Даже там, где, казалось бы, безраздельно царит хаос, существуют закономерности. Нейтроны и ядра — не исключение.

…Руды урана выглядят очень красиво (рис. 3.1). Ядро урана содержит 92 положительно заряженных протона, как и все тяжелые металлы, он вреден для человека. К тому же уран очень медленно распадается, испуская альфа-частицы (ядра гелия). Пробег их в конденсированных веществах — десятки микрон и, если залить кусок урана прозрачным компаундом, получается вполне безопасный сувенир. Кроме протонов, ядро урана включает и нейтроны, число которых может быть различным: в природном уране большинство ядер содержат по 146 нейтронов и лишь 0,7 % — по 143 (ядра с другим числом нейтронов в естественных условиях чрезвычайно редки). Ядра с равными количествами протонов, но различными — нейтронов, называют изотопами. Ядерные свойства изотопов, как правило, различаются очень существенно , а вот химические — идентичны и разделить изотопы химическими методами нельзя, но различие в массах позволяет сделать это физическими методами.

…Припомним попытки очистить запачканные штаны или юбку. Использование бензина или другого растворителя часто приводит к тому, что после его высыхания на светлой материи вместо компактного пятна остается отчетливо различимый, расплывшийся круг (а то — и несколько, концентрических).

Рис. 3.1

Урановые руды, слева направо: друза кристаллов желтого отунита, гуммит и смолка. Обычно они содержат менее процента урана

Все наверняка слышали о броуновском, хаотическом движении молекул, а многие — о том, что при данной температуре скорость движения молекулы тем выше, чем меньше ее масса . Если растворитель испаряется достаточно интенсивно, он служит «фотофинишем» — фиксирует результат гонки молекул. Возьмите лупу и рассмотрите на ваших изгаженных штанах (хорошо, если они белые) результат этого забега. Произошло вот что: раствор, благодаря капиллярным явлениям, просачивался между ворсинками материи. Стенки этих тонких зазоров «отражали» молекулы, их движение становилось менее хаотичным, приобретало преимущественное направление — вперед, вдоль зазора. Растворенные загрязнения вынуждены были пройти довольно большие расстояния по таким узкостям, легкие компоненты при этом опередили тяжелые, а испарение растворителя законсервировало распределение. Это явление называют хроматографией. Его можно наблюдать на фильтровальной бумаге, сначала капнув растворитель с загрязнениями, а потом — добавляя по каплям в центр пятна чистый растворитель (рис. 3.2). Когда бумага высохнет, ее можно по концентрическим окружностям, определяющим границы разделенных зон, разрезать, став обладателем обогащенных различными компонентами кусочков…

Рис. 3.2

Разделение методом хроматографии на промокательной бумаге синих чернил марки «Радуга-2»:

а) на бумагу капнули чернила, растворителя в них недостаточно, он быстро испарился, заметного разделения нет;

б) в центр чернильного пятна шприцем добавили растворителя (воды), разделение началось;

в) дальнейшее добавление воды привело к тому, что самая быстрая (зеленоватая) компонента настолько опередила другие, что между ней и компонентой с промежуточной скоростью диффузии образовался разрыв (светлая область, в которой, вероятно, присутствует в основном растворитель). Совсем уж «медленная» компонента занимает область в центре хроматограммы, более темную, чем остальные

В процессе разделения уранов есть много общего с хроматографией. Сначала их природную смесь переводят в газообразное состояние, соединяя с фтором, потом — прокачивают через бесчисленные пористые перегородки, так что молекулы гексафторида более легкого изотопа постепенно опережают тяжелые. Обогащенный легким изотопом газ собирают и выделяют из него металл. Разделение идет медленно, потому что массы (235 и 238 единиц), а значит, и скорости теплового движения этих изотопов различаются незначительно.

Более эффективен процесс разделения газообразных изотопов урана в центрифугах (рис. 3.3), работа которых напоминает отжимание белья в стиральных машинах, но автор воздержится от описания демонстрационного опыта, поскольку при этом возможен выход из строя ценного в любой семье аппарата. Да, к тому же, и метод газовой диффузии применяется до сих пор.

Заводы, где из природного урана извлекают легкий изотоп, занимают площади в многие квадратные километры. Миллиарды долларов расходуются, чтобы разделить «близнецов», неотличимых ни по внешнему виду, ни химическим анализом. Но их ядерные «характеры» — совершенно разные.

Рис. 3.3

Слева вверху: уран — серебристый на свежем изломе металл, который на воздухе сначала покрывается налетом цвета спелой сливы, а затем и вовсе чернеет. Ниже: центрифуга, предназначенная для разделения газообразных гексафторидов урана. Справа: цех центрифуг на заводе под Екатеринбургом. Желающие могут прикинуть, через сколько центрифуг (ступеней разделения) проходят газы, пока будет выделен достаточно «облегченный» гексафторид. Из разделенных газов опять получают металлические ураны: «оружейный» и «отвальный»

Процесс деления U238 — «платный»: прилетающий извне нейтрон должен «принести» с собой энергию более МэВа. A U235 «бескорыстен»: для возбуждения и последующего распада от пришедшего нейтрона ничего не требуется, вполне достаточно его энергии связи в ядре (рис. 3.4). При попадании нейтрона в способное к делению ядро, образуется неустойчивый «компаунд», но очень быстро (через 10–23–10–22 секунды) такое ядро разваливается на два осколка, неравных по массе и испускающих новые нейтроны (по 2–3 в каждом акте деления, процесс этот вероятностный), и, благодаря им, со временем может «размножаться» число делящихся ядер — эта реакция называется цепной. В U235 цепь развивается, а кинетическая энергия осколков деления на много порядков превышает выход энергии при любом акте химической реакции, в которой состав ядер не меняется.

Рис. 3.4

В ядерной физике оказалась весьма плодотворной модель «жидкой капли», в соответствии с которой действие внутриядерных сил приводит к явлению, напоминающему поверхностное натяжение. Возбужденное попаданием нейтрона в U235 компаунд-ядро U236 не разваливается сразу, в нем сначала образуется перетяжка (верхний рисунок), а затем происходит деление на осколки, как правило, неравной массы. Процесс этот — вероятностный, а пример показывает, что делящаяся в первом поколении, растянувшаяся «капля» вот-вот распадется на ядра бария и криптона. Из образовавшихся после распада трех мгновенных нейтронов деления один (в центре) «промахнулся», а два других — положили начало второму поколению, с образованием пар цезия и рубидия, ксенона и стронция. На графике — сечения реакции деления U235 на нейтронах разных энергий. Вероятность того, что медленный нейтрон вызовет деление, на порядки превышает ту же вероятность для быстрого нейтрона

Продукты деления нестабильны и еще долго «приходят в себя», испуская излучения самых различных видов, в том числе — те же нейтроны. Короткоживущими осколками нейтроны испускаются спустя 10-6—10-14 секунды после развала компаунд-ядра и такие нейтроны называют мгновенными. Но некоторые нейтроны испускаются через вполне ощутимое человеком время (до десятков секунд). Эти нейтроны называют запаздывающими, доля их по сравнению с мгновенными мала (менее процента).

Свободные нейтроны активно взаимодействуют с любыми ядрами, причем весьма разнообразно. Вероятность взаимодействия описывают «сечениями», измеряемыми «барнами» (барн равен 10-24 см2), уподобляя то или иное ядро мишени соответствующей площади для летящего нейтрона. Одно и то же ядро может представлять различной площади мишень для разных сценариев взаимодействия: например отскок нейтрона от ядра может быть намного более вероятен, чем его захват ядром с испусканием гамма кванта. Таких сценариев очень много и по совокупности информации о них можно «узнать» то или иное ядро так же точно, как по отпечаткам пальцев — человека.

Образованные делением частицы при многочисленных столкновениях с окружающими атомами отдают им свою энергию, повышая, таким образом, температуру вещества. После того как в сборке с делящимся веществом появились нейтроны, мощность тепловыделения может возрастать или убывать, а может быть и постоянной. Параметры сборки, в которой число делений в единицу времени не растет, но и не уменьшается, называют критическими. Критичность сборки может поддерживаться и при большом, и при малом числе нейтронов, находящихся в ней в данный момент времени. В зависимости от того, больше или меньше это число, больше или меньше и мощность тепловыделения. Тепловую мощность увеличивают, либо «подкачивая» дополнительные нейтроны извне в критическую сборку, либо делая сборку сверхкритичной (тогда дополнительные нейтроны «поставляют» все более многочисленные «поколения» делящихся ядер).

Образующиеся при делении нейтроны часто пролетают мимо окружающих ядер, не вызывая повторного деления. Чем ближе нейтрон к свободной поверхности, тем больше у него шансов вылететь из делящегося материала и никогда не возвратиться обратно (подумайте, кто из суетящейся у обрыва толпы скорее других свалится в пропасть!). Форма сборки, сберегающей нейтроны в наибольшей мере — шар: для данной массы вещества он имеет минимальную поверхность. Ничем не окруженный (уединенный) шар из 94 %-ного U235 без полостей внутри становится критичным при массе в 49 кг и радиусе 85 мм. Если же сборка из такого же урана — цилиндр с длиной, равной диаметру, она становится критичной при массе в 52 кг, а для длинного цилиндра, с высотой восьмикратно превосходящей диаметр, эта масса превысит 100 кг .

Понятно, что внешнюю поверхность сборки можно уменьшить и увеличив плотность ее вещества, поэтому-то взрывное сжатие, не меняя количества делящегося материала, тем не менее, может переводить сборку из докритического состояния в сверхкритическое.

И, наконец, о роли энергии нейтронов. «Отскакивая» от ядер, нейтроны передают им часть своей энергии, тем большую, чем «легче» (ближе им по массе) ядра. Чем больше столкновений претерпевают нейтроны, тем более они «замедляются», и, наконец, приходят в тепловое равновесие с окружающим веществом («термализуются»). Скорость «тепловых» нейтронов — 2200 м/с, что соответствует энергии 0,025 эВ. Время термализации (миллисекунды) ощутимо человеком, но важно помнить, что за такое время быстрые нейтроны снижают свою энергию на много порядков, до «тепловых» значений; вразы же они теряют энергию всего за несколько столкновений, что займет доли пикосекунды! Нейтроны могут ускользнуть из замедлителя, захватываются его ядрами, но с уменьшением энергии их способность вступать в реакции существенно возрастает, поэтому нейтроны, которые «не потерялись», с лихвой компенсируют убыль численности.

Так, если шар делящегося вещества окружить замедлителем, многие нейтроны покинут замедлитель или будут поглощены в нем, но будут и такие, которые, потеряв свою энергию, вернутся в шар («отразятся») и с гораздо большей вероятностью вызовут акты деления (рис. 3.4). В процессе обмена нейтронами между замедлителем и делящимся веществом установится усредненная, пониженная в сравнении с той, с которой они рождаются, энергия нейтронов, вызывающих деление. Если шар окружить слоем бериллия толщиной 25 мм, то можно сэкономить 20 кг U235 и все равно достичь критического состояния сборки. Заплатить за такую экономию придется временем: каждое последующее поколение нейтронов, прежде чем вызвать деление, должно сначала замедлиться. Эта задержка уменьшает число поколений нейтронов, рождающихся в единицу времени, а значит, энерговыделение «затягивается». Чем меньше делящегося вещества в сборке, тем больше требуется замедлителя для развития в ней цепной реакции, а деление идет на все более низкоэнергетичных нейтронах. В предельном случае, когда критичность достигается только на совсем уж тепловых, например, в растворе солей урана в воде , масса сборок — сотни граммов, но раствор просто периодически вскипает. Выделяющиеся в объеме пузырьки пара уменьшают среднюю плотность делящегося вещества, и цепная реакция прекращается. Затем пузырьки, всплывая, покидают жидкость и вспышка делений повторяется. Можно, конечно, закупорить сосуд, и тогда пар высокого давления разорвет его. Это будет типичный тепловой взрыв, опасность которого заключается не в мощности, а в радиационных эффектах.

Вот как описан в книге Р. Юнга «Ярче тысячи солнц» закончившийся трагично эксперимент доктора Слотина, правда, не с ураном, а другим делящимся веществом — плутонием (рис. 3.5).

Рис. 3.5

Слева: приспособления для отливки заготовки заряда из плутония. Правее: так обращался с содержащей плутоний сборкой доктор Слотин (фотография взята из отчета комиссии, расследовавшей одну из первых в истории ядерных аварий). Снимок справа вверху дает представление о такой аварии. Сфотографирован образец плутония, правда, не оружейного, как в опыте Слотина, а изотопа с массовым числом 238. Различия в ядерных свойствах «плутониев» даже более велики, чем «уранов»: в Pu238 не может возникнуть цепная реакция деления, но другие самопроизвольные ядерные реакции протекают столь интенсивно, что металлический Pu238 всегда пребывает в раскаленном состоянии; оружейный Pu239 сравнительно малоактивен (хотя его температура и превышает комнатную на несколько градусов), зато — способен к цепной реакции, которая при определенных условиях может быть взрывной. В опыте Слотина она такой не стала, но Pu239 раскалился, став на несколько секунд похожим внешне на Pu238. Еще один «беспокойный» изотоп — Pu240 — испускает нейтроны спонтанно и на четыре порядка более интенсивно, чем «оружейный» собрат. Высокий «примесный» нейтронный фон не позволяет применять полученный в реакторе плутоний в зарядах ствольного типа (об этом — в конце главы)

«Задача состояла в том, чтобы достигнуть, но не превзойти критической точки самого начала цепной реакции, которую Слотин должен был немедленно прерывать, раздвигая полушария. Если бы он «проскочил» критическую точку или недостаточно быстро прервал начавшуюся реакцию в самом ее начале, то масса превзошла бы критическую величину и последовал бы ядерный взрыв…

…Неожиданно его отвертка соскользнула. Полушария сошлись слишком близко, и масса стала критичной. Мгновенно все помещение наполнилось ослепительным блеском. Слотин вместо того, чтобы укрыться и, возможно, спасти себя, рванул голыми руками оба полушария в разные стороны и прервал тем самым цепную реакцию».

Надеюсь, читателю очевидны «ляпы»: оказывается, человек в состоянии движениями рук прервать ядерный взрыв, а уж если таковой неминуем — может «укрыться» (уж не спрятавшись ли под стол?).

Авторам книги «Критические параметры систем с делящимися веществами и ядерная безопасность» удалось избежать безграмотного пафоса.

«Лос-Аламос, 1946 г. Случай неконтролируемой вспышки цепной реакции произошел на сборке, состоящей из плутониевой сферы, облицованной никелем толщиной 0,13 мм (плотность плутония равнялась 15,7 г/см3, общий вес — 6,2 кг), окружаемой бериллиевыми полуоболочками. Экспериментатор, регулируя зазор между полуоболочками отверткой, неожиданно выронил ее. Бериллиевые полуоболочки сомкнулись, что явилось причиной вспышки цепной реакции, в результате которой в сборке произошло 3 ·1015 делений. Физик, проводивший эксперимент, умер через девять дней в результате переоблучения дозой 900 рентген».

Оружейник-ядерщик, мельком взглянув на характеристики «сферы», скажет, не раздумывая: сборка была изготовлена для заряда, где одно поколение быстрых нейтронов сменяется другим, более многочисленным, за неимоверно короткое, неуловимое живыми существами время. Не будучи окружена замедлителем, «сфера» была подкритичной, безопасной. В присутствии замедлителя процесс, начавшись либо с нейтрона, рожденного в спонтанных реакциях всегда присутствующих в оружейном плутонии примесных ядер, либо — что менее вероятно — со случайно попавшего в сборку фонового нейтрона, далее происходил на частицах, каждое поколение которых долго замедлялось, и потому не был взрывным. Цепь делений угасла сама, когда сборка раскалилась, а значит — расширилась. Дальнейшие действия физика предотвратили два неприятных последствия: другую вспышку делений после остывания сборки и загрязнение всего окружающего плутонием, который, раскалившись, мог и сбросить с себя защитную оболочку из никеля .

Вероятно, целью опыта было выяснить, безопасно ли монтировать сборку в заряд, окружая при этом замедляющим нейтроны бериллием. Пошли на жутковатый эксперимент потому, что во все времена далеко не все, что необходимо для реализации новых идей, можно было рассчитать. Упоминание «ослепительного блеска» следует отнести на счет эмоциональной реакции свидетелей аварии. На самом деле, это было неяркое фиолетовое свечение ионизованного гамма квантами воздуха (обычно в такой ситуации ощущается и сильный запах озона).

Важный вывод, который следует из разобранных примеров: излюбленный журналистами параметр — критическая масса — сам по себе не характеризует способность к взрыву. Для одного и того же делящегося вещества критические массы могут отличаться на порядки (в зависимости от его формы, плотности, присутствия замедлителя), причем, даже если такая масса собрана и цепная реакция происходит, взрывной она бывает отнюдь не всегда.

Для некоторых — и весьма важных — задач необходимо избежать не только ядерного взрыва, но и «теплового эксцесса», подобного опыту доктора Слотина. В управляемых реакциях деления значительную роль играют нейтроны запаздывающие.

Рис. 3.6

В верхнем ряду слева — снимок макета ядерного реактора ВВЭР-1000. Активная зона состоит из стержней с обогащенным ураном и стержней с веществом, поглощающим нейтроны (последние служат для регулировки мощности). Стержни омываются водой, которая замедляет нейтроны и служит теплоносителем. Вода циркулирует в активной зоне под высоким давлением и нагреть ее без вскипания можно до значительно большей, чем сотня градусов, температуры, обеспечив тем самым эффективный теплоотвод. Очень горячая вода из активной зоны поступает в теплообменник, где отдает свою энергию и та преобразуется для дальнейшего потребления.

Уран в стержнях (называемых ТВЭЛами — тепловыделяющими элементами, показанными в центре) обогащен «двести тридцать пятым» изотопом на 5 или чуть более процентов, он значительно «беднее», чем оружейный. От реактора получают огромную энергию, но, кроме того, U238 из его топлива не идет «в отвал», а превращается нейтронами в другое делящееся вещество при протекании реакций:

U238 + n → U239 → Np239 → Pu239

Ядерные реакции, продуктом которых является Pu239, в основном заканчиваются через несколько недель после извлечения отработавших ТВЭЛов. Это время они выдерживаются в бассейнах с водой, а их гамма-излучение столь интенсивно, что возбуждает вторичное (черенковское) излучение синеватого цвета в водяной защите (справа). В «отсветивших» ТВЭЛах остается плутоний, который отличается от урана валентностью, что делает возможным его выделение химическими методами.

