрыва атомной бомбы невозможно увеличивать беспредельно. Он может быть равносилен взрыву нескольких десятков, может быть, сотен тысяч тонн тола, но не больше.
А вот термоядерное горючее само не взрывается. Для него нужен детонатор. Поэтому теоретически мощность водородной бомбы можно безгранично повышать. Больше подожжено термоядерной смеси — и мощнее взрыв.
Правда, технические трудности и здесь кладут определенные пределы. Однако приходится признать, что в усилении и совершенствовании термоядерного оружия природа, к сожалению, пошла навстречу технике. Чрезвычайно редко создавая естественные вспышки сверхновых звезд, она не слишком мешает творить миниатюрное подобие этих катастроф. Чем дальше продвигались исследования, тем выше поднимались не только мощности, но и температуры термоядерных взрывов. Сверхсолнечный нагрев вещества, колоссальные нейтронные потоки открывают возможность синтеза не только гелия, но и более тяжелых атомных ядер. Замечено, что в современных водородных бомбах при взрыве, как и в сверхновых звездах, образуется некоторое (правда, очень малое) количество одного из самых тяжелых элементов — калифорния, атомные ядра которого в обычных условиях не могут сохраняться на Земле, ибо они очень быстро распадаются. Синтез же тяжелых ядер должен сопровожу даться еще большим выделением энергии.
Кое-кто из неспециалистов высказывал опасение, что такая игра с огнем рано или поздно может привести к термоядерному воспламенению земного шара — частичному, а то и полному. Страшно подумать — наша планета вдруг взрывается, словно сверхновая звезда! И на первый взгляд подобные опасения не беспочвенны: по некоторым зарубежным сообщениям, при испытательных взрывах водородных бомб в океане термоядерный процесс захватывал в какой-то мере изотопы водорода окружающей воды. Однажды появилась даже сенсационная весть о том, что мощь водородного взрыва впятеро превзошла ожидавшуюся.
На самом деле никакой подобной катастрофы быть не может. Если при водородном взрыве и вовлекаются в реакцию водород и дейтерий океана, то в совершенно микроскопических количествах. Пятикратное усиление взрыва — попросту газетная утка. В масштабе всей Земли механическое и тепловое действие термоядерных вспышек ничтожно. Ни поджечь океан, ни сдвинуть Землю с орбиты, ни расколоть планету они не могут, как не способна спичка воспламенить стальной линкор. Знаменитый физик Энрико Ферми сказал по поводу водородной бомбы: «Быть может, жизнь теперь станет менее счастливой, но она не прекратится. У нас пока нет такой силы, которая могла бы уничтожить нашу планету.»
БАХВАЛЬСТВО И СТРАХ
Мощность термоядерных бомб сопоставима с силой взрыва миллионов тонн тола. Одной такой бомбе равносилен целый толовый «город». Понятно, что и ущерб она способна причинить колоссальный.
Правда, сфера разрушения растет с увеличением мощности взрыва довольно слабо — пропорционально кубическому корню мощности. Если урановая бомба, эквивалентная 20 тысячам тонн тола, испепеляет все на километр вокруг, то водородная, эквивалентная 20 миллионам тонн тола, наносит серьезные разрушения в радиусе не тысячи и не ста, а «всего» десяти километров. Но и такой радиус громаден, тем более что смертельные ожоги могут происходить и на втрое дальнем расстоянии. Огромный город может быть уничтожен одной-единственной бомбой.
Какой восторг это вызвало в 1952 году у заокеанских реакционеров! После испытаний на атолле Эниветок они возомнили себя монополистами самого страшного оружия в мире.
Но недолго длилось это ликование, к которому, кстати сказать, было и тогда весьма мало причин. «Взрывающаяся башня» операции «Майк» не имела никакого военного значения. А на следующий год на территории СССР был произведен испытательный термоядерный взрыв первой настоящей водородной бомбы. Взрыв этот оказался гораздо более сильным, чем американский. Стало ясно, что наша страна перегнала США в этой области. Тем не менее Советское правительство сразу же вновь поставило вопрос о запрещении всех видов ядерного оружия — и опять тщетно.
