Миниатюрная водородная бомба. Водородная бомба
В конце 30-х годов прошлого столетия в Европе уже были открыты закономерности деления и распада а водородная бомба из разряда фантастики перешла в реальную действительность. История освоения ядерной энергии интересна и до сих пор представляет собой захватывающее соревнование между научным потенциалом стран: нацистской Германии, СССР и США. Самая мощная бомба, владеть которой мечтало любое государство, была не только оружием, но и мощным политическим инструментом. Та страна, которая имела ее в своем арсенале, фактически становилась всемогущей и могла диктовать свои правила.
Водородная бомба имеет свою историю создания, в основу которой легли физические законы, а именно термоядерный процесс. Изначально ее неправильно назвали атомной, а виной тому была неграмотность. В ученый Бете, впоследствии ставший лауреатом Нобелевской премии, работал над искусственным источником энергии - делением урана. Это время было пиком научной деятельности многих физиков, а в их среде было такое мнение, что научные секреты не должны существовать вовсе, так как изначально законы науки интернациональны.
Теоретически водородная бомба была изобретена, теперь же с помощью конструкторов она должна была приобрести технические формы. Оставалось только упаковать ее в определенную оболочку и испытать на мощность. Есть два ученых, имена которых навсегда будут связаны с созданием этого мощного оружия: в США это - Эдвард Теллер, а в СССР - Андрей Сахаров.
В США термоядерной проблемой еще в 1942 году начал заниматься физик По распоряжению Гарри Трумэна, на то время президента США, над этой проблемой работали лучшие ученые страны, они создавали принципиально новое оружие уничтожения. Причем, заказ правительства был на бомбу мощностью не меньше миллиона тонн тротила. Водородная бомба Теллером была создана и показала человечеству в Хиросиме и Нагасаки свои безграничные, но уничтожающие способности.
На Хиросиму была сброшена бомба, которая весила 4,5 тонны с содержанием урана 100 кг. Этот взрыв соответствовал почти 12 500 тоннам тротила. Японский город Нагасаки стерла плутониевая бомба такой же массы, но эквивалентная уже 20 000 тонн тротила.
Будущий советский академик А. Сахаров в 1948 году, основываясь на своих исследованиях, представил конструкцию водородной бомбы под наименованием РДС-6. Его исследования пошли по двум ветвям: первая имела название «слойка» (РДС-6с), а ее особенностью был атомный заряд, который окружался слоями тяжелых и легких элементов. Вторая ветвь - «труба» или (РДС-6т), в ней плутониевая бомба находилась в жидком дейтерии. Впоследствии было сделано очень важное открытие, доказавшее, что направление «труба» является тупиковым.
Принцип действия водородной бомбы состоит в следующем: сначала взрывается внутри оболочки HB заряд, который является инициатором термоядерной реакции, как результат возникает нейтронная вспышка. При этом процесс сопровождается высвобождением высокой температуры, которая нужна для дальнейшего Нейтроны начинают бомбардировку вкладыша из дейтерида лития, а он в свою очередь под непосредственным действием нейтронов расщепляется на два элемента: тритий и гелий. Используемый атомный запал образует нужные для протекания синтеза составляющие в уже приведенной в действие бомбе. Вот такой непростой принцип действия водородной бомбы. После этого предварительного действия начинается непосредственно термоядерная реакция в смеси дейтерия с тритием. В это время в бомбе все больше увеличивается температура, а в синтезе участвует все большее количество водорода. Если следить за временем протекания этих реакций, то скорость их действия можно охарактеризовать, как мгновенную.
Впоследствии ученые стали применять не синтез ядер, а их деление. При делении одной тонны урана создается энергия, эквивалентная 18 Мт. Такая бомба обладает колоссальной мощностью. Самая мощная бомба, созданная человечеством, принадлежала СССР. Она даже попала в книгу рекордов Гиннесса. Ее взрывная волна приравнивалась к 57 (примерно) мегатоннам вещества тротил. Взорвана она была в 1961 году в районе архипелага Новая Земля.
Древнеиндийские и древнегреческие ученые предполагали, что материя состоит из мельчайших неделимых частиц, в своих трактатах они писали об этом задолго до начала нашей эры. В V в. до н. э. греческий ученый Левкипп из Ми-лета и его ученик Демокрит сформулировали понятие атома (греч. atomos «неделимый»). На протяжении многих столетий эта теория оставалась скорее философской, и только в 1803 г. английским химиком Джоном Дальтоном была предложена научная теория атома, подтверждаемая экспериментами.