Выделение энергии при ядерной реакции происходит за счет массы: суммарная масса продуктов реакций меньше, чем ядер, в реакцию вступающих. Офицеры и матросы авианосца «Энтерпрайз» (нижний снимок) выстроилась на полетной палубе, образовав формулу Эйнштейна, связывающую убыль массы («т») реагентов при делении уранового топлива и выделяющуюся при этом энергию («Е»), которой ядерные реакторы обеспечивают их корабль («с» — скорость света). Цифра «40» означает, что все сорок лет службы корабля доказывают справедливость этой формулы. Перезарядка активных зон ядерной энергетической установки авианосца производится раз в три года и обеспечивает дальность плавания более чем в 300000 миль. «Энтерпрайз» вошел в состав ВМС США в 1961 г. и останется в строю до 2013 г. Полное водоизмещение авианосца — 93400 т

…В ядерном реакторе — таком, например, какой обеспечивает энергией огромный корабль (рис. 3.6), — тепловыделение регулируют, вдвигая или выдвигая из активной зоны (той же сборки с делящимся веществом) стержни, содержащие поглощающие нейтроны элементы (кадмий, бор). Но мгновенные нейтроны размножаются слишком быстро — настолько, что затруднительно контролировать рост мощности: скорость введения стержней в активную зону всего лишь на метр (примерно 10 % ее длины) должна быть порядка километров в секунду — немыслимая для механических устройств с их блоками и тросами величина. А при меньших скоростях введения стержней реактор развалится от перегрева. Так и случается при авариях, и все же существует интервал положений стержней, в котором реактор вполне управляем. В этом режиме прирост числа нейтронов (и мощности) происходит за счет запаздывающих нейтронов (мгновенные тоже, конечно, рождаются, но каждое их последующее поколение увеличивается только на количество, соответствующее размножению запаздывающих). Реактор «вынужден ждать», пока долгоживущие осколки выпустят свои нейтроны, и не «идет в разгон» а набирает мощность медленно (проценты в секунду) — так, что прирост ее можно в нужный момент остановить, даже при ручном управлении.

…Роль нейтронов в ядерных реакциях и их практическом применении настолько важна, что очевидна необходимость, не «пережевывая» уже изложенное, закрепить у читателя представления о замедлении и взаимодействии этих частиц с ядрами. Полезно будет разобраться в опыте, проведенном автором в годы работы молодым специалистом в НИИ авиационной автоматики. Ускорительный источник — нейтронный генератор — далее будет описан подробнее, а пока важно лишь то, что формировал этот генератор субмикросекундной (т. е. много меньшей, чем время термализации) длительности поток нейтронов одинаковой (14 МэВ) энергии.

Если в замедлитель «впрыснуть» такие нейтроны, то они начнут «разбегаться»: случайное сочетание углов рассеяния при столкновениях приведет к тому, что найдутся частицы, двигающиеся в самых разных направлениях. Те же случайные факторы приведут и к разбросу энергий: в каждый данный момент времени будут наличествовать как нейтроны больших, так и меньших энергий.

…Идея пришла неожиданно. Сопоставив длительность формируемого нейтронного импульса и время замедления нейтронов (миллисекунды), я понял, что если окружить генератор замедлителем определенной толщины и сформировать импульс, то из замедлителя сначала выйдут нейтроны, испытавшие малое число столкновений, а значит — довольно высокоэнергетичные, потом — «потолкавшиеся подольше», подрастерявшие свою энергию, и уж затем — тепловые. Если для визуализации изображения применить электроннооптический преобразователь (ЭОП), то, запуская его с определенной задержкой по отношению к началу нейтронного импульса, можно менять и энергию частиц, используемых для контроля. Это сулило прямо-таки революционное расширение возможностей нейтронографии: определив ход изменения яркости свечения изображений различных деталей «просвечиваемого» объекта в зависимости от задержки (энергии нейтронов), можно идентифицировать вещество, из которого они изготовлены, потому что яркость определяется сечением взаимодействия нейтронов (рис. 3.7), которое для каждого элемента весьма индивидуально зависит от их энергии. Появлялась и возможность проявления деталей из легких элементов — задача, непосильная методу рентгеновского контроля! Можно было бы получать и цветные нейтронограммы! Нейтроны, конечно, цвета не имеют, но допустимо «присвоить» им различные, зависящие от энергий цвета: например, устанавливая задержку, соответствующую контролю на нейтронах промежуточных энергий — задавать желтый цвет изображения (густота цвета будет зависеть от пропускания нейтронов той или иной деталью). Другим величинам задержек можно поставить в соответствие красные, синие и прочие цвета, так что итоговое изображение, составленное из наложения частных, выглядело бы весьма живописно.

Рис. 3.7

Сечения взаимодействия некоторых ядер с быстрыми (МэВ-ных энергий) нейтронами. На ординатах каждого графика даны сечения в барнах. Для низко-энергетичных нейтронов различия еще более заметны и характеризуются резонансами — скачками сечений (иногда — в пределах более трех порядков).

Подобные резонансы для нейтронов с энергиями менее 0,1 эВ можно наблюдать и для реакции деления (см. рис. 3.4)

Конвертер (преобразователь нейтронного излучения в световое) изготовили, смешав бор, сульфид цинка и «связав» смесь полиэтиленом. При захвате нейтронов ядрами бора получались альфа-частицы, которые и вызывали вспышки света в сульфиде цинка.

Вскоре начались плановые испытания генераторов на полный ресурс. «Гоняя» генераторы, попутно облучали патрон. Результаты не радовали: на экране ЭОПа виделись лишь отдельные вспышки. Чтобы не подвергать риску быть экспроприированным фотоаппарат, срочно изготовили из фанеры кассету, прижимавшую к экрану кусок аэрофотопленки. Облучение длилось не минуту, не час, а неделю, но результат был получен: пленки, экспонированные при задержке запуска ЭОПа и без нее, заметно отличались, что свидетельствовало об изменении средней энергии нейтронов, на которых велся контроль (рис. 3.8)! Низкоэнергетичные нейтроны позволили обнаружить и порох, что было недоступно для нейтронов быстрых, а уж тем более — для рентгена. Неважно, что изображения были получены после недельного коллекционирования отдельных вспышек! Неважно, что компоненты конвертера оказались смешанными явно неравномерно! Главное — работал принцип! А если так, то, применив более мощный источник нейтронов (например — импульсный реактор), можно было, лишь «просветив» предмет снаружи, узнать не только его устройство, но и изотопный состав любой его детали по выбору: достаточно было укрепить на ее изображении фотоэлемент и получить зависимость его показаний от величины задержки запуска ЭОПа (а значит — и от энергий нейтронов). Ясно, что тут требовались сложные расчеты эффективности конвертера для нейтронов разных энергий, экранирования одного материала другим, но все это было под силу компьютерам, только входившим тогда в обиход научных учреждений…

Рис. 3.8

Нейтронограммы патрона, полученные на нейтронах разных энергий (при задержке запуска электронно-оптического преобразователя относительно нейтронного импульса и без нее). На верхней нейтронограмме, полученной без задержки запуска (на быстрых нейтронах), — различимы только металлические детали. Медленные нейтроны дают возможность обнаружить и заряд пороха, состоящего их «легких» элементов (азота, углерода, водорода, кислорода)

… В НИИ авиационной автоматики (НИИАА, позднее — ВНИИА) автор попал по распределению — для выполнения дипломной работы. Чтобы понять принципы действия «авиационной автоматики», вернемся к нашим сборкам.

Ранее упоминавшийся U235 ключевую роль во многих областях уступил плутонию 239, ядро которого при делении испускает в среднем 2,895 нейтрона— больше, чем U235 (2,452). К тому же в плутонии ниже сечения нейтронных реакций, не вызывающих деления.

Плутоний многолик: в разных интервалах температур он может существовать в фазах числом в полдюжины, с плотностями от 14,7 до 19,5 г/см3. «Тяжелый» плутоний предпочтителен во многих отношениях, за исключением одного: в этой (альфа) фазе он очень хрупок. Поэтому легирующей присадкой фиксируют дельта фазу , проигрывая в плотности чуть более 20 %, но получая пластичный и хорошо обрабатываемый металл. Уединенный шар Pu239 становится критичным при почти втрое меньшей массе, чем шар U235, а главное — при меньшем радиусе, что очень важно, поскольку позволяет снизить габариты критической сборки.

Впрочем, «двести тридцать третий» изотоп урана позволяет достичь критичности при массе сборок меньшей, чем в случае плутония, правда, ненамного. И получают его при облучении нейтронами тория, которого в земной коре содержится втрое больше, чем урана. Но U233 не вытеснил плутоний: уж очень интенсивно испускает гамма кванты сопутствующий ему изотоп с массовым числом 232. Брать в руки U233 — «чревато».

Известны и другие делящиеся изотопы. В 60-х годах из них грозились сделать «атомные пули», но когда их действительно выделили в осязаемых количествах и исследовали, оказалось, что «оружейные» их преимущества сомнительны, а стоимость — умопомрачительна .

…От пуль «страшной разрушительной силы» пришлось защищаться и автору — в 90-х годах, на заседании комиссии, созданной для рассмотрения изобретения, связанного, правда, не с делением, а с применением так называемого «холодного синтеза», о котором тогда верещали газетные заголовки. Синтезом называют процесс слияния легких ядер. О настоящем, протекающем при огромных температурах и сопровождаемом выделением значительной энергии, синтезе речь впереди, а изобретение касалось «холодного», якобы возможного при температурах комнатных: изобретатели обещали «стреляя из пулемета, поливать противника стамиллиметровыми снарядами».

«Холодный синтез» считало шарлатанством большинство авторитетов в области ядерной физики, но к их мнению в подобных ситуациях надо относиться с осторожностью, потому что человеческая психика устроена так, что вторжение на свою территорию, будь то квартира или возделываемое поле — воспринимается с крайним неудовольствием. Правда, наука не принадлежит кому-либо лично, но это унылое утверждение верно лишь формально, а на самом деле — парадигма «Земля принадлежит тем, кто ее обрабатывает» сидит одинаково крепко как под крестьянским треухом, так и (пусть и в слегка отредактированном виде) под академической шапочкой.

Теоретики обычно стремятся оценить осуществимость предложения, опираясь на известные законы, но дело в том, что и верные законы могут «работать» по-разному, в зависимости от формулировки задачи. И потом: даже если и задача сформулирована и все преобразования проделаны безупречно — как быть с численными значениями величин, от которых зависит ответ «да, возможно» или «нет, невозможно»? Если все они точно известны — есть ли в предложении новизна? А если их приходится выбирать, руководствуясь интуицией, вряд ли такой метод отличается от того, сущность которого можно сформулировать как: «Рожа мне его не нравится…» или: «С такими ногами, девушка, в стриптизерки надо пойти, а не по комиссиям шляться…»

Автор прикинул, противоречит или нет рассматривавшееся предложение ранее известным, проверенным фактам. Доказательства, представленные изобретателями, при этом во внимание, конечно, не принимались: на столе лежали броне плиты с отверстиями, в которые можно было просунуть кулак, но ведь такой результат можно получить и не от «пуль холодного синтеза», а просто прилепив к плите кусок пластита и приладив к нему детонатор…

В обеденный перерыв пришлось съездить домой за книгой Глесстона «Действие ядерного оружия», а после перерыва — попросить специалистов по ядерным реакциям отдохнуть и задать изобретателям вопросы, проверяя, правильно ли занесены в протокол ответы на них.

В: Вы утверждаете, что источником энергии у вас является синтез, неважно — «холодный» или «горячий»?

О: Да.

В: Согласны ли вы, что в каждом акте синтеза выделяется свободный нейтрон?

О: Да.

В: Верно ли, что энерговыделение при взрыве вашего устройства эквивалентно взрыву нескольких килограммов ВВ?

О: Да.

В: У меня в руках книга Глесстона, там приведены данные об энергии, выделяющейся в акте синтеза— 17 Мэв, что соответствует 17 Мэв, что соответствует 2,7x10-12 Дж, вы согласны?

О: Да.

В: А где лично вы находились при проведении опытов?

О: В блиндаже, метрах в десяти. А какое это имеет значение?

Имело это такое значение, что в каждом из опытов должно было выделиться по 1019–1020 нейтронов: достаточно было поделить заявленное значение энерговыделения в опыте на энерговыделение в одном акте синтеза, чтобы в том убедиться. В десяти метрах от смертельной дозы нейтронов не мог спасти ни один блиндаж.

Все стали мусолить книгу, раздалось неуверенное беканье изобретателей, что, может, у них и «не выделялись нейтроны», на что последовал заготовленный ответ: «Тогда вам надо не размениваться на прикладные мелочи, а сначала заявить об открытии совершенно нового класса ядерных реакций». Далее диалог продолжался вполне предсказуемо.

— Мы не намерены вступать в споры об открытии, есть эффект — и всё!

— Тогда следует продемонстрировать на полигоне, как и чем проделываются дырки в бронеплитах, а не затевать дискуссии о так называемом холодном синтезе…

Конечно, на этом активность первопроходцев не иссякла, впоследствии до автора доходили отголоски скандалов на эту тему, но на заседания комиссий его больше не приглашали.

Механические поражения в результате взрывных эффектов ядерных реакций начинают превалировать над радиационными, если энерговыделение в сборке превысит несколько тераджоулей (что соответствует примерно килотонне тротилового эквивалента) . Если бы даже «атомные пули» и были созданы, то такое мини-оружие по всем меркам было бы ядерным и после его применения остались бы неоспоримые улики: продукты реакций и наведенная нейтронами радиоактивность, а это дало бы противнику право ответить на «пулеметные» экзерциции полноценным ядерным ударом…

…Итак, поверхность сборки (рис. 3.9а), содержащей плутоний («черная сердцевина»), искусственно увеличивают, выполняя ее в форме шарового слоя (полой внутри) и заведомо подкритичной, даже — и для тепловых нейтронов, даже — и после окружения ее замедлителем (слой желтоватого цвета). Вокруг сборки из очень точно пригнанных блоков взрывчатки монтируют заряд (оранжевого цвета), также образующий шаровой слой. Читатель и сам догадывается, для чего нужен взрыв: чтобы рвать, метать, деформировать. Но чтобы сберечь нейтроны, надо и при взрыве хоть и уменьшить радиус сборки, но сохранить ее благородную форму шара, для чего подорвать слой взрывчатого вещества одновременно по всей его внешней поверхности, обжав сборку равномерно со всех сторон. Для этого служит детонационная разводка из поликарбоната — также в форме шарового слоя, плотно прилегающего к заряду взрывчатки.

…Предположим, у нас есть всего один детонатор, но кроме него — взрывчатка, по консистенции напоминающая пластилин, причем скорость ее детонации очень стабильна. Попробуем сначала одновременно «развести» детонацию только в две точки. Сначала просверлим в нужных местах два отверстия. Далее, взяв циркуль и, поочередно помещая его ногу в отверстия, произвольным, но одинаковым радиусом сделаем две засечки. Процарапаем или отфрезеруем (но на небольшую, меньшую, чем толщина разводки глубину) две прямые канавки, ведущие от отверстий к точке пересечения засечек. Плотно забьем и канавки и отверстия взрывчатым «пластилином», а в точке пересечения канавок установим наш единственный детонатор. Когда он сработает, детонация пробежит по канавкам абсолютно равные расстояния, а поскольку скорость ее высокостабильна — в один и тот же момент времени достигнет отверстий. В отверстия также забит взрывчатый «пластилин», в отличие от канавок, находящийся в контакте с основным зарядом, поэтому его детонация «заведет» и основной заряд — одновременно и в двух требуемых точках.

Рис. 3.9

Анимация: перевод сборки в сверхкритическое состояние при имплозии. Справа — «система многоточечного инициирования»: тонкая полоска целлулоида с обернутой вокруг нее нихромовой проволокой, взятой из «сгоревшего» паяльника. Эта полоска укладывается по периферии «заряда» и при подаче тока воспламеняет инициирует реакцию в бихромате по внешней поверхности

Для инициирования в трех точках задача усложнится. Вспоминаем планиметрию (правда, у нас поверхность не плоская, а сферическая, но — пойдем на такое упрощение): через три точки можно провести окружность одного-единственного радиуса (в центр ее и поместим детонатор), делать засечки произвольным радиусом уже нельзя. Для четырех точек — следующая ступень усложнения: одну из них (ближайшую к детонатору) придется соединять с детонатором не прямой, а ломаной канавкой, чтобы обеспечить равное с остальными тремя время пробега детонации.

Рис. 3.10

Слева — элемент детонационной разводки. Справа — детонационная линза, состоящая из взрывчатых веществ с разной скоростью детонации (у внешнего слоя она выше). Форма зарядов подобрана так, что если инициировать этот конус на вершине, то к его основанию придет детонационная волна сферической формы

А если точек — несколько десятков, да еще они должны равномерно покрывать всю сферическую поверхность заряда? Такая задача решается с применением методов геометрии Римана. Элемент разводки выглядит как на рис. 3.10, и не на всяком станке, даже — с числовым программным управлением, его можно изготовить, зато применение разводки позволило существенно уменьшить диаметры зарядов, по сравнению с первыми образцами, в которых для тех же целей использовались детонационные линзы. Кроме того, для заряда с разводкой необходимы всего несколько электродетонаторов в специальных, плоских розетках (рис. 3.11), в то время как для каждого «линзового» заряда их требуются десятки (рис. 3.12).

Рис. 3.11

Детали боевого блока: носовая часть и розетки электродетонаторов

…Как-то автору потребовалось сформировать сходящуюся к оси цилиндрическую волну. Конечно, восемь использованных им электродетонаторов не были «товарами народного потребления» из тех, что используют в забоях и штреках. Все восемь были соединены последовательно, но, несмотря на то, что запускающий их импульс максимально форсировали, данные скоростной съемки показали, что они не сработали одновременно (рис. 3.13). Для устройства автора такое катастрофой не явилось: исследуемое явление не было очень уж чувствительно к симметрии сжатия. Ядерный заряд в аналогичной ситуации слегка «недодал» бы энерговыделения: отклонение формы сборки от шаровой увеличило бы потери нейтронов.

Рис. 3.12

Макет, предназначенный для демонстрации экскурсантам принципа имплозии, оснащен несколькими десятками «детонаторов». Натурный заряд такого типа требует значительно большего энергообеспечения системы инициирования и менее надежен по сравнению с устройством, в котором используется многоточечная детонационная разводка

Первые «атомные» электродетонаторы срабатывали от накаливания током тончайшей проволочки: от нее воспламенялась, а затем детонировало инициирующее ВВ, передавая детонацию бризантному. Была до тонкостей «вылизана» технология изготовления таких детонаторов, и все равно готовые изделия «калибровали», выбирая те, которые минимально отличались друг от друга по параметрам. Такие образцы объединяли в «боекомплект» и хранили в специальных опломбированных контейнерах. Потом от детонаторов с мостиком накаливания отказались по соображениям безопасности: из-за наличия инициирующего ВВ они могли сработать при нагревании, да и токовые импульсы от разного рода наводок могли привести к подрыву и — в самом безобидном случае — к рассеиванию плутония, каковое к приятным обстоятельствам никак не отнесешь. Поэтому перешли на «безопасные» детонаторы: в них нет инициирующего ВВ, а формирует в бризантном ВВ ударную волну, трансформирующуюся в детонационную, канал высоковольтного разряда. Понятно, что для срабатывания таких детонаторов нужно больше энергии, чем для мостиковых, но — безопасность превыше всего!