Лишь полгода спустя американцы сумели построить и испытать на атолле Бикини бомбу подобной мощности.
А тем временем воинственный пыл за океаном сменился истерическим страхом ядерных бомбежек. Милитаристы всеми средствами запугивали людей, трубя о мнимой опасности советского нападения и, по существу, преследуя единственную цель: оправдать новую гонку атомных вооружений.
Чего только не навыдумывали в ту пору понапрасну испугавшиеся американцы! Заговорили о рассредоточении промышленности, чтобы сделать менее уязвимыми крупные города, об эвакуации городского населения. «В этом коллективном психозе, — вспоминает французский журналист Клод Морган, — было много такого, что вызывает смех. Управление массовой противовоздушной обороны разослало однажды циркуляр, в котором городским жителям рекомендовалось: «В случае нападения запритесь в вашу автомашину, закройте наглухо все окна — она пока ваше лучшее убежище».
Разумеется, запертая машина представлялась временной мерой спасения от несуществующей угрозы. В качества более существенных мер вполне серьезно обсуждались проекты перестройки городов — например, так, чтобы весь город был превращен в одну длиннющую улицу. Шли разговоры о переселении школ, заводов, больниц под землю. Придумали даже рычаги для опускания домов в вырытые под ними ямы!
ЛУЧИСТЫЙ ЯД
В 1957 году на острове Рождества в Тихом океане испытывали свою первую водородную бомбу англичане. Издали с наблюдательных позиций было видно, как гигантский взрыв озарил небо ослепительным пламенем, поднял из океана столб раскаленного пара, который с огромной скоростью раздвинулся вширь и ввысь и повис над водой тяжелым грибовидным облаком. Некоторые из читателей, вероятно, помнят эту картину: ее киносъемка была включена в один из выпусков кинохроники.
А потом на экране появились другие кадры.
Японский город. Сотни людей, обеспокоенных, сутулящихся, с поникшими головами и втянутыми плечами, спешат по улицам, прикрывшись невиданно большими зонтами из плотной ткани. Забрызгали редкие капли дождя — и еще быстрей задвигался этот встревоженный людской муравейник.
Что за тревога, в чем ее причины?
Первого марта 1954 года японская рыболовная шхуна «Фукуруи Мару» вела обычный промысел в Тихом океане. Рыбаки даже не знали, что в ста пятидесяти километрах от них—на атолле Бикини — американцы только что испытали мощную водородную бомбу. Шхуна шла далеко за пределами «периметра безопасности», указанного американскими властями.
И вот пошел дождь — обычный дождь, на который никто не обратил внимания. А две недели спустя, когда шхуна вернулась в родной порт, члены ее экипажа почувствовали недомогание. Врач увидел на их теле какое-то покраснение, подобное ожогу рентгеновскими лучами. Еще через несколько дней у людей оказался пораженным костный мозг. Страшная болезнь, которую теперь называют лучевой, быстро прогрессировала.
Мирные японские рыбаки —не единственные жертвы испытаний термоядерного оружия. От бесцеремонных американских экспериментов с этим страшным носителем смерти пострадали также многие жители Маршальских островов, расположенных недалеко от района взрывов.
По всем странам тогда прокатилась волна народного возмущения. Всемирный Совет Мира опубликовал Декларацию с новым призывом запретить атомные и водородные бомбы, остановить опыты, угрожающие жизни людей. Ведь еще со времен Хиросимы были известны тяжелые последствия радиоактивного заражения.
А что было потом? Потом появились сообщения о том, что нашлись за рубежом изобретатели, додумавшиеся... усилить вредоносную радиоактивность термоядерного оружия. В оболочки бомб они предложили вводить кобальт, стронций, цинк — вещества, которые под воздействием нейтронов приобретают громадную искусственную радиоактивность. Взорвется такая бомба — и выпустит из себя невидимый лучистый яд, яд, который отравит воздух, воду, почву, сделает окружающую местность на несколько лет непригодной для жизни.