В конце XIX начале XX в. эту теорию развили в своих трудах Джозеф Томсон, а затем Эрнест Резерфорд, именуемый отцом ядерной физики. Было выяснено, что атом вопреки своему названию не является неделимой конечной частицей, как утверждалось раньше. В 1911 г. физики приняли «планетарную» систему Резерфорда Бора, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Позднее было установлено, что ядро также не является неделимым оно состоит из протонов, заряженных положительно, и не имеющих заряда нейтронов, которые состоят, в свою очередь, из элементарных частиц.
Как только ученым стало более или менее понятно строение атомного ядра, они попытались осуществить давнюю мечту алхимиков превращение одного вещества в другое. В 1934 г. французские ученые Фредерик и Ирен Жолио-Кюри при бомбардировке алюминия альфа-частицами (ядрами атома гелия) получили радиоактивные атомы фосфора, которые, в свою очередь, переходили в устойчивый изотоп кремния более тяжелого элемента, чем алюминий. Возникла идея провести подобный опыт с самым тяжелым природным элементом ураном, открытым в 1789 г. Мартином Клапротом. После того как в 1896 г. Анри Беккерель обнаружил радиоактивность солей урана, этот элемент всерьез заинтересовал ученых.
Э. Резерфорд.
Гриб ядерного взрыва.
В 1938 г. немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман провели опыт, сходный с экспериментом Жолио-Кюри, правда, взяв вместо алюминия уран, они рассчитывали получить новый сверхтяжелый элемент. Однако результат оказался неожиданным: вместо сверхтяжелого получились легкие элементы из средней части периодической таблицы. Через некоторое время физик Лиза Мейтнер предположила, что бомбардировка урана нейтронами приводит к расщеплению (делению) его ядра, в результате чего получаются ядра легких элементов и остается некоторое число свободных нейтронов.
Дальнейшие исследования показали, что природный уран состоит из смеси трех изотопов, причем наименее стабильным из них является уран-235. Время от времени ядра его атомов самопроизвольно делятся на части, этот процесс сопровождается выделением двух-трех свободных нейтронов, которые мчатся со скоростью около 10 тыс. кмс. Ядра наиболее распространенного изото-па-238 в большинстве случаев просто захватывают эти нейтроны, реже происходит превращение урана в нептуний и далее в плутоний-239. При попадании нейтрона в ядро урана-2 3 5 моментально происходит его новое деление.
Было очевидно: если взять достаточно большой кусок чистого (обогащенного) урана-235, реакция деления ядер в нем пойдет лавинообразно эту реакцию назвали цепной. При делении каждого ядра выделяется огромное количество энергии. Было подсчитано, что при полном делении 1 кг урана-235 выделяется столько же тепла, сколько при сжигании 3 тыс. т угля. Этот колоссальный выброс энергии, высвобождающейся в считаные мгновения, должен был проявить себя как взрыв чудовищной силы, что, разумеется, сразу заинтересовало военные ведомства.
Супруги Жолио-Кюри. 1940-е гг.
Л. Мейтнер и О. Ган. 1925 г.
Перед началом Второй мировой войны в Германии и некоторых других странах велись строго засекреченные работы по созданию ядерного оружия. В США исследования, обозначенные как «Манхэттенский проект», стартовали в 1941 г., год спустя в Лос-Аламосе была основана крупнейшая в мире исследовательская лаборатория. Административно проект подчинялся генералу Гровсу научное руководство осуществлял профессор Калифорнийского университета Роберт Оппенгеймер. В работе проекта принимали участие крупнейшие авторитеты в области физики и химии, в том числе 13 лауреатов Нобелевской премии: Энрико Ферми, Джеймс Франк, Нильс Бор, Эрнест Лоуренс и др.
Главной задачей ставилось получение достаточного количества урана-235. Было установлено, что зарядом для бомбы может служить также плутоний-2 39, поэтому работы велись сразу по двум направлениям. Накопление урана-235 должно было осуществляться путем его отделения от основной массы природного урана, а плутоний мог быть получен только в результате управляемой ядерной реакции при облучении нейтронами урана-238. Обогащение природного урана производилось на заводах компании «Вестингауз», а для производства плутония необходимо было построить ядерный реактор.