Рис. 3.13

Верхний ряд, снимки 1 и 2: цилиндрическая имплозия. Там, где детонационные волны сталкиваются, давление и температура значительно выше, поэтому области столкновений на снимках ярко светятся. Измерив по фотографии расстояние между центром точки инициирования и границей такой области и зная скорость детонации ВВ, можно определить, какое время прошло с момента инициирования до столкновения волн. Электродетонатор, находящийся в позиции, соответствующей положению часовой стрелки «полтретьего», сработал раньше других (примерно на 0,4 микросекунды): для этой точки инициирования упомянутое расстояние больше среднего значения. Начавшаяся раньше детонация «успела» расширить свой сектор за счет соседей и раньше «толкнула» находящийся в центре объект, нарушив симметрию сжатия. От этого опыта остался и «свидетель» — медный электрод (справа), на обратной поверхности которого, в местах столкновения детонационных волн, заметны откольные явления.

Такие же наглядные снимки сферической имплозии получить невозможно, поэтому внутри метаемого взрывом шарового слоя размещается «башня» с множеством контактных датчиков различной длины (нижний левый снимок). Сжимаемый имплозией шаровой слой последовательно замыкает эти датчики, что дает возможность, зарегистрировав моменты замыкания, определить элементы движения слоя. Левее — детонаторы, применявшиеся в ядерных зарядах: вверху — мостиковый, ниже — высоковольтные, не содержащие инициирующего ВВ. Справа — контейнер для боекомплекта

…Остается доделать всякую ерунду: завинтить крышки, подключить кабели, ведущие к розеткам электродетонаторов (рис. 3.14)… Впрочем, что значит — «ерунду»? Операции при сборке «авиационной автоматики» только одной категории — «ответственные»! Выполняются они «тройкой». Один громко, с внятной артикуляцией, зачитывает пункт инструкции: «Затянуть гайку, позиция… ключом позиция… с моментом…». Второй повторяет услышанное, берет поименованные в соответствующих позициях инструкции гайку и ключ, снабженный измерителем момента, «затягивает». Третий контролирует правильность зачитывания, повторения, соответствие «позиций» и показания измерителя момента. Потом все трое расписываются в соответствующей графе за проведенную операцию (одну из многих тысяч подобных), и каждый знает: в случае чего — «следствие, протокол, отпечатки пальцев…» Таинство производило сильное впечатление на тех, кому довелось быть его свидетелями, в том числе — на С. Королева, который позже внедрил аналогичный порядок и в космической отрасли.

Работа заряда начинается с момента, когда мощный высоковольтный импульс одновременно подрывает все детонаторы. Огоньки детонации с постоянной скоростью (около 8 км/с) разбегаются по канавкам, а пройдя их — ныряют в отверстия и одновременно во множестве точек «заводят» заряд (рис. 3.96). Далее следует сходящийся внутрь взрыв (рис. 3.9в), который сдавливает сборку давлением более миллиона атмосфер. Поверхность сборки уменьшается, в плутонии исчезает полость (рис. 3.9 г), а плотность его — увеличивается, сжимаемая сборка «проскакивает» критическое состояние на тепловых нейтронах и становится существенно сверхкритичной на нейтронах быстрых.

Рис. 3.14

Верхний и центральный ряды — иллюстрации процесса монтажа первого имплозивного заряда «Гаджет» (заимствованы из подлинной американской инструкции). 1 — детали из плутония; 2 — полоний-бериллиевый источник нейтронов; 3 — герметизирующая прокладка рифленого золота; 4 — капсула из урана-238; 5 — сегменты ВВ; 6 — элемент шарового слоя из алюминия. Конструкция ядерного заряда «Гаджета» иная, чем изображенная на анимации (рис. 3.9): в нем нет замедлителя нейтронов, вместо него плутониевый шар окружен слоями отвального урана и алюминия. Импеданс алюминия повыше, чем у продуктов детонации ВВ, поэтому после имплозии давление ударной волны в нем повышается (рис. 1.15). Оно повышается еще раз при переходе волны в уран, одна только плотность которого выше, чем у алюминия более чем в семь раз! Массивный шаровой слой отвального урана повышает также инерционность сборки, «давая» плутонию больше времени для деления (торцевые поверхности капсулы 4 — сферические, одного радиуса с этим слоем). Нижний ряд, слева: процесс монтажа. Снимок явно инсценирован, предназначен для публикации в журнале, логотип которого виден внизу. На самом деле, ядерный заряд монтируют не «на коленке», а на станке, позволяющем поворачивать изделие в двух плоскостях, обеспечивая свободный доступ к любому из элементов (правее)

… Не знаю, как решит читатель, по-моему — кинограмма рис. 3.9 выглядит довольно живописно. Но, как говаривал товарищ Семплеяров : «Разоблачение совершенно необходимо. Без этого ваши блестящие номера оставят тягостное впечатление. Зрительская масса требует объяснения!»

«Зрительская масса» наверняка догадалась, что сфотографирован не взрыв настоящего ядерного заряда. Но на кинограмме — вообще не взрыв, а анимация. Вместо взрывчатого вещества использован оранжевый порошок бихромата аммония (с его помощью детям демонстрируют «вулкан»), «Плутоний» сделан из подкрашенного черной тушью поролона, а «замедлитель» — из термореактивного кембрика, сжимающегося при нагревании. В отличие от детонации взрывчатки, реакция в бихромате идет медленно и можно рассмотреть (и сфотографировать самой обычной, даже «телефонной», камерой), как фронт реакции «сходится» к сборке. Существенная некорректность модели в том, что «плутониевая» сборка становится «сверхкритичной» при сжатии ее нагреваемым кембриком, а не «взрывчаткой».

Но все описанное и смоделированное — детонация заряда, перевод сборки в сверхкритическое состояние — еще не ядерный взрыв. Ядерный взрыв начинается, когда через период, определяемый ничтожным временем незначительного замедления быстрых нейтронов, каждый из нового, более многочисленного их поколения добавляет производимым им делением энергию в более чем две сотни МэВ в и без того распираемое чудовищным давлением вещество сборки. В масштабах происходящих явлений прочность даже самых лучших легированных сталей столь мизерна, что никому и в голову не приходит учитывать ее при расчетах динамики взрыва. Единственное, что не дает разлететься сборке — инерция : чтобы расширить плутониевый шар за десяток наносекунд всего на сантиметр, требуется придать веществу ускорение в десятки триллионов раз превышающее ускорения земного притяжения! В конце концов, вещество все же разлетается, прекращается деление, но не интересные события: энергия перераспределяется между тяжелыми, ионизованными осколками разделившихся ядер, другими испущенными при делении заряженными частицами, а также электрически нейтральными гамма квантами и нейтронами. Энергия продуктов реакций — порядка десятков и даже сотен МэВ, но только гамма кванты больших энергий и нейтроны имеют шансы избежать взаимодействия с веществом, из которого была сделана сборка и покинуть зарождающийся огненный шар ядерного взрыва. Заряженные же частицы быстро теряют энергию в актах столкновений и ионизаций. При этом испускается излучение, правда, уже не «жесткое» ядерное, а более «мягкое», с энергией на три порядка меньшей, но все же более чем достаточной, чтобы «выбить» у атомов электроны — не только с внешних оболочек, но и вообще все. Мешанина из «голых» ядер, «ободранных» с них электронов и излучения с плотностью в граммы на кубический сантиметр — все то, что было зарядом — приходит в некое подобие равновесия. Температура в совсем «молодом» огненном шаре (рис. 3.15а) — десятки миллионов градусов. Если шар захватывает сталь, она превращается в ветер .

Казалось бы, даже и «мягкое», но двигающееся с максимально возможной скоростью света излучение должно оставить далеко позади вещество, которое его породило, но это не так: в «холодном» воздухе пробег квантов кэвных энергий составляет сантиметры и двигаются они не по прямой, а при каждом взаимодействии переизлучаясь, меняя направление движения. Кванты ионизируют воздух, распространяются в нем как вишневый сок, вылитый в стакан с водой.

Рис. 3.15

При мощном ядерном взрыве ударную волну формирует расширяющаяся плазма нагретого радиационной диффузией воздуха; при взрыве малой мощности — то же делает «плазменный пузырь» из вещества, бывшего до взрыва зарядом (снимок «а», сделанный с выдержкой 10 не, в увеличенном по сравнению с остальными масштабе). Понятно, что возможен и промежуточный случай, когда эффективны оба механизма. «Усы», выступающие в нижней части — превращенные излучением в плазму тросы, поддерживавшие металлическую «этажерку», на которой был установлен заряд. Плотность ядер в конденсированном веществе (металле) тросов на много порядков больше, чем в окружающем воздухе, поэтому и плотность энергии, отдаваемой им распространяющимся излучением, выше. Эти взаимодействия сопровождаются высвечиванием разнообразных квантов. Используется накачка излучением и в рентгеновских лазерах). В дальнейшем рентгеновским излучением вокруг пузыря (он виден в центре снимка «б») из воздуха образуется полностью ионизованная плазма; затем плазменный пузырь распадается, а его остатки «подпирают» изнутри слой горячей плазмы («в»); далее эти остатки вырождаются в струи («г»), плазма огненного шара остывает, становится непрозрачной, но интенсивно излучает в видимой части спектра («д»); наконец — формируется ударная волна, а интенсивность излучения снижается. Подобраны наиболее наглядные снимки, полученные при различных испытательных взрывах

Такое называют радиационной диффузией. Тепловая энергия вещества пропорциональна четвертой степени его температуры, поэтому на этой стадии она «умещается» в небольшом объеме. «Молодой» огненный шар через несколько десятков наносекунд после завершения мощной вспышки делений имеет радиус три метра и температуру почти 8 млн. кельвинов. Но уже через 30 микросекунд его радиус составляет 18 метров, правда, температура падает — около миллиона градусов.

Шар пожирает пространство, а ионизованный воздух за его фронтом почти не двигается: диффундирующее излучение передать ему значительный импульс не может. Но оно накачивает в этот воздух огромную энергию, нагревая его и, когда энергия излучения иссякает, шар начинает расти за счет расширения горячей плазмы. К тому же изнутри шар распирает то, что раньше было зарядом. Полностью ионизованный воздух прозрачен, и на фотографиях можно увидеть (рис. 3.156) этот плазменный сгусток в центре. Расширяясь, подобно надуваемому пузырю, плазменная оболочка истончается. Ее, конечно, ничто не «надувает»: с внутренней стороны почти не остается вещества, все оно летит от центра. Через 30 микросекунд после взрыва скорость этого полета — более сотни километров в секунду, а гидродинамическое давление в веществе — более 150 тысяч атмосфер! Чересчур уж тонкой стать оболочке не суждено, она лопается, образуя «волдыри» (рис. 3.15в). Кстати, если все произошло на небольшой высоте, то плазма теряет форму шара, что видно из фотографий. Там, где вещество заряда ударяет в грунт, давление и температура умножаются по сравнению со значениями на «свободном» фронте. Такой удар способен поразить самые высокозащищенные цели, такие как шахты МБР.

Процесс захватывает новые слои воздуха, энергии на то, чтобы «ободрать» все электроны с атомов уже не хватает, уменьшается прозрачность фронта. Иссякает энергия ионизованного слоя и обрывков плазменного пузыря, они уже не в силах двигать перед собой огромную массу, вырождаются в струи (рис. 3.15 г) и заметно замедляются. Но то, что до взрыва было воздухом, движется, оторвавшись от шара, вбирая в себя все новые слои воздуха холодного — начинается образование ударной волны.

При отходе ударной волны от огненного шара, меняются характеристики излучающего слоя, и резко возрастает мощность излучения в оптической части спектра (так называемый «первый максимум»). При дальнейшем движении волны происходит сложная конкуренция процессов высвечивания и изменения прозрачности окружающего воздуха, приводящая к реализации и второго максимума, менее интенсивного, но значительно более длительного — настолько, что выход световой энергии больше, чем в первом максимуме.

Вблизи взрыва все окружающее испаряется, подальше — плавится, но и еще дальше, где тепловой поток уже недостаточен для плавления твердых тел, грунт, скалы, дома текут как жидкость под чудовищным, разрушающим все прочностные связи напором газа, раскаленного до нестерпимого для глаз сияния.

Рис. 3.16

«Постаревший» огненный шар превращается в облако радиоактивной пыли. Под местом взрыва произошло остекловывание песка, как это было и при первом испытании («Trinity Operation»). Образовавшийся новый минерал получил название «тринитит»

… Наконец, ударная волна уходит далеко от точки взрыва, где остается рыхлое и ослабевшее, но расширившееся во много раз облако (рис. 3.16) из конденсировавшихся, обратившихся в мельчайшую и очень радиоактивную пыль паров. Нет, не воды. Или в самом общем случае — не только воды, а того, что побывало плазмой заряда, рекомбинировало, и того, что в свой страшный час оказалось близко к месту, от которого следовало бы держаться как можно дальше. Облако начинает подниматься вверх. Оно остывает, меняя свой цвет, «надевает» белую шапку конденсировавшейся влаги, за ним тянется пыль с поверхности земли (рис. 3.17)…

Рис. 3.17

Испытание Encelade французского термоядерного заряда энерговыделением 440 кт. Атолл Муруроа, 12.06.1971

…Среди читателей попадаются настырные, проверяющие все с карандашом в руке. Автор сделал многое, чтобы осложнить им задачу: энергию в МэВах надо перевести в джоули, потом — в тротиловый эквивалент, вспомнить правила действий со степенями. Но все же может найтись самый настырный, который получит результат, далекий от тех десятков и сотен килотонн тротилового эквивалента, о которых он читал в газетах, и, издевательски улыбаясь, потребует объяснений. Далее возможен такой диалог:

— А со скольких нейтронов, по вашим расчетам, начинается цепная реакция?

— С одного.

— Посмотрим, что получится, если реакция в сборке начнется с миллионов нейтронов.

— У вас про миллионы не написано.

— А покажите, где у меня написано, что он — один?

Вообще-то ситуация, которую описал своим расчетом Настырный, возможна: если не сработает или сработает не вовремя источник нейтронов, что повлечет строгую ответственность тех, кто был причастен (а может — и не причастен) к такому безобразию.

Чтобы такой жалкий результат не опозорил самоотверженно трудившийся коллектив, в сверхкритическую сборку в нужную микросекунду надо «брызнуть» нейтронами. Именно — в нужную, а не когда попало.

…Процесс перевода сборки из до критического в сверхкритическое состояние происходит за десятки микросекунд: казалось бы — быстро, но иногда (правда — редко) оказывается, что медленно. Случайный фоновый нейтрон может вызвать цепь делений и в докритической сборке, правда, затухающую, не сопровождающуюся заметным выделением энергии. Но если сборка перейдет критическое состояние пока такая цепь еще не угасла, начнется размножение нейтронов. Вначале, пока деление идет на медленных нейтронах, имплозия будет «сильнее», но, по мере роста сверхкритичности, «в дело» будут вступать все более быстрые (а значит, скорее размножающиеся) нейтроны и деление преодолеет имплозию, «разбросав» сборку. Произойдет «хлопок» — пиррова победа деления: уровень энерговыделения будет на порядки более низким, чем тот, который мог бы быть достигнут. Так что и при безупречной работе заряда и его автоматики существует малая вероятность того, что полноценного ядерного взрыва не произойдет. А будет он таким, если при переводе сборки из докритического в сверхкритическое состояние в ее делящемся материале не будет нейтронов, а вот когда максимум сверхкритичности почти достигнут — их окажется там очень много.

В первых ядерных зарядах для этого использовали изотопные источники: полоний-210 в момент сжатия плутониевой сборки (и только тогда) соединялся с бериллием и своими альфа-частицами (ядрами гелия-4) вызывал нейтронную эмиссию:

Be 9 + He 4 → C 12 + n

Но все изотопные источники — слабоваты, а самый интенсивный из них, легендарный полоний — уж очень «скоропортящийся» (всего за 138 суток снижает свою активность вдвое), так что держать его в находящемся на хранении заряде было нельзя, приходилось монтировать «свежий» источник незадолго до боевого применения (рис. 3.14). Поэтому на смену изотопным пришли менее опасные (не излучающие в невключенном состоянии), а главное, более интенсивные ускорительные источники — нейтронные генераторы (рис. 3.18). За несколько микросекунд, которые длится формируемый таким источником импульс, «рождается» примерно столько же нейтронов, что и в мощном ядерном реакторе за такое же время.

«Сердце» генератора — вакуумная нейтронная трубка, в которой ускоряются ионы дейтерия (D) и бомбардируют мишень, насыщенную тритием (Т), в результате чего образуются нейтроны (п) и альфа-частицы:

D + Т → Не 4 + n + 17,6 МэВ

По составу частиц, и даже по энергетическому выходу эта реакция идентична синтезу — процессу слияния легких ядер. Синтезом происходящее в трубке в 50 годах считали многие, но позже выяснилось, что это реакция другого класса — «срыва». Когда разогнанный электрическим полем ион дейтерия попадает в ядро трития, то либо протон, либо нейтрон, из которых состоит дейтерий, «увязает» в ней. Если «увязает» протон, то нейтрон «отрывается» и становится свободным. Эти нейтроны разлетаются в разные стороны (в физике говорят: «пространственное распределение — изотропно»), «собрать» и направить их на сборку — сложно, да и особого смысла не имеет: трубка способна выдать столько нейтронов, что и при изотропном их распределении энергетические возможности сборки будут реализованы полностью.

Рис. 3.18

Верхний снимок — нейтронные генераторы, которыми комплектуются заряды W-76. Ниже слева — нейтронная трубка. В ее анодном узле 1, при приложении импульсного напряжения, происходит пробой 2 между анодом и поджигающим электродом. Изолятор между этими электродами — насыщенная дейтерием керамика (розового цвета), поэтому при разряде по ее поверхности образуется много ионов дейтерия, которые разлетаются внутри анодного узла, а затем и покидают его. Между анодным узлом и насыщенной тритием мишенью 3 (катодом), прикладывается напряжение более ста тысяч вольт. Выход ионов дейтерия из экранированной сеткой горловины анодного узла должен происходить в момент, когда это напряжение достигает максимума. Нейтронная трубка генерирует до десяти миллионов быстрых нейтронов на каждый джоуль ее энергообеспечения. Источник высокого напряжения — на нижнем левом снимке. Ток от аккумулятора преобразуется в переменный, а напряжение умножается до величины, обеспечивающей формирование ускоряющего ионы дейтерия импульса. Похожий умножитель можно видеть и в числе деталей разобранной авиабомбы В-61, на рис. 3.42. В современных ядерных зарядах системы взведения, инициирования детонаторов, программное устройство и система нейтронного инициирования объединены, как в блоке Мк-3 AFAF (Arming, Fusing And Firing System, правый снимок), обеспечивающем срабатывание ядерного заряда W-68. Энерговыделение этого заряда — 50 кт, но морская ракета «Посейдон» могла доставить к целям 10 боевых блоков с такими зарядами

Реагирующие в трубке дейтерий и тритий — изотопы широко распространенного в природе водорода (который любители научных терминов называют протием), но в их ядрах, помимо протона содержатся один (в дейтерии) или два (в тритии) нейтрона, а значит, они вдвое и втрое превосходят протий массами. Водороды способны образовывать твердые соединения с легкими металлами, например, литием и титаном. В тритиде титана и «удерживается» в трубке необходимый для реакции срыва изотоп. В таких соединениях, несмотря на наличие «балластных» ядер металла-носителя, плотность ядер любого из водородов намного выше, чем в сжатом до разумных давлений газе.