Вредоносные последствия взрывов сказываются не только вблизи катастрофы.
Как явствует из многочисленных исследований, с каждым новым испытанием атомного и водородного оружия весь атмосферный воздух загрязняется губительными радиоактивными атомами. Попадая в воду, они отравляют рыбу. Осаждаясь на земной поверхности, они бесчисленными путями проникают в растения, в организмы животных и человека, вызывая заболевания крови и костной ткани.
Радиоактивное излучение способно так искалечить клеточку, дающую начало новому живому существу, что оно рождается порой чудовищным уродцем. Сегодня нам еще неизвестна во всей полноте та угроза будущим поколениям человечества, которая нависла после Хиросимы и непрерывно нарастает с каждым новым ядерным взрывом— пусть даже экспериментальным.
Вот что несут с собой испытания ядерного оружия. И «очистить» его, как об этом твердят за океаном, невозможно. Радиоактивное заражение вызывается одним присутствием нейтронов, без которых практически не обходится ни один ядерный взрыв. Эти коварные частицы самые обычные спокойные атомы превращают в радиоактивные.
ЗЕМЛЯ БУДЕТ ЧИСТОЙ!
Люди, которым дороги судьбы человечества, бьют в набат: нельзя больше ждать, откладывать, тянуть с решением жизненно важной проблемы спасения Земли от атомной угрозы. Давно пора добиться запрета применения атомных и водородных бомб, достичь безоговорочного соглашения о повсеместном прекращении на вечные времена испытаний ядерного оружия.
Правительство СССР, выдвинувшее предложения об этом, твердо стремится к их осуществлению. Нет никаких оправданий упорному нежеланию руководителей капиталистических держав внять голосу добра и разума. Нет никаких объективных причин, мешающих пойти навстречу велению совести народов.
Все помнят, как весной 1958 года Советский Союз в одностороннем порядке прекратил ядерные испытания. Эта гуманная инициатива не была поддержана. США ответили новой серией атомных взрывов, совершив их более 50. И наша страна вынуждена была вновь начать испытания. Раз ядерное оружие совершенствовалось за рубежом, его пришлось совершенствовать и у нас, а без испытаний это делать невозможно, как: немыслимо создавать новые самолеты, не испытывая их в полете.
Летом 1958 года в Женеве состоялось авторитетное международное совещание экспертов-ученых, которые пришли к единодушному заключению о том, что контроль за выполнением соглашения о прекращении ядерных взрывов может быть организован вполне надежно. Наука способна на огромных расстояниях зарегистрировать любой ядерный взрыв, в какой бы точке земного шара он ни был совершен.
В конце 1958 года в Женеве начались международные переговоры о прекращении ядерных испытаний. И снова западные страны стали на путь проволочек.
«Выдвигая заведомо неприемлемые предложения, — говорил на Внеочередном XXI съезде партии тов. Н. С. Хрущев, — наши партнеры по переговорам в Женеве, очевидно, хотят спустить на тормозах решение этого вопроса... Что же касается Советского Союза, то хочу еще раз подтвердить наше желание добиться соглашения о прекращении ядерных испытаний как можно скорее. Договор по этому вопросу, основанный на разумных условиях, обеспечивающий нужный контроль над взрывами, мы готовы подписать в любое время».
Мы хотим верить, что недалек день, когда договоренность о повсеместном прекращении экспериментальных ядерных взрывов на вечные времена будет достигнута, что логическим продолжением этого станет полный запрет производства и применения атомного и водородного оружия. Другой дороги для человечества нет.
Наши дети, внуки и правнуки получат в наследство от нас чистую Землю, планету, не отравленную радиоактивным ядом.
Но это не значит, что они не станут пользоваться энергией искусственного солнца.
Термоядерную могучую силу они заставят служить энергетике. И уже сегодня видны ростки этого величественного будущего.