Именно в реакторе происходил процесс облучения урановых стержней нейтронами, в результате чего часть урана-238 должна была превратиться в плутоний. Источниками нейтронов при этом были делящиеся атомы урана-235, но захват нейтронов ураном-238 не давал начаться цепной реакции. Решить проблему помогло открытие Энрико Ферми, который обнаружил, что нейтроны, замедленные до скорости 22 мс, вызывают цепную реакцию урана-235, но не захватываются ураном-238. В качестве замедлителя Ферми предложил 40-сантиметровый слой графита либо тяжелую воду, в состав которой входит изотоп водорода дейтерий.
Р. Оппенгеймер и генерал-лейтенант Л. Гровс. 1945 г.
Калутрон в Ок-Ридже.
Опытный реактор был сооружен в 1942 г. под трибунами Чикагского стадиона. 2 декабря произошел его успешный экспериментальный запуск. Через год в городе Ок-Ридж был построен новый обогатительный завод и запущен реактор для промышленного получения плутония, а также калутрон устройство для электромагнитного разделения изотопов урана. Общая стоимость работ по проекту составила около 2 млрд долларов. Тем временем в Лос-Аламосе шли работы непосредственно над устройством бомбы и способами детонации заряда.
16 июня 1945 г. неподалеку от города Аламогордо в штате Нью-Мексико в ходе испытаний под кодовым названием Trinity («Троица») было взорвано первое в мире ядерное устройство с плутониевым зарядом и имплозивной (использующей для детонации химическую взрывчатку) схемой подрыва. Мощность взрыва была эквивалентна взрыву 20 килотонн тротила.
Следующим шагом стало боевое применение ядерного оружия против Японии, которая после капитуляции Германии одна продолжала войну против США и их союзников. 6 августа бомбардировщик В-29 «Энола Гэй» под управлением полковника Тиббетса сбросил на Хиросиму бомбу Little Boy («малыш») с урановым зарядом и пушечной (использующей соединение двух блоков для создания критической массы) схемой подрыва. Бомба опускалась на парашюте и взорвалась на высоте 600 м от земли. 9 августа самолет «Бокс Кар» майора Суини сбросил на Нагасаки плутониевую бомбу Fat Man («толстяк»). Последствия взрывов были ужасны. Оба города были практически полностью разрушены, в Хиросиме погибло более 200 тыс. человек, в Нагасаки около 80 тыс. Позже один из пилотов признался, что они видели в эту секунду самое страшное, что только может увидеть человек. Не в силах противостоять новому оружию, японское правительство капитулировало.
Хиросима после атомной бомбардировки.
Взрыв атомной бомбы поставил точку во Второй мировой войне, но фактически начал новую войну «холодную», сопровождаемую безудержной гонкой ядерного вооружения. Советским ученым пришлось догонять американцев. В 1943 г. была создана секретная «лаборатория № 2», которую возглавил известный физик Игорь Васильевич Курчатов. Позднее лаборатория была преобразована в Институт атомной энергии. В декабре 1946 г. на опытном ядерном ураново-графитовом реакторе Ф1 была осуществлена первая цепная реакция. Два года спустя в Советском Союзе построили первый плутониевый завод с несколькими промышленными реакторами, а в августе 1949 г. на Семипалатинском полигоне провели испытательный взрыв первой советской атомной бомбы с плутониевым зарядом РДС-1 мощностью 22 килотонны.
В ноябре 1952 г. на атолле Эниветок в Тихом океане США взорвали первый термоядерный заряд, разрушительная сила которого возникала за счет энергии, высвобождающейся в ходе ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые. Через девять месяцев на Семипалатинском полигоне советские ученые испытали РДС-6 термоядерную, или водородную, бомбу мощностью 400 килотонн, разработанную группой ученых под руководством Андрея Дмитриевича Сахарова и Юлия Борисовича Харитона. В октябре 1961 г. на полигоне архипелага Новая Земля была взорвана 50-мега-тонная «Царь-бомба» самая мощная водородная бомба из всех, когда-либо испытанных.
И. В. Курчатов.
На конец 2000-х годов США располагали примерно 5000, а Россия 2800 единицами ядерных боеприпасов на развернутых стратегических носителях, а также значительным количеством тактического ядерного оружия. Этого запаса достаточно, чтобы несколько раз уничтожить всю планету. Всего одна термоядерная бомба средней мощности (около 25 мегатонн) равна 1500 «хиросимам».