Доля дейтерия в природном водороде примерно впятеро меньшая, чем оружейного урана — в обычном, но массы их отличаются вдвое, а кинетика многих реакций — и того более. Так, электролитическое разложение дейтериевой воды протекает на порядок медленнее, чем воды легкой. На этом и основан один из методов разделения — значительно более эффективный, чем разделение уранов.

Рис. 3.19

Разрез природного ядерного реактора в урановой жиле месторождения Окла. За время «работы» реактора выделилось свыше 10 18  Дж тепловой энергии, что привело к спеканию рудной массы

По составу изотопов (в их числе был и плутоний) установлено, что 2,6 миллионов лет назад там шла цепная реакция (замедлителем служила вода). Образовался и тритий, но за миллионы лет он распался без следа. Затем произошли геологические подвижки грунта, поднявшие жилу наверх, и воды стало недостаточно для развития цепной реакции, что «законсервировало» реактор. Слабым утешением автору может служить лишь то, что и великий Э. Ферми утверждал, что «ядерный реактор может быть лишь человеческим творением».

Тритий же, подобно Pu239, не существует в природе в ощутимых количествах и его получают, воздействуя в ядерном реакторе мощными нейтронными потоками на изотоп литий-6, в результате чего в две стадии протекает реакция:

Li 6 + n → Li 7  → T + He 4 .

Дейтерий и тритий были изучены медиками. Не только радиоактивный тритий, но и стабильный дейтерий оказались опасными веществами. Например, подопытные животные, которым вводились соединения дейтерия, умирали с симптомами, характерными для старости (охрупчивание костей, потеря интеллекта, памяти и пр.). Этот факт послужил основой теории долголетия, в соответствии с которой смерть от старости и в естественных условиях наступает при накоплении дейтерия: через организм в процессе жизнедеятельности «проходят» многие тонны воды, других соединений водорода и более тяжелые дейтериевые компоненты задерживаются при этом в многочисленных мембранах и капиллярах, накапливаясь к старости. Теория объясняла и долгожительство горцев: в поле земного притяжения концентрация дейтерия действительно убывает с высотой. Об этих фактах упоминал читавший в МИФИ лекции по курсу разделения изотопов известный специалист В. Нещименко. Он понимал, что студент теряет способность воспринимать информацию, переписывая час за часом сложные математические выражения, и часто делал такие отступления.

«Дейтериевая» теория долголетия интересна еще и тем, что на ее примере можно иллюстрировать требования, предъявляемые ко всем научным гипотезам: они могут считаться верными, пока непротиворечиво объясняют все относящиеся к их «компетенции» объективные факты. По-другому это можно сформулировать так: «Утверждение верно только тогда, когда верны все следствия из него» (как нетрудно заметить, этот критерий был использован в дискуссии о «пулях синтеза»). Тем из читателей, кто в подобной ситуации услышит вещаемое солидным, бархатным голосом: «Исключения лишь подтверждают общее правило…», автор рекомендует не стучать костяшками пальцев по лбу изрекшего, сравнивая звук от аналогичного процесса, проделываемого с деревом — это невежливо. Культурный человек только поинтересуется, какое число «исключений» следует считать допустимым и что делать, если таковых станет больше, чем фактов, данной теорией объясняемых.

Некоторые соматические эффекты оказались вне рамок «дейтериевой» теории и потому она была отвергнута медициной.

…Итак, помимо сборки с делящимся веществом и заряда взрывчатки, боеголовка (рис. 3.20) должна быть оснащена высоковольтной системой инициирования детонаторов и системой нейтронного инициирования сборки, а программное устройство должно обеспечить срабатывание систем в определенной последовательности, в точно назначенные моменты времени (рис. 3.21). Читатель и сам догадывается, что электронным устройствам сильные удары противопоказаны, а уж какой удар ожидал бы их при встрече летящего с гиперзвуковой скоростью блока с землей… Для того, чтобы вся сложная электроника сработала прежде, чем превратится в подобие жижи, датчики давления, расположенные в головной части хорошо видной на макете (рис. 3.22) трубы, подают сигнал на подрыв (в боеголовке на рис. 3.21 для этой же цели используется не труба, а телескопический шток, в сложенном виде размещенный в серебристом контейнере и «надуваемый» пороховым зарядом при подлете к цели). Выбор головного зазора летящей боеголовкой занимает несколько сотен микросекунд, чего достаточно для срабатывания автоматики.

Рис. 3.20

Схема ядерной боеголовки, устройства автоматики которой размещены в отдельных блоках. Блок инициирования детонаторов — красного цвета, блок нейтронного инициирования реакции деления — белого. Советские блоки автоматики окрашивались в зеленый цвет и на жаргоне зарядчиков назывались «бочками». На врезке — «бочка», из экспозиции музея Академии ракетных войск

Рис. 3.21

Временная эпюра наиболее важных событий в ядерном заряде и блоках его автоматики. Рассмотрев рисунок справа, коллега автора ехидно спросил: «Получается, что остатки головной части летят с той же скоростью, с какой расширяется шар?» По мнению автора, рисунок основания для подобного заключения не дает, но, коль скоро такое мнение высказано, следует пояснить: скорость расширения молодого шара на порядки больше, он «вбирает» в себя остатки конструкции и через пару десятков наносекунд становится похожим на свою фотографию рис. 3.15а

Блок нейтронного инициирования должен быть расположен поближе к заряду: в этом случае больше разлетающихся во все стороны нейтронов поучаствуют в зажигании реакции деления. Кроме того, блок нейтронного инициирования должен быть по размерам больше, чем блок инициирования детонаторов, потому что к нейтронной трубке прикладывается напряжение в сотню с лишним киловольт — большее на два порядка, чем к детонаторам. Ну а снизить габариты высоковольтного устройства сложно — об этом факте читателю еще напомнят в следующей главе.

Рис. 3.22

Вверху: на полноразмерном демонстрационном макете малогабаритной МБР «Миджетмен» (не производившейся серийно) видна конструкция головного зазора ее моноблочной боевой части, тротиловый эквивалент которой должен был составить 600 кт. Внизу: боеголовка 9Н32М советской оперативно-тактической ракеты сухопутных войск «Луна-М» также снабжена устройством, обеспечивающим подрыв до того момента, когда ударные перегрузки могут повредить конструкцию ее ядерного заряда

Еще одна важная функция блока нейтронного инициирования — изменение энерговыделения ядерного взрыва. Понятно, что, получив боевую задачу, при постановке которой обязательно указывается мощность ядерного удара («перебор» может привести и к поражению своих войск), не начинают лихорадочно разбирать ядерный заряд на ракете или бомбе, чтобы оснастить его плутониевой сборкой, оптимальной для заданной мощности. В боеприпасах с переключаемым тротиловым эквивалентом просто изменяют напряжение питания нейтронной трубки. Соответственно, изменяется выход нейтронов и выделение энергии. Ясно, что при снижении мощности таким способом «пропадает зря» много дорогого плутония.

В серийном американском боеприпасе Мк-18 энерговыделение довели до 500 кт — только за счет реакции деления. В МК-18 был применен U235, которого в докритической сборке можно разместить больше, чем плутония. У сборки при этом будет выше инерционность, а значит, и актов деления в ней произойдет больше, чем в плутониевой. Мощность заряда деления можно и еще повысить, но ненамного: существуют ядерно-физические и гидродинамические ограничения допустимых размеров докритического шара.

В борьбе за рекорды энерговыделения с делением стали конкурировать реакции другого класса — синтеза.

Нельзя сказать, что даже энергия деления (рис. 3.23) избыточна для инициирования этой реакции, поэтому важно выбрать для нее наиболее «легковоспламеняющееся» топливо. Наименьшие энергии частиц требуются для «зажигания» реакции в изотопах водорода:

D + Т → Не 4 + n + 17,6 МэВ

которая на единицу массы реагентов обеспечивает выход в несколько раз большей энергии, чем реакция деления. Однако и дейтерий (D) и тритий (Т) при нормальных условиях — газы, достаточные количества которых сложно «собрать» в устройстве разумных размеров. Но оказалось возможным инициировать синтез в твердых гидридах изотопа лития-6 (Li6D и Li6T), «перевалив», с помощью заряда деления, необходимое для этого значение комбинации температуры топлива и времени его удержания при этой температуре. «Перевалить», кстати, оказалось не так просто: для этого плотности энергии разлетающегося во все стороны вещества заряда хватает не всегда, нужно сконцентрировать энергию взрыва. Имплозивный режим был реализован при сжатии топлива рентгеновским излучением, которое распространяется намного быстрее как потока вещества заряда, так и ударной волны.

Рис. 3.23

Слева вверху: схема американской авиабомбы Мк-15 mod3, с двухфазным («чистым») зарядом. Вес изделия — 3447 кг, энерговыделение — 3,8 Мт. Заряд включает: запал 1, массивный буфер 2, трубу 3, изготовленную из легкоионизуемого пенополистирола, ампулу с термоядерным топливом 4 и трубку 5 из U235 (при хранении заряда эта трубка служит для удаления гелия-3,— продукта распада содержащегося в топливе трития). Справа — последовательность событий при взрыве заряда. Выход рентгеновского излучения через прозрачный для него корпус запала и диффузия излучения (показано зеленоватым цветом) в пенополистирол («а»). Поток вещества, бывшего зарядом, сдерживается буфером, чтобы он не нарушил цилиндрическую симметрию сжатия ампулы. Давление рентгеновского излучения превышает миллиард атмосфер, а давление образованной им плазмы — еще почти на порядок выше. Топливо сжимается к оси ампулы и разогревается (происходит радиационная имплозия). В сжатом топливе (которое дополнительно «подогревает» деление в длинном сверхкритическом стержне, бывшим ранее трубкой 5), начинается термоядерная реакция («б»). Далее происходит расширение плазмы и начинается образование огненного шара ядерного взрыва («в»). Снимки слева внизу: авиабомба Мк-43 и ампула с буфером — элементы ее термоядерного заряда. При взрыве Мк-43, весящей 960 кг, энерговыделение достигало 1 Мт

По мере того как синтез самых «легкозажигаемых» изотопов разогревает топливо, в нем начинают протекать вторичные реакции с участием как содержавшихся в смеси, так и образовавшихся ядер:

D + D → T + p + 4 МэВ;

D + D → He 3 + n + 3,3 МэВ;

T + T → He 4 + 2n + 11,3 МэВ;

He 3 + D → He 4 + p + 18,4 МэВ;

Li 6 + n → He 4 + T + 4,8 МэВ;

так что и литий не оказывается «балластом». При этом ядра ускоряются не напряжением, как в нейтронной трубке, а приобретают необходимую энергию при повышении температуры. Это — истинные термоядерные взаимодействия, а не похожие на них реакции срыва.

Сечения процессов, происходящих в ампуле, неодинаковы и, конечно, не все топливо успевает прореагировать. Энергетический вклад вторичных взаимодействий зависит от конструкции заряда и может оказаться существенным, но он намного меньше, чем могла бы дать реакция того же количества ядер дейтеротритиевой смеси, которая, к тому же, быстротечна настолько, что температура на фронте синтеза существенно выше и достигает миллиарда градусов: продукты реакции в этой узкой области не успевают «уравнять» свою энергию в столкновениях с окружающими частицами.

Значительная часть энергии синтеза может пропасть для взрыва:

для реакции D+T более 80 % ее «ускользнуло» бы из огненного шара с быстрыми нейтронами, пробег которых в воздухе составляет многие километры. Эта часть энергии рассеялась бы в соответствующих размеров воздушной сфере, вызвав лишь слабое её возмущение, поэтому в образцах термоядерного оружия, которые рассчитаны на взрывной эффект, такого не допускают, реализуя еще и третью фазу, для чего ампула окружается тяжелой оболочкой из отвального урана, из которого также изготавливается и буфер. Нейтроны, испускаемые при рападе U238 имеют слишком малую энергию, чтобы вызывать последующие акты деления, но этот изотоп делится под действием «внешних» высокоэнергетичных нейтронов от термоядерных реакций. Нецепное деление в U238 дает прибавку энергии огненного шара, иногда превалирующую даже над вкладом термоядерных реакций.

В ампуле нет веществ, в которых при нормальных условиях может возникнуть цепная реакция, поэтому их количество не ограничено, а значит — у энерговыделения термоядерного заряда нет верхнего предела, вроде того, который существует для заряда деления. На каждый килограмм веса трехфазных изделий приходится несколько килотонн тротилового эквивалента — они существенно превосходят по удельным характеристикам другие классы ядерного оружия!

Неприятная особенность трехфазных боеприпасов — повышенный выход испускающих все виды радиации осколков деления. Нельзя сказать, что двухфазные заряды не загаживают местность нейтронами, вызывающими в практически всех элементах ядерные реакции, не прекращающиеся и спустя многие годы после взрыва , а также — осколками деления своих «запалов», но все познается в сравнении, и трехфазные далеко превосходят их в этом отношении. Превосходят настолько, что некоторые боеприпасы выпускались в двух вариантах: «грязных» — трехфазных и «чистых». Последние предназначались для применения на территории, где предполагались действия своих войск, и ради обеспечения их безопасности, шли на снижение мощности. Так, например, американская авиабомба Мк-36 (рис. 3.24) выпускалась в двух идентичных по внешнему виду вариантах: «грязном» Mk-36Y1, с энерговыделением 9 тротиловых мегатонн, и вдвое уступавшем ему по мощности, «чистом» варианте Mk-36Y2.

Рис. 3.24

Авиабомба Мк-36 (верхний снимок) поступила на вооружение Стратегического авиационного командования ВВС США в 1956 году. Каждый из ее вариантов («чистый» и «грязный») производился в двух модификациях. В свое время на долю бомб этого типа приходилось более половины энерговыделения американского ядерного арсенала. Менее мощная авиабомба Мк-28 (нижний снимок, позже обозначение было изменено на В-28) производилась в пяти основных вариантах, а число модификаций конструкции достигло 20. Варианты отличались «чистотой» и энерговыделением (от 70 кт до 1,45 Мт). На снимке — B-28TN, это изделие не имело тормозного парашюта и предназначалось для подвески в бомбоотсеках самолетов В-52 и F-105

О «грязных» боеприпасах все знали и в 60-е годы в армиях, тогда знаменитых своим крайне высоким уровнем технической оснащенности, не только личный состав, но и средства обеспечения его мобильности снабжали противогазами (рис. 3.25).

Понятно, что если ради снижения выхода осколков деления шли на понижение мощности, то и на запал (ядерный заряд) посматривали косо. Попытались от него избавиться, заменив деление сверхскоростной кумуляцией: головной элемент струи, состоявшей из термоядерного топлива, разогнали до сотни километров в секунду и — по топливу же — ударили (в момент столкновения температура и плотность возрастают значительно). Но на фоне взрыва килограммового кумулятивного заряда «термоядерная» прибавка энергии оказалась ничтожной, и эффект зарегистрировали лишь косвенно — по незначительному выходу нейтронов. Отчет об этих проведенных в США опытах был опубликован в 1961 году в сборнике «Атом и оружие», что при тогдашней параноидальной секретности само по себе свидетельствовало о неудаче.

Рис. 3.25

Оснащение конского поголовья противогазами — важный элемент обеспечения мобильности войск в условиях ядерного конфликта

Не «увенчались» и попытки использовать энергию взрыва «кружным путем». В 1989 году автор принимал участие в конференции «Мегагаусс-5», где обсуждались вопросы магнитной кумуляции. Привлек внимание доклад пожилого китайского ученого. Нагрузкой его спирального взрывомагнитного генератора (СВМГ) служили две концентрические сферические сетки (рис. 3.26). Нагрузка автора не заинтересовала, в отличие от характеристик генератора. Китаец неплохо говорил по-русски (окончил в свое время, как и автор, МИФИ) и быстро выяснилось, что характеристики генератора от оптимальных далеки. Вероятно, разочарование слушателя раззадорило ханьца, потому что, отвечая на заданный автором уже из вежливости вопрос о нагрузке, он ответил, что сетка предназначена «для имплозии». Распаляясь, он ответил и на следующий вопрос — о начальной и конечной плотности сжимаемого вещества, после чего прояснилось многое, в том числе и то, что до «зажигания» синтеза (это слово никем из собеседников, понятно, не произносилось) очень далеко.

Рис. 3.26

Устройство для неядерного инициирования реакции синтеза.

1 — спиральный взрывомагнитный генератор, формирующий мощный импульс тока;

2 — сферический сетчатый токовый контур (чтобы не загромождать рисунок, концентрические сетки изображены схематично, окружностями);

3 — термоядерное топливо.

Протекание значительного тока при срабатывании СВМГ приводит к тому, что создаваемое им поле с большой силой «расталкивает сетки», при этом легкая внутренняя сетка сжимает термоядерное топливо

… Совсем «чистый» заряд создать не удалось и по сей день, да и с «нечистыми» есть проблемы: любое соединение, содержащее тритий, нестабильно, потому что этот изотоп сам по себе «разваливается» на бета-частицы и гелий-3. В нейтронной трубке трития немного и гелий-3 поглощается там специальными пористыми материалами, а вот ампулу сделать герметичной нельзя, иначе ее просто разорвет давлением этого газа. Кроме того, гелий-3 — очень ценный продукт, его применяют в ядерных исследованиях, например, для наполнения счетчиков тех же нейтронов, так что его следует не выпускать (тем более что он изрядно «загрязнен» тритием), а накапливать (рис. 3.27) и тщательно собирать. Количество трития убывает вдвое за дюжину лет, и чтобы поддерживать готовность многочисленных термоядерных зарядов к применению, необходимо непрерывно нарабатывать тритий в реакторах, а расходы на такие хлопоты по карману не каждой державе. Когда в 70-х годах для Королевских ВМС были приобретены в США ракеты «Поларис», британские специалисты предпочли на первых порах отказаться от американского термоядерного боевого оснащения в пользу разработанных в своей стране менее мощных однофазных зарядов деления.

Но то — сдержанные и экономные англичане. А там, где «ядерный меч» считался святыней, на которой не пристало экономить, множились заложенные в бомбы мегатонны (рис. 3.28).

Рис. 3.27

На контейнере М-102, предназначенном для заводского хранения термоядерного узла, имеется манометр для контроля давления гелия-3, выделяющегося при распаде трития

Рис. 3.28

Вверху — советская термоядерная бомба А602ЭН рекордной (более 50 мегатонн) мощности, не производившаяся серийно. После взрыва экспериментального образца на Новой земле, в Норвегии еще достаточно сильная ударная волна выдавила немало оконных стекол. Приборы метеостанций зафиксировали троекратное огибание планеты воздушными возмущениями. Конструкция допускала двукратное повышение энерговыделения, однако вероятность доставки бомбы к цели представлялась сомнительной: размеры чудовища весом 26,5 т не давали возможности даже закрыть бомболюк Ту-95В — новейшего по тому времени самолета.

Энерговыделение взрыва американской авиабомбы Мк-17 (нижний снимок) не превышало 15 Мт, но с этими бомбами (вес — 10,1 т) регулярно вылетали на боевое патрулирование и подолгу находились в воздухе бомбардировщики В-36

Происходил и обратный процесс: термоядерные реакции стали участвовать даже во взрывах небольшой мощности. Появились заряды деления без нейтронных трубок, но с шариком из дейтерида лития во внутренних полостях плутониевых сборок. Повышения температуры и плотности дейтерида при ударе движимого имплозией плутония для развития самоподдерживающейся термоядерной реакции недостаточно, но хватает для эмиссии запускающих деление нейтронов: реагируют ядра топлива, скорости которых, из-за статистического разброса, превышают среднее значение. Заряд с термоядерным источником (ТИ) проще и надежнее, но и опаснее: можно уповать на то, что во внештатной ситуации нейтронная трубка не сработает и взрыв не будет очень уж мощным, а вот ТИ делает такие надежды напрасными. По этой причине распространения заряды с ТИ не получили, но попытки «включить в работу» внутреннюю полость плутониевой сборки продолжались. Сначала полноценной термоядерной реакции добились в закачиваемой в полость дейтеро-тритиевой газовой смеси, а затем и смеси их твердых гидридов. Инициировал реакцию уже не удар плутония, а мощный поток излучения, вызванного делением. Практически все современные высокотехнологичные заряды снабжены узлом, повышающим энерговыделение за счет термоядерных реакций. Найдены и способы изменения энерговыделения усиливающего узла, даже при нахождении заряда на траектории: для этого изменяют пропускную способность каналов передачи радиации.

В пятидесятые годы единственным средством доставки ядерного оружия был самолет (рис. 3.29). Но если в ходе бомбардировочной операции Второй мировой фугасные бомбы валили на цель «большими тысячами», то ядерные были (да и остаются) штучной продукцией и случайности в виде появившихся некстати истребителей противника или точно наведенной зенитной ракеты требовалось исключить, как и пресечь предательские ссылки летчиков на какие-то там «неблагоприятные метеоусловия». В высоких кабинетах мечталось о чем-то таком, что прорвется к цели «через штормы, тайфуны и снег…» Грезились широкие массы трудящихся, с радостным пением:

марширующих на рытье котлована под что-то жюльверновское, чтоб из него и на Луну можно было… Но опять слышались вредительские речи, что не доплюнуть из жюльверновской не только до Луны, но и — через Арктику, сколько бы ни работали пороховые заводы. А через Арктику — край, как хотелось…

…Увеличить дальность полета снаряда нельзя, не увеличив его скорости, а этому, помимо волны разрежения пороховых газов в стволе, препятствует сопротивление воздуха: по мере увеличения скорости оно непропорционально возрастает.

Рис. 3.29

Производившийся в 50-х годах бомбардировщик В-36 был самым большим в истории самолетом с поршневыми двигателями. Их у него было шесть (с толкающими винтами), а, кроме них — еще и четыре турбореактивных. В-36 мог нести различные образцы ядерного оружия, например — бомбы Мк-6 весом 3,9 т, энерговыделением до 160кт (слева внизу), но не только. В полетах на межконтинентальную дальность В-36 не могли охранять истребители сопровождения, поэтому было задумано придать ему собственный истребитель (XF-85, на правом нижнем фото), также разместив его (со сложенными крыльями) в бомбоотсеке. Сбросить такой истребитель, как бомбу, было нехитрым делом, а вот принять обратно… При возвращении из бомбоотсека выпускалась рама, за которую «карманный» истребитель должен был зацепиться выпускаемым из носовой части крюком (окрашен в черный цвет). Затем истребитель складывал крылья и его втягивали в бомбоотсек. Нечего и говорить, какого мастерства требовала такая операция от пилота XF-85, фактически сидевшего верхом на турбореактивном двигателе

Ракета-то расходует свои силы куда более экономно: в начале полета, она не теряет много энергии на преодоление сопротивления воздуха, потому что движется сравнительно медленно и проходит плотные слои атмосферы по кратчайшему — вертикальному — пути; скорость ее становится значительной в уже разреженном воздухе, на большой высоте. Тут-то ее траектории придается нужный для достижения заданной дальности наклон, заканчивают работу двигатели и далее «забрасываемый вес» пролетает до 90 % дальности по баллистической траектории.

Вес этот меньше, чем тот, который нес «Ланкастер» или «Либерейтор», но производит значительно больший «эффект», каковой пытались всемерно увеличить, экономя каждый килограмм, так что порой капсула выпирала из «юбки» боеголовки, в которой прятался шар запала (рис. 3.30)

…Как-то автор посетил по служебным надобностям Китай. Там гордятся своим «ядерным щитом» и в военном музее выставлены макеты, иногда — даже снабженные иллюминаторами, чтобы простой люд мог увидеть, «как все устроено» (рис. 3.31). Один макет отличался от других благородным, с синеватым отливом, белым цветом покраски. Как я и предполагал, это была боеголовка морской ракеты «Цзюйлань» — морякам всего мира не чужд снобизм, и китайские тоже предпочли не красить свои изделия в цвет, который их коллеги у нас презрительно характеризуют как «зелень подкильная». На вопрос о характеристиках, мои сопровождающие самодовольно заулыбались: мол, кудыж-те, милок, бдительность-то нашу, китайску, оммануть!

Рис. 3.30

В 70-х годах Королевским ВМС были поставлены ракеты «Поларис», разработанные фирмой «Локхид миссайлс энд спейс» (США). Эти морские ракеты получили боевое оснащение собственной, британской разработки. Слева — платформа разведения боевых блоков ракеты «Polaris АЗТК». Термоядерная капсула боевого блока выступает из юбки, в которой размещен «запал» — заряд деления. Справа: после разделения боевых блоков, платформа подрывалась — этим создавалось множество обломков, среди которых маскировались от средств ПРО противника боевые блоки ракеты

Хотя «Цзюйлань» переводится с китайского, как «большая волна», донести до цели эта «волна» может небольшой вес, и конструкторы «вылизали» боеголовку. Прикинув пальцами размеры ампулы, автор брякнул: «Термоядерная, трехфазная, мощность…» Это была большая глупость — улыбки с лиц слетели, «сопровождавшие» стали весьма скупы на какие-либо пояснения. Они явно имели смутное представления о делении и синтезе ядер, иначе продемонстрированный способ оценки был бы для них самим собой разумеющимся…

Рис. 3.31

Слева макет китайской ядерной авиабомбы. Справа — макет (с иллюминатором) термоядерной моноблочной боевой части

…Как и при описании детонации, автор забежал вперед, рассматривая высокотехнологичные имплозивные заряды. А ведь первым примененным в боевых условиях был заряд «ствольного» типа — 6 августа 1945 г. В-29 сбросил бомбу Мк1 с таким зарядом на японский город Хирошиму и только спустя три дня — имплозивного «Жирного» на Нагасаки (рис. 3.32). Ствольный заряд (рис. 3.33) проще имплозивного: не нужна ему сложная схема синхронизации подрыва детонаторов, изготовление строго однородных сферических сегментов ВВ, их подгонка и многое другое, но низка и доля реагирующего при взрыве делящегося вещества.

Рис. 3.32

Слева — макет авиабомбы Мк-1 («Малыш», Little Boy) с зарядом ствольного типа, сброшенной 6 августа 1945 г. на Хирошиму. В центре — макет бомбы Fat Man (название обычно переводят как «Толстяк», но точнее — «Жирный»), взорвавшейся 9 августа 1945 г. над Нагасаки. Справа — «Гаджет», имплозивный заряд «Жирного»

В 70-е годы на ствольные заряды (рис. 3.34) позарились в тех странах, где это было «очень нужно», например — в Южноафриканской республике, чувствовавшей себя неуютно рядом с соседями, фигурировавшими вдоль ее границ (а чаще — в их пределах) с ППШ и автоматами Калашникова.

Ствольная схема применялась в артиллерии, потому что пушек, калибр которых допускал стрельбу первыми имплозивными снарядами, в войсках просто не было.

Рис. 3.33

Схема ядерного заряда авиабомбы Мк-1. Давление газов от горения бездымного пороха 1 разгоняет по стволу 2 поддон с собранной из колец стержнем 3 из U235. Движение поддона заканчивается вхождением стержня в трубу 4 (также из U235) и ударом по источнику нейтронов 5, что приводит к контакту полония и бериллия и необходимой для инициирования цепной реакции эмиссии нейтронов (до этого момента полоний и бериллий не контактируют, так что и нейтроны не эмиттируются). В момент инициирования трубка и стрежень из U235 образуют цилиндр со сверхкритическими параметрами

Стращали народ и «ядерным чемоданчиком» (рис. 3.35) с зарядом ствольного типа, правда — выглядевшим не слишком достоверно. Заряды, предназначенные для диверсионных целей, действительно были созданы, но высота такого «чемоданчика» превышает 200 мм, что вполне позволяет разместить внутри экономичную имплозивную сборку (рис. 3.36).

Рис. 3.34

Слева — корпуса ядерных авиабомб, изготовленных в Южно-Африканской республике. Вставший в 1989 г. на путь демократических преобразований Ф. де Клерк (президент ЮАР) распорядился демонтировать и уничтожить в присутствии представителей международной общественности 6 имевшихся бомб. Общественность констатировала, что заряды бомб были урановыми, ствольного типа.

Контраст такой политике гласности — поведение правительства Израиля, которое никогда не вносило ясность в вопрос о наличии в его распоряжении ядерного оружия. Мало того, в 1985 г. оно бестактно уволило техника Вануну, трудившегося в ядерном центре Димона. Вануну в отместку вскрыл утаиваемое от международной общественности, опубликовав характерную фотографию (справа). Если предположить, что сфотографированные детали имеют отношение к делящимся веществам, то общественность имеет основания для вывода: сборка — часть заряда имплозивного типа. Полость в никелированной (вероятно — плутониевой) сердцевине закрывается ввинтной крышкой: туда, перед боевым применением, помещают изотопный источник. Источник этот инициирует цепную реакцию нейтронами, когда внутренняя поверхность сжимаемой взрывом плутониевой сборки ударом вминает золотую оболочку, на которую электролитически нанесен полоний, в шарик из бериллия. Шаровой слой темного цвета, скорее всего, предназначен для увеличения инерционности сборки. В отличие от ЮАР, в Израиле нет урановых месторождений, поэтому создание более сложного заряда из реакторного плутония было, возможно, вынужденным решением

Рис. 3.35

Конгрессмен Курт Уэлдон выпучив глаза от ужаса, демонстрирует макет «ядерного чемоданчика» со ствольным зарядом, который «мог попасть в руки террористов». Вполне вероятно, что выступление на пресс-конференции было игрой, рассчитанной на достижение политических целей, причем — весьма рискованной: случись в числе слушателей специалист — он мог бы рассмеяться, увидев макет, сработанный любителями. Размеры свинченного из обрезков водопроводных труб «ствола» чересчур малы, чтобы разместить в нем критическую сборку; вызывают улыбку и тумблер бытового назначения, а также создающие впечатление «сложности» лампа и конденсатор. Автор лично знаком с Куртом Уэлдоном и подозревает, что этот компетентный политик, председатель подкомитета Палаты представителей Конгресса США по делам вооруженных сил, знает, как выглядит, например, диверсионный ранцевый заряд В-54, длиной 44 см и весом 26 кг, оснащенный имплозивной сборкой

Но в узкую скважину, пробуренную на большую глубину, имплозивного «Жирного» не затолкать. Правда, и диаметр «Малыша» (рис. 3.33) не так уж мал, но при боевом применении бомба должна сама «снять» в полете последние предохранители, определить высоту подрыва, так что помимо заряда в ней размещено много обеспечивающей аппаратуры. Для скважинного заряда такая аппаратура не нужна (все запускающие заряд импульсы подаются по кабелям), поэтому даже термоядерное устройство (рис. 3.37), в котором ствольный заряд служит только запалом, выглядит весьма изящно, да еще раскрашено в яркие, радующие глаз цвета. Воронка от взрыва такого заряда тоже приметна, а вот радует она или нет — тут уж какой у кого вкус…

Рис. 3.36

Слева — имитация ядерного устройства SADM (оружия диверсантов Армии США), изготовленная фирмой WMD Training Devices как учебное пособие для агентов спецслужб. Справа — произведенный той же фирмой имитатор самодельного ядерного заряда имплозивного типа. Если «чемоданчик» выглядит правдоподобно, то о «заряде» этого сказать нельзя: его диаметр — чуть ли не минимально возможный. В СССР подобную продукцию признали бы вредительской, созданной специально для того, чтобы ввести в заблуждение неустанно бдящих в бессонном карауле героев незримых битв, потому что работоспособный самодельный заряд, слепленный террористами «на коленке», размерами скорее напоминал бы «Гаджет» (рис. 3.33). Изготовление же именно малогабаритного заряда — сложнейшая задача, для этого нужны специалисты наивысшей квалификации и уникальное оборудование, да еще необходимо где-то украсть плутоний высокой чистоты

…В СССР ядерные заряды с самого начала создавали по имплозивной схеме (рис. 3.38), а «доработанную» американскую документацию на «технологически отсталый» ствольный заряд, несмотря на ее явную историческую ценность (чего стоили только подлинники подписей на некоторых форматках!) Главный конструктор Н.Духов распорядился уничтожить. Думается, были у него и объективные причины для нежелания связываться со ствольной схемой: в ее простоте заключалась и опасность — при сильном ударе урановый цилиндр мог начать двигаться по стволу и без помощи порохового заряда. Ядерного взрыва при этом не произошло бы, но утрачено было бы изделие, из тех, что тогда считали по пальцам, а драгоценный изотоп оказался бы рассеянным по окрестностям. Нет сомнения, что поставившие ранее свою подпись на форматках (особенно — один из них, носивший пенсне ), вновь потрудились бы подобным же образом, но уже — над документом, озаглавленным «Обвинительное заключение», а некоторое представление о самом справедливом и гуманном в мире советском правосудии Николай Леонидович имел…

Рис. 3.37

Слева — разработанное по программе «Плоушер» для мирного применения термоядерное устройство с зарядом ствольного типа в качестве запала. Справа вверху — скважина для подземного ядерного испытания. Чтобы исключить прорыв радиоактивных газов, ее устье изрядно укреплено. Вверху видны аэростаты с регистрирующей аппаратурой. Ниже — воронка, образовавшаяся после одного из экскавационных (предназначенных для выемки грунта) взрывов, проведенного еще во времена, когда испытания, сопровождающиеся радиоактивными выбросами, не были запрещены. Фото предоставлено архивом Национальной лаборатории в Лос-Аламосе

Рис. 3.38

В создании первых образцов советского ядерного оружия решающую роль сыграла информация разведки. Однако бомба РДС-1 (слева) не была слепой копией «Жирного», из тех, при создании которых дюймовые резьбы винтов и гаек скрупулезно переводятся в метрические (достаточно взглянуть на антенны системы предконтактного подрыва: у РДС-1 и «Жирного» они отличаются). Да и ядерный заряд РДС-1 (справа) «облагорожен» по сравнению с американским аналогом

…Вопросы безопасности становились все более актуальными, по мере того как возрастало количество изготовленных зарядов и они «расползались» по базам хранения в войсках. Разрабатывались специальные контейнеры для ядерных боеприпасов, защищающие опасное содержимое при ударах и пожарах (рис. 3.39), но было понятно, что в самом угрожающем случае — когда такой контейнер похитят — его запоры вряд ли станут непреодолимым препятствием для тех, чьей целью является ядерный шантаж. Поэтому в контейнерах хранились неполностью укомплектованные изделия, а установка на них важнейших элементов и введение допускающих взведение заряда кодов — производились непосредственно перед санкционированным применением (рис. 3.40). Последние же сигналы, запускающие работу всех электронных систем изделия, поступают уже с борта самолета, находящегося над целью.

Рис. 3.39

Вверху слева — британский контейнер с ядерной авиабомбой WE-177. В первых образцах британского ядерного оружия одна из мер безопасности предусматривала заполнение полости в сборке с делящимся веществом стальными шариками. Тем самым исключалось достижение критичности при несанкционированной имплозии. Перед санкционированным применением холостая заглушка из сборки удалялась, шарики высыпались и вместо заглушки монтировался боевой элемент. Правее — контейнер хранения американского ядерного заряда. В зарядах W-47, которыми комплектовались боеголовки ракет Polaris А1 и А2, через плутониевый шар проходила проволока из сплава, содержавшего интенсивно поглощающий нейтроны бор: в такой сборке цепная реакция развиться не могла. Перед подрывом заряда проволока сматывалась электродвигателем; возвращение в сборку поглощающей нейтроны проволоки не предусматривалось. Нижний ряд: слева — советская боеголовка 15Ф54 в раскрытом контейнерах хранения, справа — контейнер для боеголовки 9Н65

Процедуры, повышающие безопасность ядерного оружия, тщательно продумываются и совершенствуются и в настоящее время, хотя собственно ядерные заряды новых конструкций по известным причинам не появляются уже около двадцати лет. И, надо признать, что работу над проблемой безопасности никак нельзя назвать бесполезной (рис. 3.41). Разработана «гидроядерная» методика , позволяющая предсказывать поведение зарядов в различных ситуациях, не доводя дело до мощных взрывов.

Рис. 3.40

На верхнем снимке — сержант ВВС США проводит экскурсию для полного (четырехзвездного) генерала. Судя по тому, что лючки обслуживания ядерной авиабомбы В-61 открыты, даются пояснения процесса подготовки к боевому применению. В британской авиабомбе WE-177 для этого необходимо (средний ряд): заменить холостые заглушки (красного цвета) на боевые, содержащие детонаторы и замыкающие важнейшие контакты; подать по кабелям в изделие кодированную последовательность электрических сигналов, делающую возможным взведение. Нижний ряд: поворот боевого ключа (слева), а также установка высоты подрыва — следующий этап приведения бомбы в боевую готовность. При сбросе, современная ядерная бомба подает сигнал на самописец навигационной системы самолета, что позволяет при «разборе полета», определить, где именно было сброшено изделие

…Приходилось автору внимать шуршащему шепотку: «Дык я в том самом подразделении срочную служил…» или: «Так я ж первый курс того самого училища закончил…» и засим — таким откровениям в ядерной области, что терзался автор восхищенно: каким же вселенским был бы рывок человеческих знаний, останься конфидент служить, как сейчас говорят «контрабасом» , а уж если б более, чем один курс «того самого училища» закончил… Также никуда не деться от мыслей о причинах, помешавших собеседнику совершить образовательный подвиг, а паче — о ничтожности своих собственных знаний. Так, назначение далеко не всех деталей на фотографиях разобранной ядерной бомбы В-61 (рис. 3.42, 3.43) может объяснить автор…

…Только уничтожая города, войну не выиграть, примеры Германии и Японии свидетельствовали, что этим можно ослабить сопротивление, но не сломить его окончательно. Понятно, что поначалу, когда ядерных зарядов насчитывалось немного, нацеливать их предполагали только на очень важные объекты. Таким объектом с полным правом мог считаться и ударный авианосец — корабль, чье боевое значение не уступает ценности иного промышленного центра. Для выяснения «военно-морских» возможностей ядерного оружия в июле 1946 года на тихоокеанский атолл Бикини была стянута эскадра старых кораблей: японских, германских, американских.