В конце 1970-х годов проводились исследования по созданию нейтронного оружия разновидности ядерной бомбы малой мощности. Нейтронная бомба отличается от обычной ядерной тем, что у нее искусственно увеличена та доля энергии взрыва, которая выделяется в виде нейтронного излучения. Это излучение поражает живую силу противника, воздействует на его вооружение и создает радиоактивное заражение местности, при этом воздействие ударной волны и светового излучения ограниченно. Однако ни одна армия мира так и не взяла нейтронные заряды на вооружение.
Хотя использование энергии атома поставило мир на грань уничтожения, у нее есть и мирная ипостась, правда, крайне опасная при выходе из-под контроля это ясно показали аварии на Чернобыльской и Фукусимской атомных электростанциях. Первая в мире АЭС мощностью всего 5 МВт была запущена 27 июня 1954 г. в поселке Обнинское Калужской области (ныне город Обнинск). На сегодняшний день в мире эксплуатируется более 400 АЭС, 10 из них в России. На них вырабатывается около 17 % всей мировой электроэнергии, и показатель этот, скорее всего, будет только увеличиваться. В настоящее время мир не может обойтись без использования ядерной энергии, однако хочется верить, что в будущем человечество найдет более безопасный источник энергопитания.
Пульт управления атомной станции в Обнинске.
Чернобыль после катастрофы.
Водородная бомба
Термоя́дерное ору́жие - тип оружия массового поражения , разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжёлые (например, синтеза двух ядер атомов дейтерия (тяжелого водорода) в одно ядро атома гелия), при которой выделяется колоссальное количество энергии . Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия , термоядерное оружие имеет намного большую мощность взрыва. Теоретически она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов. Следует отметить, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, особенно, по отношению к мощности взрыва. Это дало основания называть термоядерное оружие «чистым». Термин этот, появившийся в англоязычной литературе, к концу 70-х годов вышел из употребления.
Общее описание
Термоядерное взрывное устройство может быть построено, как с использованием жидкого дейтерия, так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития - дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода - дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6.
Дейтерид лития-6 - твёрдое вещество, которое позволяет хранить дейтерий (обычное состояние которого в нормальных условиях - газ) при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент - литий-6 - это сырьё для получения самого дефицитного изотопа водорода - трития . Собственно, 6 Li - единственный промышленный источник получения трития:
В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотоп лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше.
Для того, чтобы создать необходимые для начала термоядерной реакции нейтроны и температуру (порядка 50 млн градусов), в водородной бомбе сначала взрывается небольшая по мощности атомная бомба . Взрыв сопровождается резким ростом температуры, электромагнитным излучением, а также возникновением мощного потока нейтронов. В результате реакции нейтронов с изотопом лития образуется тритий.
Наличие дейтерия и трития при высокой температуре взрыва атомной бомбы инициирует термоядерную реакцию (234), которая и дает основное выделение энергии при взрыве водородной (термоядерной) бомбы. Если корпус бомбы изготовлен из природного урана, то быстрые нейтроны (уносящие 70 % энергии, выделяющейся при реакции (242)) вызывают в нем новую цепную неуправляемую реакцию деления. Возникает третья фаза взрыва водородной бомбы. Подобным образом создается термоядерный взрыв практически неограниченной мощности.
Дополнительным поражающим фактором является нейтронное излучение , возникающее в момент взрыва водородной бомбы.
Устройство термоядерного боеприпаса
Термоядерные боеприпасы существуют как в виде авиационных бомб (водородная или термоядерная бомба ), так и боеголовок для баллистических и крылатых ракет.
История
СССР
Первый советский проект термоядерного устройства напоминал слоеный пирог, в связи с чем получил условное наименование «Слойка». Проект был разработан в 1949 году (еще до испытания первой советской ядерной бомбы) Андреем Сахаровым и Виталием Гинзбургом и имел конфигурацию заряда, отличную от ныне известной раздельной схемы Теллера-Улама . В заряде слои расщепляющегося материала чередовались со слоями топлива синтеза - дейтерида лития в смеси с тритием («первая идея Сахарова»). Заряд синтеза, располагающийся вокруг заряда деления малоэффективно увеличивал общую мощность устройства (современные устройства типа «Теллер-Улам» могут дать коэффициент умножения до 30 раз). Кроме того, области зарядов деления и синтеза перемежались с обычным взрывчатым веществом - инициатором первичной реакции деления, что дополнительно увеличивало необходимую массу обычной взрывчатки. Первое устройство типа «Слойка» было испытано в 1953 году, получив наименование на Западе «Джо-4» (первые советские ядерные испытания получали кодовые наименования от американского прозвища Иосифа (Джозефа) Сталина «Дядя Джо»). Мощность взрыва была эквивалентна 400 килотоннам при кпд всего 15 - 20 %. Расчёты показали, что разлёт непрореагировавшего материала препятствует увеличению мощности свыше 750 килотонн.