Рис. 3.41

17 января 1966 г. над испанской деревушкой Паломарес столкнулись два самолета Стратегического авиационного командования ВВС США: бомбардировщик В-52 и заправщик КС-135. С падающего В-52 аварийно сбросили четыре не взведенных термоядерных боеприпаса. Это были бомбы B-28F1 (мощностью по 1,1 Мт), предназначенные для применения с внешней подвески и отличающиеся от уже знакомых читателю B-28TN наличием хвостового отсека с двумя парашютами — вытяжным и основным. Ни одного взрыва (даже неядерного) при приземлении и приводнении бомб не произошло, хотя изделия получили повреждения, и утечка из них радиоактивных материалов сделала необходимой рекультивацию почвы в местах падения. За несколько лет до этой аварии при пожаре произошел взрыв (неядерный) боеголовки W-40 зенитной ракеты «Бомарк». В этом случае имело место рассеяние очень ядовитого плутония, что потребовало снятия и захоронения значительного слоя почвы на месте аварии

Рис. 3.42

Верхний снимок: авиабомба В-61 (учебная) на внешней подвеске истребителя-бомбардировщика. Ниже — её неполная разборка. Не разобранными остались неконтактный взрыватель (в носовой ее части), аппаратура проверки (в чемоданчике). Не разобран и ядерный заряд, что, возможно, методически и верно, потому что бомбы эти снаряжаются устройствами нескольких типов, например (для решения тактических задач), — зарядом деления, предусматривающим переключение энерговыделения в пределах от 300 т до 170 кт тротилового эквивалента. Для изделия, предназначенного для действия по стратегическим целям, энерговыделение термоядерного заряда (правый нижний снимок) достигает 340 кт. В этом заряде запал деления и термоядерная ампула заключены в оболочку, внутренняя поверхность которой хорошо отражает рентгеновское излучение, концентрируя его на ампуле. С 1963 года были разработаны полтора десятка модификаций этой бомбы, а всего было произведено 3155 штук. 1265 бомб В-61 до сих пор состоят на вооружении. Более того, планируется разработка новой модификации В-61-12, с зарядом, энерговыделение которого будет меняться в столь широких пределах, что станет возможным его универсальное использование — как для решения стратегических, так и тактических задач

Испытания начались с конфуза: с самолета В-29, летевшего на высоте более 9 км, сбросили бомбу и… промахнулись более чем на шестьсот метров относительно точки прицеливания. В результате большой авианосец «Саратога» оказался в 4 км от взрыва с энерговыделением в 23 кт и повреждений не получил. Некоторые сразу задались вопросом, какова будет вероятность поражения авианосца в бою, когда он будет маневрировать, а не смиренно ожидать своей участи подобно несчастному городу, причем его самолеты постараются «пощупать» приближающийся бомбардировщик. Экипаж бомбера тоже можно понять: изображать что-то, напоминающее пикирование, зная, что произойдет внизу — чревато, причем настолько, что вряд ли помогло бы в этой ситуации даже проникновенное слово духовного пастыря или комиссара. Так в ходе испытаний проявилось то, что сейчас уже считается общеизвестной истиной: мощность заряда нет смысла неограниченно наращивать, она должна соответствовать маневренности и защищенности цели, точности средства доставки и обеспечивать безопасность тех, кто его применяет.

Рис. 3.43

Элементы заряда одной из модификаций авиабомбы В-61. Специалисты Национальной лаборатории в Лoc Аламосе, где он создавался, не указали их назначение, но можно предположить, что позолоченные, вставляющиеся один в другой, сферические элементы — детали сборки деления, а цилиндрические принадлежат термоядерному узлу

…Между тем, испытания продолжались. Для «усиления эффекта», следующий взрыв произвели на глубине в 30 м, принайтовав заряд тросами к барже. Правда, баржа в боевых условиях вряд ли может служить носителем ядерного оружия, но получилось очень красиво (рис. 3.44). Кое-какие корабли затонули сразу, а «Саратога», дрейфовавший в 500 м от взрыва, бортом к нему, оставался на плаву в течение 7,5 часов. Рассуждать, стал ли экипаж, окажись он на «Саратоге», в течение долгих часов созерцать, как тонет родной корабль, или все же прекратил бы поступление воды, задним числом бессмысленно. В 1990 году подводная экспедиция обследовала «Саратогу» (рис. 3.45). Корабль лежал на ровном киле, были видны прогибы обшивки корпуса, вызванные ударной волной в воде, исчезла сорванная воздушной ударной волной огромная дымовая труба, по которой до войны можно было без труда опознать красавец-корабль. Нашим корабелам повезло в том отношении, что не довелось им строить авианосцы, потому как после подобных испытаний пришлось бы «чистосердечно признаться»: мол, выполняя задание японской разведки, специально сконструировали мы для корабля трубу с большой парусностью. Судите нас строже, граждане судьи!

Рис. 3.44

Натурные испытания ядерного оружия на морских целях

Есть у автора и личные впечатления от последствий воздействия поражающих факторов ядерного оружия на корабли. В 90-х годах наша группа прибыла на остров Коневец в Ладожском озере. Обратил на себя внимание корабль (рис. 3.46), севший на дно недалеко от берега. Это был старый германский тральщик Т-219, переживший два ядерных взрыва при натурных испытаниях в октябре 1957 г. на новоземельском полигоне.

Рис. 3.45

Изображенный на картине, лежащий на дне, потопленный ядерным взрывом авианосец «Саратога» (вверху) и фотография того же корабля в его лучшие времена

Находясь сначала в восьмистах метрах, а потом — почти в километре от взрывов заглубленных на 30 м зарядов с энерговыделением по 30 кт, тральщик остался на плаву и его затем перевели по системе каналов с Новой земли на Ладогу. Там корабль потопили, стреляя по нему крылатыми ракетами с инертными боевыми частями. Каждому, кто осмотрел корабль, дырки от попавших ракет были очень заметны, а вот повреждения, характерные для воздействия поражающих факторов ядерного взрыва (деформация бортов, надстроек, повреждения рангоута), не очень. Правда, в ходе ядерных испытаний по тральщику ударили волны сравнительно удаленных взрывов, а потом он получил прямые попадания ракет, но стоит учесть и разницу в стоимости ракет и ядерного заряда: в пятидесятых годах первые были куда дешевле.

Рис. 3.46

Бывший германский тральщик Т-219, использованный как мишень при испытаниях ядерного оружия, а затем — крылатых ракет

Нет ничего удивительного в том, что анализ результатов этого и других испытаний привел к тому, что началась «специализация» ядерного оружия, его характеристики приводились в соответствие с условиями боевого применения.

Постепенно оргастическое упоение зарядами огромной мощности сменилось трезвыми расчетами. Поскольку радиус поражения возрастает пропорционально корню квадратному из энерговыделения, при помощи логарифмической линейки не составляло труда прикинуть, что несколько боеголовок, пусть даже и меньшей суммарной мощности (ведь каждая из них должна иметь свою систему инициирования и прочее) обеспечивают большее действие у цели, чем одна мощная, того же веса. «Забрасываемый вес» поделили между несколькими боевыми блоками, на первых порах — просто рассеиваемыми. Для поражения цели большой площади и такое решение годилось, но огромный скачок в эффективности произошел, когда каждый из блоков (рис. 3.47) стали нацеливать на специально для него предназначенный объект.

Оптимизировались и эффекты: при ударе по слабозащищенным целям, подрывать заряд следует на небольшой, зависящей от энерговыделения, высоте — тогда ударная волна с необходимыми для поражения параметрами формируется на большей площади. Для уничтожения же прочного подземного бункера необходим «заглубленный» подрыв (рис. 3.48), и это требовало разработки специальных конструкций — надо только представить себе, какие огромные нагрузки испытывает довольно сложный заряд, когда боеголовка, на скорости в несколько километров в секунду, внедряется в грунт, а то и в бетон.

Рис. 3.47

На верхнем левом снимке — боевая ступень советской ракеты средней дальности 15Ж53 «Пионер УТТХ». Из трех боевых блоков 15Ф542 (индекс их ядерного заряда — АА-74) установлен только один и его плохо видно, зато хорошо видны сопла двигателей, обеспечивающих маневры «автобуса» (ступени разведения). Ракеты 15Ж53 уничтожены в соответствии с договором между СССР и США, однако у российской МБР 15Ж65 «Тополь М» боевая ступень во многом аналогична «пионерской». Боевой блок входит в атмосферу с такой скоростью, что не просто образует ударную волну: температура сжатого воздуха столь высока, что происходит ионизация. Благодаря свечению плазмы, маневры разведения боевых блоков хорошо видны на левом нижнем снимке, сделанном камерой с открытым затвором (правее — результат компьютерного моделирования течения воздуха при движении блока). Понятно, что сфотографированы макеты боевых блоков, но и холостая болванка, летящая с гиперзвуковой скоростью, при прямом попадании поразила бы точечную цель вроде ракетной шахты. Однако подобное завершение полетного задания крайне маловероятно, современные системы наведения такую точность не обеспечивают, и ядерный заряд служит для компенсации промаха, который тем значительнее, чем больше дальность стрельбы. Представить «компенсацию» поможет аналогия: внизу справа — сделанный с экрана микроскопа снимок проросших на травленой подложке структур CoFeB.

Точность характеризуется круговым вероятным отклонением (КВО) — радиусом круга, в который, при стрельбе на максимальную дальность, боевой блок попадет с вероятностью 50 %. Поражение цели — также задача, описываемая теорией вероятностей: например, при наземном подрыве боевого блока с энерговыделением около 500 кт на расстоянии 160 м от шахты, выдерживающей давление ударной волны в 70 атмосфер, вероятность поражения — 90 %. Максимальные дальности стрельбы МБР 15Ж65 и морской ракеты UGM 133А «Трайдент» D5 (ее боевая ступень — на правом верхнем снимке) одинаковы (10500 км), однако D5, стартовый вес которой — 59 т (на 25 % больший, чем у «Тополя»), несет восемь блоков, в то время как «Тополь» — один. Правда, мощность боевого блока «Тополя» (550 кт) выше, чем у «Трайдента» (475 кт для заряда W-88). Поскольку плотность энергии в ударной волне убывает пропорционально квадрату расстояния, такое соотношение обеспечивает «Тополю» выигрыш 8 % в дальности компенсации промаха по цели равной стойкости. Однако зарядам W-88 требуется компенсировать куда меньшие промахи (КВО каждого из блоков «Трайдента» — 90 м, в то время как блока «Тополя» -400 м) и это придает ракете D5 способность поражать намного лучше защищенные цели

Рис. 3.48

Примерно так выглядит поражение цели проникающей боеголовкой ракеты средней дальности «Першинг 2», предназначенной для уничтожения высокозащищенных целей (таких, как пункты боевого управления). При значительном заглублении (справа вверху) огненный шар не образуется. При меньшем заглублении (внизу слева), плазма прорывается через слой метаемого взрывом грунта

Появилось оружие сверхмалой мощности (рис. 3.49) для сухопутных войск — чтобы они могли сами поражать важные и высокозащищенные цели (рис. 3.50), а не бежали от них в кошмаре быть испепеленными «своим» же огненным шаром. Появилось оно и для кораблей — чтобы гарантированно уничтожить подкравшуюся подводную лодку (рис. 3.51), а не изводить себя многочасовыми прослушиваниями глубин океана, чередующимися с бомбометанием.

Рис. 3.49

Калибр советского ядерного снаряда 35B3 с энерговыделением, эквивалентным одной килотонне тротила — всего 152 мм. Особенность работы ядерного заряда на носителе с малым подлетным временем — минимальное время приведения в готовность к подрыву. Все потребности в электроэнергии заряда и блоков его автоматики обеспечиваются витковым взрывомагнитным генератором (об устройстве ВМГ — в следующей главе), который срабатывает от детонационного импульса неконтактного радиолокационного взрывателя. При сжатии созданного постоянными магнитами поля за микросекунды ВМГ генерирует токовый импульс энергией в несколько джоулей

…Автор полагает, что описывать конструкции ядерных зарядов нецелесообразно: во-первых, эта книга — не учебное пособие, а во-вторых — не надо забывать и о тех самых органах. Вполне достаточно напомнить: если шар из плутония окружить тяжелым материалом — повысится инерционность сборки и большее число ядер разделится; если же окружить его замедлителем — уменьшится потребное для взрыва количество плутония, но понизится мощность взрыва и разделится меньшая доля плутония.

Рис. 3.50

Выстрел ядерным снарядом. Энерговыделение эквивалентно взрыву 15 килотонн тротила

Если необходимо всемерно уменьшить диаметр заряда — можно практически отказаться от метания: слой ВВ сделать очень тонким, а сверхкритическое состояние получить за счет инициирования при взрыве фазового перехода (рис. 3.52), повышающего плотность плутония (правда, мощность взрыва и доля разделившихся ядер в этом случае минимальны). Рациональное решение, примененное в запале заряда W-87,— придать плутонию форму не шарового слоя, а эллипсоида вращения, вытянутого к полюсам (рис. 3.53), профилировав толщины слоев ВВ и плутония. Детонационная разводка подрывается одновременно у двух полюсов и имплозия «гонит» плутоний к центру: от полюсов — быстрее, ближе к экватору — медленнее, — с расчетом, что и не сферически-, а осесимметричная имплозия все равно сформирует из него шар. Такая схема, за счет увеличения длины заряда, позволяет минимизировать диаметр.

Рис. 3.51

Взрыв (с энерговыделением 10 кт) заряда W-44, которым комплектуется противолодочная ракета «Асрок»

Термоядерному заряду можно добавить мощности, использовав нейтроны синтеза для нецепного деления, или повысив долю реагирующего топлива, сделав термоядерный узел сферически-симметричным; заряду цепного деления, не имеющему узла радиационной имплозии — разместив в самом центре полого плутониевого шара термоядерное топливо, которое прореагирует, будучи сжато и разогрето взрывом.

Рис. 3.52

В отличие от статического, всестороннего сжатия, деформация вещества в ударной волне происходит в направлении ее распространения. При этом возникают напряжения вдоль других осей и, если они превосходят предел прочности, кристаллическая решетка ломается, что создает условия для возрастания плотности вещества. На полученном при большом увеличении снимке — фазовый переход: слева внизу — кристаллическая структура, справа вверху — аморфное вещество

Это — не всё, но достаточно, чтобы понять: технические возможности для создания зарядов различных размеров и мощностей есть. Однако истинная специализация оружия заключается в другом.

… Энергия в 202 МЭв, от каждого акта деления, следующим образом распределяется между продуктами этой реакции. Мгновенно выделяются:

— кинетическая энергия осколков деления;

— кинетическая энергия нейтронов;

— энергия гамма излучения.

Со значительным запаздыванием выделяются:

— энергия бета излучения продуктов деления;

— энергия гамма излучения продуктов деления.

Все то, что при ядерном взрыве проходит по «второму списку», вызывает радиоактивное заражение местности — явление, только на эмоциональном уровне вызывающее извращенное удовлетворение в ассоциации с образом ненавистного врага, но на самом деле — весьма опасное для обеих сторон.

Рис. 3.53

Слева — монтаж боевых блоков на платформе боевой ступени МБР LGM-118А «Пискипер». Заряд W-87 каждого из этих блоков весит 242 кг и при взрыве формирует ударную волну с такими же параметрами, как и взрыв 47 5 тысяч тонн тринитротолуола (чтобы перевезти это количество взрывчатки по железной дороге, потребовалось бы 8000 грузовых вагонов). В запале используется ВВ 1, содержащее 90 % октогена (циклотетраметилентетранитроамина), более мощного, чем гексоген, но менее чувствительного к удару и нагреву. Инициирование детонации в разводке запала производится одновременно только в двух точках электродетонаторами 2, сигнал на которые, так же как и импульсный поток нейтронов, запускающий цепную реакцию, формирует блок AFAF 3. Для минимизации размеров запала плутоний 4 окружен замедлителем 5 из бериллия, но применено газовое термоядерное усиление мощности. Промежутки между ампулой и запалом заполнены пенополистиролом 7. Конструкция термоядерного узла обеспечивает наиболее эффективную — сферическую — радиационную имплозию ампулы, состоящей из концентрических шаровых слоев: тяжелых урановых 8 (внутренний — полый) и тяжеловодородного соединения лития-6 95 %-ного обогащения (9). В одной из модификаций заряда внешняя оболочка и сердцевина ампулы сделаны из урана-235. Не только нейтрон с «термоядерной» энергией, но и любой (например — низкоэнергетичный, из запала) вызовет в такой ампуле деление, да не одно, а целую цепь! В результате заметно повышается мощность, поскольку возрастают параметры сжатия и доля топлива, вступающего в реакции. Корпус 10 (на жаргоне разработчиков — «арахис», хотя, на взгляд автора, он более напоминает грушу) отражает и максимально сберегает для радиационной имплозии излучение запала и включает, для дополнительного усиления взрывного эффекта, U238. Все эти решения позволили достичь для заряда W-87 очень высокого отношения энерговыделения к массе.

Помимо боевых блоков, на платформе размещаются ложные цели, а также генераторы помех — для противодействия РЛС противоракетной обороны противника

Энергия же факторов первого списка определяет могущество ядерного оружия. Если взрыв происходит в сравнительно плотном воздухе — почти две трети его энергии переходит в ударную волну. Львиную долю остатка забирает световое излучение, оставляя лишь десятую часть проникающей радиации (рис. 3.54), а из этого мизера лишь 6 % достается сотворившим взрыв нейтронам. Существенную энергию уносят с собой нейтрино, но они настолько неуловимы, что найти им и их энергии практическое применение не удается до сих пор.

Рис. 3.54

Проникающую (нейтронную и гамма) радиацию увидеть нельзя, но можно наблюдать вызываемые ею эффекты. Так, ионизация воздуха приводит к возрастанию его проводимости и, если недалеко от взрыва есть грозовые облака, электропрочность воздуха нарушается и следуют разряды молний

…Все было достаточно ясно с ударной волной (рис. 3.55): оптимизация поражения целей упрощалась, поскольку решения уравнений, описывающих движение вещества при взрывах, автомодельны (подобны) и характеризуются безразмерными, относительными параметрами. Например, можно текущие значения давления и радиуса задавать в виде отношений к соответствующим значениям в начале процесса, и решение будет описывать и явление радиусом в дециметр и в километр, так что получать необходимые численные данные для расчетов можно и на моделях (рис. 3.56)

Если стойкость цели по отношению к ударной волне известна — можно определить высоту подрыва заряда данной мощности, при которой площадь поражения целей будет максимальной, или — если носитель доставляет заряд с высокой точностью — минимизировать мощность заряда.