После проведения Соединенными Штатами испытаний «Иви Майк» в ноябре 1952, которые доказали возможность создания мегатонных бомб, Советский Союз стал разрабатывать другой проект. Как упоминал в своих мемуарах Андрей Сахаров, «вторая идея» была выдвинута Гинзбургом еще в ноябре 1948 года и предлагала использовать в бомбе дейтерид лития, который при облучении нейтронами образует тритий и высвобождает дейтерий.
В конце 1953 года физик Виктор Давиденко предложил располагать первичный (деление) и вторичный (синтез) заряды в отдельных объемах, повторив таким образом схему Теллера-Улама. Следующий большой шаг был предложен и развит Сахаровом и Яковом Зельдовичем весной 1954. Он подразумевал использовать рентгеновское излучение от реакции деления для сжатия дейтерида лития перед синтезом («лучевая имплозия»). «Третья идея» Сахарова была проверена в ходе испытаний «РДС-37» мощностью 1.6 мегатонн в ноябре 1955 года. Дальнейшее развитие этой идеи подтвердило практическое отсутствие принципиальных ограничений на мощность термоядерных зарядов.
Советский Союз продемонстрировал это испытаниями в октябре 1961 года, когда на Новой Земле была взорвана бомба мощностью 50 мегатонн, доставленная бомбардировщиком Ту-95 . КПД устройства составил почти 97 %, и изначально оно было рассчитано на мощность в 100 мегатонн, урезанных впоследствии волевым решением руководства проекта вдвое. Это было самое мощное термоядерное устройство, когда-либо разработанное и испытанное на Земле. Настолько мощное, что его практическое применение в качестве оружия теряло всякий смысл, даже с учетом того, что оно было испытано уже в виде готовой бомбы.
США
Идея бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом была предложена Энрико Ферми его коллеге Эдварду Теллеру еще в 1941 году , в самом начале Манхэттенского проекта . Значительную часть своей работы в ходе Манхэттенского проекта Теллер посвятил работе над проектом бомбы синтеза, в некоторой степени пренебрегая собственно атомной бомбой. Его ориентация на трудности и позиция «адвоката дьявола» в обсуждениях проблем заставили Оппенгеймера увести Теллера и других «проблемных» физиков на запасной путь.
Первые важные и концептуальные шаги к осуществлению проекта синтеза сделал сотрудник Теллера Станислав Улам . Для инициирования термоядерного синтеза Улам предложил сжимать термоядерное топливо до начала его нагрева, используя для этого факторы первичной реакции расщепления, а также разместить термоядерный заряд отдельно от первичного ядерного компонента бомбы. Эти предложения позволили перевести разработку термоядерного оружия в практическую плоскость. Исходя из этого, Теллер предположил, что рентгеновское и гамма излучение, порожденные первичным взрывом могут передать достаточно энергии во вторичный компонент, расположенный в общей оболочке с первичным, чтобы осуществить достаточную имплозию(обжатие) и инициировать термоядерную реакцию. Позднее Теллер, его сторонники и противники обсуждали вклад Улама в теорию, лежащую в основе этого механизма.
Изменение военной доктрины США в период с 1945 по 1996 год и основные концепции
//На территории Соединенных Штатов, в Лос-Аламосе, в пустынных просторах штата Нью-Мексико, в 1942 году был создан американский ядерный центр. На его базе были развернуты работы по созданию ядерной бомбы. Общее руководство проектом было поручено талантливому физику-ядерщику Р. Оппенгеймеру. Под его началом были собраны лучшие умы того времени не только США и Англии, но практически всей Западной Европы. Над созданием ядерного оружия трудился огромный коллектив, включая 12 лауреатов Нобелевской премии. Не было недостатка и в финансовых средствах.
К лету 1945 года американцам удалось собрать две атомные бомбы, получившие названия «Малыш» и «Толстяк». Первая бомба весила 2722 кг и была снаряжена обогащенным Ураном-235. «Толстяк» с зарядом из Плутония-239 мощностью более 20 кт имела массу 3175 кг. 16 июня состоялось первое полигонное испытание ядерного устройства, приуроченное к встрече руководителей СССР, США, Великобритании и Франции.