Рис. 3.55

Читатель, возможно, удивится, но изображенное на снимке называется… компьютером. Такие механические вычислители на заре ядерной эры имели командиры, чтобы рассчитывать эффекты ядерных взрывов

Правда, могла поджечь деревянные постройки и причинить тяжелые ожоги вспышка света (рис. 3.57), но то же самое делал и входивший в моду напалм (рис. 3.58)…

А вот непривычное «общественности», не превращающее цель в головешки или тривиальную груду развалин, конечно же, почиталось «варварством». Чтобы прикинуть, как это варварство использовать порациональнее, пригляделись к тому, что возмутительно уклонялось от созидания главных поражающих факторов — к ускользавшим из огненного шара нейтронам и высокоэнергетичному («жесткому») гамма излучению.

Рис. 3.56

МБР базируется в шахте, крышка которой весит многие десятки тонн (снимок вверху), и для получения данных о стойкости шахты по отношению к ударной волне необходим чрезвычайно мощный взрыв и колоссальные расходы на такой опыт. Однако автомодельность процессов газовой динамики дает возможность оценить стойкость на макете: на нижнем левом снимке — «обдутая» копия шахты МБР LGM-118A в масштабе 1:8 в воронке от модельного взрыва. Данные в этом случае получены при подрыве всего нескольких тонн обычного ВВ (правее)

Рис. 3.57

Эффекты воздействия светового излучения ядерного взрыва в Хирошиме. Там, где на кимоно этой японки был темный рисунок, поглощено больше лучистой энергии, нагрев прилегавший к телу ткани вызвал тяжелые ожоговые поражения. Ткань светлых оттенков отразила значительную часть излучения, послужив защитой

Выход гамма излучения можно повысить, окружив заряд конвертером — веществом, ядра которого интенсивно испускают гамма-кванты под действием нейтронов, но на поле сражения прямое действие гамма излучения уступает по боевому эффекту и ударной волне, и свету. Оно может, например, причинить неприятности электронике, но — в огромных дозах (десятках миллионов рад ). От таких доз плавятся металлы, а ударная волна с куда меньшей плотностью энергии уничтожает цель без подобных излишеств.

Рис. 3.58

На фотографии слева — «гриб» не от ядерного взрыва, а от срабатывания напалмовой «зажигалки». Явления похожи вследствие подобия конвективных течений газа. Такое течение возникает, когда в поле тяжести пузырь нагретого (и потому — более легкого) газа поднимается вверх, чуть-чуть поджимая перед собой «омывающий» его холодный воздух (ни о какой ударной волне, понятно, речи в этом случае нет). Ну а позади пузыря, в область разреженного его движением воздуха, втягиваются пыль и дым, образуя «ножку» гриба.

Напалм — горючее (бензин, авиационный керосин), загущенное солями жирных кислот, преимущественно нафтеновых и пальмитиновых, откуда и название: «На-Палм». Впервые применено во Второй мировой войне американскими войсками против японцев, оборонявшихся в многочисленных пещерах на островах Тихого океана. Смесь солей — сыпучий порошок, она вполне безопасна. Будучи разбавлена бензином, смесь приобретает консистенцию студня, и, когда этот «студень» воспламеняется, жар вокруг очень силен. Горящий напалм становится жидким, затекает в щели. Его «звездным часом» стала война в Корее, (1950–1953 гг.), где самолеты тактической авиации США штурмовали зажигательными баками густые цепи китайских «народных добровольцев», которые наступали, не считаясь с потерями от артиллерийского и пулеметного огня. Позже, во Вьетнаме, в напалм стали добавлять капсулированные шарики белого фосфора. Такую смесь нельзя было погасить — она самовоспламенялась (снимок справа), а ожоговые травмы от нее, из-за присутствия фосфора стали еще кошмарнее

Если же плотность энергии гамма излучения меньше, оно становится безвредным для сделанной из железа технике, вроде тех же пушек — а ударная волна и тут может сказать свое слово (рис. 3.59)…

Так что прямое гамма облучение существенного боевого эффекта не обеспечивает, чего нельзя сказать об эффектах вторичных, порожденных им же…

Рис. 3.59

Действие ударной волны по наземным целям можно усилить, поскольку при отражении ударной волны от грунта (ударно-волновой импеданс которого довольно высок) давление возрастает. Оптимальная высота подрыва зависит от энерговыделения заряда и стойкости целей. На теневом снимке подрыва всего 10 мг динитродиазофенола — отражение волны. Давление максимально в области, где падающая и отраженная волны сопрягаются. На снимке справа, за снятым обтекателем авиабомбы Мк-17 — устройство, обеспечивающее высотный подрыв

…Начинается все с Комптон-эффекта в ходе которого образуются электроны отдачи. Магнитное поле Земли, не сообщая заряженной частице кинетическую энергию, «закручивает» ее траекторию (рис. 3.60). Но движение, отличное от равномерного и прямолинейного, есть движение с ускорением — так учит нас школьный курс механики; хотя и не изучаемая подробно в школе, наука электродинамика учит еще и тому, что двигающийся с ускорением заряд излучает. Излучение это тоже электромагнитное, то есть представляет собой колебания электрического и магнитного полей — как и свет, со скоростью которого они распространяются. Характеристики электромагнитного импульса ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) отличаются от характеристик породившего его гамма излучения лишь количественно, но зато — на много порядков. Начнем с того, что в энергию ЭМИ переходит лишь 0,6 % энергии гамма квантов, а ведь их доля в балансе энергии взрыва сама по себе мала. Еще более различаются частоты колебаний: у ЭМИ — килогерцы-мегагерцы, у его «родителя» — на пятнадцать порядков бо́льшие.

Рис. 3.60

В иллюстрации Комптон-эффекта (слева вверху), вызывающего формирование ЭМИ ЯВ, многие объекты стилизованы: электромагнитные излучения изображены простыми синусоидами, хотя они представляют колебания напряженностей электрического и магнитного полей. Изображение атома несколько ближе к реальности: электроны в нем не представляют компактные частицы, вращающиеся по орбитам, а в соответствии с принципом Гайзенберга «размазаны» по ним (автор также попытался изобразить орбиты, соответствующие различным энергетическим состояниям). Принцип неопределенности следует из квантовой природы частиц: точности одновременного определения координаты и скорости частицы связаны константой. Характерный размер ядра на несколько порядков меньше размеров электронных орбит (а не в несколько раз, как на рисунке), но в ядре сосредоточена практически вся масса атома. Оно также может находиться в различных энергетических состояниях (основном или возбужденных).

Углы рассеяния и отдачи при Комптон-эффекте невелики, так что от точки взрыва расходится ток электронов, быстро опережающих намного более тяжелые ионы, за счет чего происходит разделение зарядов (справа вверху). Сферически-симметричная система зарядов излучать не может, однако плотность воздуха меняется с высотой, что вносит асимметрию и в плотность зарядов. Параметры такого электрического диполя при движении зарядов разных знаков меняются, при этом генерируется излучение, мощность которого пропорциональна второй производной дипольного момента по времени.

Деформация магнитного поля образованным ядерным взрывом, хорошо проводящим плазмоидом (не в масштабе, в центре справа) вызывает излучение вследствие изменения магнитного момента.

Помимо Комптон-эффекта, при ядерном взрыве на большой высоте происходят и другие взаимодействия, вызывающие переходы атомов (в основном — кислорода и азота) на возбужденные уровни и последующее их высвечивание в различных областях видимой части спектра. Становится видна структура магнитных силовых линий нашей планеты (внизу слева), а также происходит красивое явление, известное как «северное сияние» (естественным образом оно вызывается потоками заряженных частиц от вспышек на Солнце)

Но возникновение ЭМИ — не только результат «закручивания» электронов. Вклад вносит и излучение электрического диполя, образованного носителями разных знаков (плотность зарядов меняется с высотой, вверху справа). Еще одна причина — возмущение проводящим плазмоидом магнитного поля Земли.

Все эти явления приводят к формированию непрерывного спектра (континуума) ЭМИ ЯВ — совокупности волн в огромном частотном диапазоне. Лишь колебания с частотами от десятков килогерц до сотен мегагерц вносят заметный энергетический вклад, но и эти волны ведут себя по-разному: те, чьи частоты превышают мегагерцы, затухают в атмосфере, а низкочастотные — «оборачиваются» в естественном волноводе между поверхностью Земли и ионосферой, помногу раз огибая земной шар. Правда, «долгожители» напоминают о своем существовании лишь хрипением в приемниках, похожим на «голоса» грозовых разрядов, а вот их более высокочастотные родственники заявляют о себе весьма опасными для аппаратуры «щелчками».

Казалось бы, длинноволновое излучение вообще должно быть безразлично военной электронике — такой ложный вывод подсказывает известная из курса электродинамики теорема взаимности: эффективности приема и излучения любым устройством волн одинаковых частот в данном направлении жестко связаны, чем выше первая, тем выше и вторая . А принимает и излучает военная электроника в гораздо более высокочастотных, чем ЭМИ ЯВ, диапазонах, что и понятно: при создании оружия всемерно «ужимают» габариты, а чем меньше длина волны, тем меньше и размеры антенны.

Действительно, в соответствии с законами электродинамики, ЭМИ ЯВ индуцирует в малогабаритных антеннах ничтожные сигналы, но оно же «выбирает» в качестве антенн другие элементы конструкции: если ракету длиной в 10 метров «накрывает» длинная волна с не поражающей воображение напряженностью электрического поля в 100 В/см, то на металлическом ракетном корпусе наводится разность потенциалов в 100 тысяч вольт! Мощные импульсные токи через заземляющие связи «затекают» в схемы, да и сами точки заземления на корпусе оказываются под существенно отличающимися потенциалами, что тоже ведет к протеканию больших токов. Токовые перегрузки опасны для полупроводниковых элементов: для того, чтобы «сжечь» высокочастотный диод, достаточно импульса мизерной (в десятимиллионную долю Джоуля) энергии. ЭМИ занял почетное место могущественного поражающего фактора — иногда им выводилась из строя аппаратура за тысячи километров от ядерного взрыва — такое было не по силам ни ударной волне, ни световому импульсу.

Понятно, были оптимизированы и параметры вызывающих ЭМИ взрывов (в основном это — высота подрыва заряда данной мощности). Разрабатывались и меры защиты: аппаратура снабжалась дополнительными экранами, охранными разрядниками. Ни один образец боевой техники не принимался на вооружение, пока не была доказана испытаниями — натурными или на специально созданных имитаторах (рис. 3.61) — его стойкость к ЭМИ ЯВ — по крайней мере такой интенсивности, которая характерна для не слишком уж больших дистанций от взрыва.

Рис. 3.61

База ВВС США Кёртлэнд. Испытания стойкости электронного оборудования бомбардировщика В-52 — ветерана стратегической авиации, вот уже полвека находящегося в строю. Этот уникальный самолет останется на вооружении и в 30-х годах XXI века. Поскольку длины волн ЭМИ ЯВ — сотни метров, огромны и размеры антенны, излучающей имитирующий импульс (для сравнения: длина самолета — 48 м, размах крыльев — 56 м). Установка сделана из дерева, чтобы не вносить искажений в распределение полей, и представляет самое большое в мире сооружение из этого материала

…Если нет или очень мало вокруг воздуха, то нет и главного поражающего фактора наземного ядерного взрыва — ударной волны: ей просто не из чего образоваться. Именно так и обстоит дело на рубежах противоракетной обороны, когда необходимо перехватить боевой блок противника. Сделать это предпочтительнее на большой высоте, чтобы даже в случае подрыва блока не пострадали объекты, на которые он нацелен. Но на больших высотах плотность газов столь низка, что они способны только не очень ярко светиться (рис. 3.62). Правда, в безвоздушном пространстве возрастает выход электромагнитного излучения различных частот, но помогает это мало: лучистая энергия поверхность блока, конечно, нагревает, но ведь он и рассчитан на преодоление теплового барьера при входе в атмосферу — снабжен обгорающим (абляционным) теплозащитным покрытием (рис. 3.63). Заряд с повышенным выходом рентгеновского излучения (не «мягкого», а очень жесткого) может нанести поражение электронике, но на небольшом расстоянии, поскольку излучение заметно ослабится в корпусе, сделанном из тяжелого металла. Нейтроны же корпус свободно «проскакивают» и бьют в «сердце» боевого блока — сборку, содержащую делящееся вещество. Ядерный взрыв при этом невозможен — сборка-то пока докритична — но нейтроны порождают в ней много затухающих цепей деления, внутренний «подогрев» от которых может сборку и развалить, но, даже если облучающих нейтронов для этого недостаточно, «подсвеченный» заряд сработает потом с пониженным энерговыделением .

Рис. 3.62

На высотах порядка сотни километров плотность газов очень низка, но об их присутствии свидетельствуют те же фотографии ядерных взрывов. Слева — фотография взрыва Kingfish, мощностью около 1 Мт на высоте 97 км. Красное свечение вызвано возбуждением атомов (не молекул!) кислорода. Справа — тот же эффект после взрыва на меньшей высоте, где преобладает вызванное возбуждением электронами молекул воздуха и последующим их высвечиванием синего цвета

В заряде, предназначенном для перехвата боевого блока, не чинят преград нейтронам: в нем есть ядерный запал, но ампула с термоядерным топливом не окружена тяжелой оболочкой, поскольку взрывной эффект — ненужное излишество. За счет этих мер возрастает удельный выход нейтронов (до примерно 1,6x1024 нейтронов на килотонну, что вшестеро выше, чем для заряда деления) а их энергия всемеро превышает среднюю энергию нейтронов деления. Такими двухфазными термоядерными зарядами W-66 (весом всего 68 кг) оснащены американские перехватчики «Спринт» (рис. 3.64), охраняющие шахты межконтинентальных баллистических ракет.

Рис. 3.63

Внешняя оболочка боевого блока Mk-2RB морской ракеты «Поларис АЗ» получена методом намотки асбестового волокна, скрепленного фенолформальдегидной смолой. Этот слой расходуется (уносится набегающим потоком воздуха) по мере выгорания, но, ввиду его низкой теплопроводности, успевает предохранить от воздействия высокой температуры основную конструкцию на конечном участке траектории. Заряд W-58 боевого блока, весом 116 кг и с энерговыделением 200 кт, состоял на вооружении подводных ракетоносцев ВМС США с 1964 по 1984 г.

Но и ЭМИ и нейтроны при перехвате боевого блока противоборствуют с бездушными машинами, а где же пресловутое варварство? Вполне могло ядерное оружие представить и «фильм ужасов» любителям этого жанра. И изумляли непомерным слюноотделением газетенки, заливаясь в брехе об изуверских «нейтронных бомбах» — мародерском оружии, предназначенном якобы для уничтожения людей, но сохранения материальных ценностей для последующего разграбления.

Рис. 3.64

«Спринт» отличается от других зенитных ракет внешним видом, что объяснимо: ее цели — боевые блоки МБР — самые высокоскоростные, и маневрировать при их перехвате необходимо с очень высокими скоростями и перегрузками (на изображенном в центре испытательном пуске противоракету «заставили сделать крендель», чтобы продемонстрировать эти качества). Ядерный взрыв, уничтожающий боевой блок на большой высоте, также выглядит необычно: «космы» образовались из обрывков плазменного пузыря, в безвоздушном пространстве интенсивно рассеивающих свое вещество в полете

Двухфазными термоядерными зарядами (по американской терминологии — «боеприпасы с повышенным выходом радиации») оснащались боевые части ракет «Лэнс» и 203-мм гаубичные снаряды (рис. 3.65).

С ядрами железа (из которого, в основном, и состоит броня) нейтроны МэВных энергий взаимодействуют не очень активно. Иное дело — человеческие ткани, содержащие много водорода, — легким ядрам такие нейтроны при столкновениях придают значительную скорость, а сами — замедляются и затем активно участвуют в разнообразных реакциях. Все эти процессы приводят к ионизации, то есть — к радиационным поражениям.

Рис. 3.65

Вверху — 203-мм снаряд ХМ-753 с нейтронным зарядом W-79 (изображен на рисунке красным цветом). Было произведено 325 таких снарядов и 225, при взрыве которых происходило только деление плутония. Внизу — заряд W-70 для боеголовки оперативно — тактической ракеты «Лэнс». Заряд W-70 mod3 — нейтронный вариант, энерговыделение при взрыве которого лишь немного превышало 1 кт. Отказ от нейтронного поражения, полное использование энергетических возможностей этого заряда в одной из его модификаций позволило поднять энерговыделение в сто раз

Предметы, подвергшиеся воздействию значительных нейтронных потоков (основного поражающего фактора двухфазных боеприпасов), опасны для жизни, потому что нейтроны после взаимодействия с ядрами инициируют в них разнообразные реакции, являющиеся причиной вторичного (наведенного) излучения, которое испускается в течение длительного времени после того, как распадется последний из облучавших вещество нейтронов.

На самом деле нейтронные боеприпасы предназначались для поражения бронетехники, по численности которой Варшавский пакт превосходил НАТО в несколько раз. Выбор носителей и их досягаемость (десятки километров) указывали, что создавалось это оружие для решения оперативно-тактических задач.

Боевые машины хорошо противостоят воздействию ударной волны (рис. 3.66), поэтому после изучения стойкости бронетехники различных классов, с учетом последствий заражения местности продуктами деления и разрушений от мощных ударных волн, основным поражающим фактором решили сделать нейтроны.

По расчетам, для борьбы с танками и другими хорошо защищенными целями, нейтронный заряд с энерговыделением в 1 кт в 60 раз более эффективен, чем залп всех неядерных огневых средств бронетанковой дивизии (а это — около 800 тонн боеприпасов)!

Рис. 3.66

Слева — приготовления к опыту. Один из объектов испытания — танк Т-62 советского производства. Судя по размерам, на вышку поднят заряд из нескольких тонн обычного ВВ. Справа: по таким целям предполагалось применять оружие с повышенным выходом нейтронного излучения

Рассчитывая остановить навал «брони», в штабах НАТО разработали концепцию «борьбы со вторыми эшелонами», стремясь отнести подальше рубеж применения нейтронного оружия по противнику. Основной задачей бронетанковых войск является развитие успеха на оперативную глубину, после того как их бросят в брешь, пробитую в обороне, например, ядерным ударом большой мощности. В этот момент применять двухфазные боеприпасы уже поздновато: особенности радиационных поражений таковы, что даже получившие абсолютно смертельную дозу в тысячи бэр экипажи танков оставались бы боеспособными в течение нескольких часов. За это время подвижные, хорошо вооруженные и защищенные броней машины успели бы сделать многое. Поэтому такие удары планировались по выжидательным районам, где изготавливались к введению в прорыв основные массы бронетехники: за время марша к линии фронта должны были проявиться последствия облучения экипажей.

На долю термоядерных реакций в нейтронном заряде W70, приходилось 60 % энерговыделения, а гаубичные снаряды ХМ-753 могли применяться и с «холостыми» ампулами — как однофазные, класса мощности «Эй» .

…В повествованиях об оружии других видов о провалах упоминалось, так что умалчивать о том же в настоящей главе — неэтично, возможны упреки.

Были среди них не только неудачи с неядерным «зажиганием» синтеза. На фотографии рис. 3.67 слева запечатлен процесс, навевающий траурные ассоциации: разделка на лом. На переднем плане — корпуса бомб Мк-2, для которых разрабатывался заряд ствольного типа: на значительной длине корпус бомбы тонок (там, без всяких излишеств, размещен только ствол), а головная часть утолщена (там — место замедлителя и основной массы делящегося вещества). Очевидно, что готовилось производство не одного и не двух образцов и наверняка выпущены были не только корпуса, но Мк-2 не повезло в том отношении, что делящимся веществом ее заряда был выбран плутоний. Позже выяснилось, что плутоний обладает значительным собственным нейтронным фоном, на два порядка превышающим таковой U235 (нейтроны испускаются как им самим, так и сопутствующими ему, при «реакторном» получении, примесями). Но повышенный нейтронный фон весьма нежелателен, поскольку вместо ядерного взрываиз-за него может произойти «хлопок», а ствольная схема такую вероятность умножает: по сравнению с имплозией сближение масс делящегося вещества происходит в этом случае значительно медленнее (вспомним о трудностях достижения сверхвысоких скоростей снарядов в орудийных стволах). Поэтому, когда читаешь в книге Ричарда Родса «Черное солнце» воспоминания оружейников-ядерщиков: «Уверенность в правильности всех расчетов и в том, то „Малыш“ (с зарядом ствольной схемы) сработает, была столь велика, что эту бомбу было решено не испытывать на полигоне, а рекомендовать сразу к боевому применению…»— невольно хочется посоветовать: "Albo lapillo diem notare "— ведь в 1945-м, не обладая информацией о собственном нейтронном фоне плутония, «ствольного» первенца вполне могли бы решить снарядить им, а не U235.

Но такой конфуз все же выглядит мелочевкой на фоне проектов масштабных, можно сказать — вселенских, вроде ядерного ракетного двигателя. Не такого, в котором рабочее тело — вода или воздух — нагреваются в реакторе и создают движущую морской или воздушный объект силу, а такого, который пинает то, на чем он установлен, ядерными взрывами (рис. 3.68).

Рис. 3.67

Разделка на металлолом корпусов американских ядерных авиабомб. На переднем плане — корпуса Мк-2, неудачный выбор делящегося вещества для которых привел к закрытию проекта

Проект «Орион» в книге «Укрощение ядра» охарактеризован емко: «Несмотря на внешнюю абсурдность этой идеи, многие выдающиеся физики работали над этим проектом, и они были уверены, что в принципе он может быть практически реализован». Это утверждение, в котором, похоже, излишне прилагательное «внешнюю», — сильный аргумент: на крыльях финансирования, отринув филистерские оковы здравого смысла, научная мысль достигает небывалых высот. Так, в наши дни, стремясь обрести те наижеланнейшие крылья, подстрекает она же устами преданных ей членов и корреспондентов к добыче гелия-3 на Луне! За счет термоядерной реакции в этом изотопе благодетели клянутся избавить человечество от энергетических кризисов, незаметно передергивая: «нерешенных инженерных проблем тут нет, дело только в инвестициях…». Может, в добыче и доставке на Землю гелия-3 проблем действительно нет, но есть другая, очень маленькая: управляемый синтез вот уже более полувека, несмотря ни на какие «инвестиции», не удается «зажечь» даже в DT смеси, где условия для этого наиболее благоприятны. А уж, если впередсмотрящие науки столь уверены, что им покорится синтез куда более труднозажигаемого топлива, то возникает вопрос: почему бы не использовать в качестве такового протий, которого на Земле неизмеримо больше, чем гелия-3 — на Луне?

Рис. 3.68

На рисунках изображены возведение и полет космического корабля «Орион». Он напоминал пулю высотой в 16-этажный дом, должен был весить 4000 т и быть снабжен платформой теневой защиты диаметром 40 м. Корабль должны были пинать взрываемые каждую секунду ядерные заряды с энерговыделением в 100 т. В 1964 г. ВВС США, одумавшись, прекратили финансирование «Ориона»

… Душными, недобрыми ночами преследовали высокопоставленных видения: полчища красных танков подобно саранче заполоняют собою Ла-Манш и далее прут неудержимо… И нет управы на эту тучу… Но научная мысль и тут не оставила в беде, шепнув: «а нарыть на их пути колодези, в коих спрятать заряды…» Освежающим утром, когда развеялись ночные кошмары, эта мысль показалась вполне здравой, тем более, что колодцы-то должны были располагаться не на своей, а на германской земле. Наступающие танковые и механизированные войска, конечно, полюбовались бы красивыми султанами не очень мощных заглубленных ядерных взрывов, тем более, что потери от них были бы минимальны, а пострадало бы от радиации в основном местное население. Закладывать в колодцы предполагалось заряды британских ядерных бомб, романтично названных «Голубой Дунай» (рис. 3.69), а «изюминка» идеи заключалась в том, что обеспечивать температурный режим аппаратуры своим биологическим теплом должны были… куры, клетка с которыми примыкала к электронному блоку и замуровывалась вместе с зарядом. В клетке были запасы пищи и еды на неделю (такой срок, согласно техзаданию, заряд должен был находиться в готовности к применению). Понятно, что, если бы команда на подрыв не последовала, заряд следовало извлечь, преодолевая отвращение от вони и липнущего к рукам говна…

…Но бывало и так, что действительно грохало под землей, навевая воспоминания о «Хохдрукспумпе»…

… Читатель наверняка заметил, что все описанные варианты ядерных взрывов характеризуются практически изотропным полем поражения: и ударная волна, и гамма кванты, и нейтроны летят во всех направлениях. Но натурам утонченным претило такое неизящество: как дубиной — хрясь и всё в разные стороны? Нет, сделайте нам красиво, как в синематографе: чтоб неуловимые выпады шпажкой — шир-шир-шир — и улеглись вокруг поверженные враги лепестками ромашки!

Ну, если нельзя пока шпажкой, то — хоть мечом, волшебным Эскалибуром …

Рис. 3.69

Хотя британская авиабомба Мк-1 «Голубой Дунай», с имплозивным зарядом деления, была принята на вооружение спустя восемь лет после появления «Жирного», она превосходила его по габаритам в полтора раза, а по энерговыделению — уступала вдвое

…Атомы могут находиться в различных энергетических состояниях. При переходе из возбужденного состояния в основное атом испускает квант электромагнитного излучения (фотон), благодаря чему мы видим пламя — и костра и факела ракетного двигателя. Кроме самопроизвольных переходов с одного энергетического уровня на другой, могут произойти и вынужденные, обусловленные действием на атом падающего излучения. Самопроизвольные переходы могут осуществляться только в одном направлении — с более высоких уровней на более низкие, а вынужденные — в любом. В случае перехода на более высокий уровень атом поглощает падающее на него излучение. При вынужденном переходе с одного из возбужденных уровней на более низкий энергетический уровень происходит излучение атомом фотона, дополнительного к тому фотону, под действием которого произошел переход. Это дополнительное излучение называется вынужденным (или индуцированным).

Вынужденное излучение по частоте, фазе и поляризации совпадает с таковыми излучения вызвавшего переход: вынужденное и внешнее излучения когерентны. Эта особенность лежит в основе действия усилителей, называемых лазерами.

Эйнштейн в 1917 г. показал, что соотношение между вероятностями спонтанного и индуцированного излучения обратно пропорционально кубу длины волны. Выход лучистой энергии ядерного взрыва реализуется в основном в рентгеновской части спектра. Для таких коротких волн требуемая энергия накачки очень высока, но у ядерного взрыва ее много! При огромной плотности энергии активная среда лазера может быть только плазмой, причем полностью ионизованной.

Когда плазма ядерного взрыва охлаждается, в ней начинается рекомбинация, при этом на короткое время для некоторых уровней становятся возможными индуцированные переходы, из-за чего такой тип лазера называют рекомбинационным, а излучает он в течение времени, не превышающего наносекунду.

Плотность электронов (они теряют энергию быстрее других частиц) не должна быть слишком велика, поскольку при инверсной населенности с увеличением энергии состояния количество атомов, которое может находиться в этом состоянии — уменьшается. Число переходов между двумя уровнями пропорционально населенности исходного уровня, так что поглощение в системе атомов, находящейся в термодинамическом равновесии, может и преобладать над вынужденным излучением. Для усиления же нужно, чтобы на «высоком» энергетическом уровне находилось намного больше атомов, чем в состоянии с меньшей энергией. Это возможно для атомов таких элементов, как железо, цинк, медь.

Длины волн квантов, излучаемых при индуцированных переходах в этих элементах, — немногим более десятка ангстрем. Такое «мягкое», излучение поглощается в субмикронных слоях металлов, вызывая тепловой взрыв на поверхности цели. Но малая длина пробега — и недостаток: поглощение в воздухе тоже значительно, поэтому войны с применением такого поражающего фактора задумали затевать в космосе.

Длинный стержень — рабочее тело рентгеновского лазера — за короткое время накачки практически не изменит свою форму: образовавшаяся плазма расширяется со скоростью 50 км/с, так что при начальном радиусе стержня в доли миллиметра, за необходимые для накачки десятки наносекунд диаметр расширяющегося стержня едва превысит миллиметр.

Для формирования, фокусировки, усиления рентгеновского излучения бесполезны зеркальная оптика и оптические резонаторы. Все определяется формой рабочего тела: расходимость луча зависит от отношения его диаметра к длине. Длина стержня определяется плотностью энергии воздействующего излучения, а значит — энерговыделением ядерного взрыва: необходимо полностью ионизовать самый удаленный от заряда край стержня, иначе он не будет прозрачным для излучения. Для ядерного взрыва с энерговыделением около 30 килотонн этим условиям удовлетворяют: диаметр стержня — около миллиметра и длина — около 10 м.

Хотели поначалу тем лазером, как шпажкой, одним махом поразить тучу целей: наводить на каждую по нескольку стержней (рис. 3.70). С американских субмарин, через считанные минуты после старта советских МБР, запускали бы противоракеты, разворачивающие в космосе заставу из рентгеновских лазеров. В мечтах, боевая станция «Эскалибура» напоминала гигантского ежа множеством металлических стержней, смонтированных радиально вокруг ядерного заряда. Каждый из них наводился системой слежения за целями на основе небольшого телескопа. После выбора целей, ядерный заряд подрывали, а рентгеновские лазерные лучи «ударяли» по ракетам.

…Такой радужный вариант опровергли расчеты: энергии для поражения не хватало. На каждую цель требовалось навести тучу стержней, так что для перехвата одной ракеты надо было потратить как минимум одну ядерную боевую станцию. А уж если допустить, что с перехватом можно слегка опоздать — каждая ракета успеет тогда «развести» по нескольку боевых блоков и кучу ложных целей (рис. 3.71) в придачу — число противоракетных станций надо увеличивать на порядок. Да и неочевидно было, выведут ли из строя не очень-то мощные лучи снабженный теплозащитой боевой блок (рис. 3.72)

Рис. 3.70

Плод фантазии художника: перехват боевых блоков рентгеновскими лазерами, рабочие тела каждого из которых — медные стержни — направляются на несколько целей. Такой тип лазера никогда не испытывался, потому что сразу появились обоснованные сомнения в его эффективности: любому из стержней достается лишь мизерная часть излучений ядерного взрыва

Рис. 3.71

В процессе разведения блоков в их боевой порядок включают ложные цели (ЛЦ) — для отвлечения средств ПРО противника. Материал легких надувных ЛЦ (слева, вверху) — металлизованная майларовая пленка. На достаточно большом расстоянии отличить такую ЛЦ от боевого блока ни оптическими, ни радиолокационными средствами невозможно. При входе боевого порядка в атмосферу легкие надувные ЛЦ отстают, но «стрелять» ренгеновскими лучами уже поздно: защитой блоков служит слой воздуха. При движении в высокоскоростном воздушном потоке, поверхность боевого блока нагревается, его можно обнаружить по тепловому излучению и уничтожить ракетой-перехватчиком. На этом этапе «работают» ЛЦ другого типа: малоразмерные, но тяжелые. Горение пиротехнического состава в такой ЛЦ имитирует тепловой «имидж» (ниже) боевого блока. Справа — вставленные одна в другую «тяжелые» ЛЦ из экспозиции музея Академии ракетных войск

Когда дело дошло до эксперимента, образовали из стержней цилиндр (рис. 3.73), забыв о поражении многих целей одним взрывом.

Но от подземного, с энерговыделением в 30 килотонн (2x1014 Дж) взрыва Cabra 26 марта 1983 г. на полигоне в штате Невада лишь жалкие 130 килоджоулей только и перепали острию космического меча. Да размазывается и эта энергия: на дистанции 1000 км — по кругу диаметром около сотни метров, что для цели вполне безопасно, так что и очень уж дальний выпад с таким мечом пока что не сделаешь…

…И насмехались по эту сторону идеологического фронта над жалкими потугами, разъясняли снисходительно: не может быть верных знаний там, где капитал простер свои грязные щупальца, потому как нет у них прочнейшего марксистско-ленинского философского фундамента! И делились простой, как правда, пропорцией, озарившей полуночной зарницей мозг: «Если кумулятивный заряд с несколькими килограммами взрывчатки пробивает метр брони, то 10 килотонн — они ж на 10 тысяч километров брызнут неумолимой струей! И можно, бабахнув где-то в шахте, что вырыли там, где не ступала нога человека, струей, прошедшей аж сквозь всю голубую планету, преобразовать в слякоть говномерзавца, покусившегося на то, что нам свято. И не спасет его никакой бункер-мункер!» И далее, ласково улыбнувшись и приложив ладошку к кепочному козыречку: «Верной, единственно верной дорогой идите, товаг’ищи!»

Рис. 3.72

Программа испытаний боевых блоков на стойкость к различным поражающим факторам весьма обширна. Среди оригинальных методик — комплексные «нагревоударные» испытания, в ходе которых вокруг изделия форсунками распыляется жидкое взрывчатое вещество, затем инициируемое во множестве точек излучением лазеров

…Случилось как-то читать диссертацию, посвященную строительству. Основная мысль ее автора состояла в том, что движение больших масс людей описывается уравнениями гидродинамики и это позволяет рассчитывать пропускные способности эскалаторов, проходов и прочего. Но этим же законам подчиняется и движение вещества при взрывах, причем результат — применим для явления любого масштаба. Так что, если поверить автору той диссертации и найти несколько десятков тысяч (а лучше — сотню тысяч) энтузиастов, можно ставить изумительные по наглядности опыты, наблюдая за ними с крыши высотки. Надо только объяснить, куда людишкам бежать, толкая друг друга (это — обязательно), услышав вой сирены, возвещающей начало эксперимента.

Рис. 3.73

Накачка рентгеновским излучением ядерного взрыва стержней (рабочих тел лазера 1) через плазму 2, образованную из пенополистирола, более эффективна, чем их прямое облучение, но пока удалось достичь величины излучаемой энергии немногим более сотни килоджоулей, а лучи 3 могут быть направлены только на одну цель. Рабочие тела — очень длинные и тонкие — изображены не в масштабе

Можно будет изучать даже перемешивание «вещества», при турбулентном течении, порекомендовав различным слоям «общества» надеть разноцветные хламиды. Такой эксперимент будет первым явлением миру новой разновидности метода аналогий, поскольку автору книги такая идея в голову хоть и пришла, но за помощью в ее реализации к начальству он не обратился, опасаясь ответного обильного слюноизвержения, а возможно даже — укуса в припадке неконтролируемой истерики…

Полагаю все же, что большинство читателей этой книги — не звезды шоу-бизнеса, вялое беканье которых моментально соберет требуемое количество готовых на все поклонников. Опять же, если бы читатель располагал хотя бы несколькими граммами ВВ (желательно — инициирующего), проинструктировать его об организации опыта можно было «на счет раз», как говорят пролетарии умственного и физического труда. Но вместо этого приходится посоветовать перечитать то, что в предшествующей главе написано об органах.

Вблизи взрывающейся плутониевой сборки «собрать» энергию в определенной мере можно: это и делают в термоядерных зарядах, чтобы максимально нагреть ампулу с топливом. А чтобы понять, что происходит со сфокусированным потоком плазмы далее — рассмотрим снимок (рис. 3.74), на котором запечатлена ударная волна, сформированная при выстреле.

Понятно, что в стволе газы двигались только вперед. Если бы мы нашли способ учинить подобное при ядерном взрыве, то немедля возник бы рядом некто неброский и сформулировал убедительно, подобно Саиду из «Белого солнца пустыни»: «Не говори никому! Не надо!» И то верно: так и шныряют вокруг агенты империалистических разведок, переодетые в эмиссаров неправительственных организаций, метают там и сям ложные каменюки — начиненных электроникой подколодных слухачей.

Рис. 3.74

Теневой снимок ударных волн, сформированных при выстреле

Но не дожили мы пока до такого счастья, чтоб все — ив одну сторону. Ну хоть полюбуемся, как бы это выглядело.

Из ствола газы выходят со сверхзвуковой скоростью, так что на фронте течения сразу образуется ударная волна. А дальше и газы выстрела и сжатый воздух начинают перетекать в области с более низким, чем в них, давлением. И форма ударной волны, даже на небольшом расстоянии от ствола, весьма напоминает сферическую. Диаметр отверстия, из которого происходит истечение — характерный размер источника возмущения — можно оценить: это размер линии пересечения основания газового потока с дульным срезом ствола. Сколько таких характерных размеров уложится на расстоянии, пройдя которое волна уже мало отличается от сферической? Десятки? Меньше сотни — заведомо!

Ну а теперь вернемся к рис. 3.53 и прикинем, каков характерный размер боевого блока. Пусть — метр (на самом деле — меньше: всякие там головные зазоры — не в счет). Значит, на выигрыш в плотности энергии ударной волны можно рассчитывать на дистанциях менее сотни метров. Но в пределах этого радиуса такой боевой блок и без всякой кумуляции гарантированно уничтожит шахту, в которой базируется межконтинентальная баллистическая ракета противника, а много ли существует более стойких к ударной волне целей? На больших расстояниях от взрыва источник возмущения будет ничтожной, незаметной точкой, «растаскивание» энергии сведет на нет начальную анизотропию поля поражения.

В неядерных кумулятивных боеприпасах все важные события происходят на расстояниях, сравнимых с размерами их заряда. Усиливает эффект и металлическая облицовка, а вот для ядерной кумуляции и она — не помощник: вблизи заряда металл превратится в плазму, а, рекомбинировав, — в тот же газ (пар), хотя поначалу и плотный.

…Так что не прославилось ядерное оружие, воплотившись в тучи боеприпасов направленного поражения, не стяжало лавры «снарядов с выемками». Но и не полетели туда-сюда ядерные заряды после Хи-рошимы и Нагасаки. А потому — стрёмно стало высокопоставленным подпирать такими аргументами свою «заботу о государственных интересах»…