К этому времени изменились отношения между бывшими соратниками. Следует отметить, что США, как только у них появилась атомная бомба, стремились к монопольному праву обладания ею, чтобы лишить другие страны возможности использовать атомную энергию по своему усмотрению.
Президент США Г. Трумэн стал первым политическим руководителем, кто принял решение на применение ядерных бомб. С военной точки зрения необходимости таких бомбардировок густонаселенных японских городов не было. Но политические мотивы в этот период превалировали над военными. Руководство Соединенных Штатов стремилось к главенству во всем послевоенном мире, а ядерные бомбардировки, по их мнению, должны были стать весомым подкреплением этих устремлений. С этой целью они стали добиваться принятия американского «плана Баруха», который закрепил бы за США монопольное владение атомным оружием, другими словами, «абсолютное военное превосходство».
Роковой час настал. 6 и 9 августа экипажи самолетов B-29 «Enola Gay» и «Bocks car» сбросили свой смертоносный груз на города Хиросима и Нагасаки. Общие людские потери и масштабы разрушений от этих бомбардировок характеризуются следующими цифрами: мгновенно погибло от теплового излучения (температура около 5000 градусов С) и ударной волны — 300 тысяч человек, еще 200 тысяч получили ранение, ожоги, облучились. На площади 12 кв. км были полностью разрушены все строения. Только в одной Хиросиме из 90 тысяч строений было уничтожено 62 тысячи. Эти бомбардировки потрясли весь мир. Считается, что это событие положило начало гонке ядерных вооружений и противостоянию двух политических систем того времени на новом качественном уровне.
Развитие американских стратегических наступательных вооружений после Второй Мировой войны осуществлялось в зависимости от положений военной доктрины. Ее политическая сторона определяла главную цель руководства США — достижение мирового господства. Главным препятствием на пути этих устремлений считался Советский Союз, который по их мнению должен был ликвидирован. В зависимости от расстановки сил в мире, достижений науки и техники менялись ее основные положения, что находило соответствующее отражение в принятии определенных стратегических стратегий (концепций). Каждая последующая стратегия не заменяла полностью предшествовавшую ей, а лишь модернизировала ее главным образом в вопросах определения путей строительства Вооруженных сил и способах ведения войны.
С середины 1945 года и по 1953 год американское военно-политическое руководство в вопросах строительства стратегических ядерных сил (СЯС) исходило из того, что США монопольно владеют ядерным оружием и могут достичь мирового господства путем ликвидации СССР в ходе ядерной войны. Подготовка к такой войне началась практически сразу после разгрома гитлеровской Германии. Об этом свидетельствует директива Объединенного комитета военного планирования № 432/д от 14 декабря 1945 года, где ставилась задача на подготовку атомной бомбардировки 20 советских городов — основных политических и промышленных центров Советского Союза. При этом планировалось использовать весь наличный на то время запас атомных бомб (196 штук), носителями которых являлись модернизированные бомбардировщики В-29. Определялся и способ их применения — внезапный атомный «первый удар», который должен поставить советское руководство перед фактом бесперспективности дальнейшего сопротивления.
Политическим обоснованием таких действий становится тезис о «советской угрозе», одним из главных авторов которого можно считать поверенного в делах США в СССР Дж. Кеннана. Именно он 22 февраля 1946 года послал в Вашингтон «длинную телеграмму», где в восьми тысячах слов обрисовал «жизненную угрозу», будто бы нависшую над США, и предложил стратегию конфронтации с Советским Союзом.
Президент Г. Трумэн дал указание разработать доктрину (в последствии получила название «доктрины Трумэна») проведения политики с позиции силы по отношению к СССР. Для централизации планирования и повышения эффективности применения стратегической авиации весной 1947 году создается стратегическое авиационное командование (САК). Одновременно ускоренными темпами реализуется задача совершенствования стратегической авиационной техники.
К середине 1948 года в Комитете начальников штабов был составлен план ядерной войны с СССР, получивший кодовое название «Чариотир». Он предусматривал, что война должна начаться «с концентрированных налетов с использованием атомных бомб против правительственных, политических и административных центров, промышленных городов и избранных предприятий нефтеочистительной промышленности с баз в западном полушарии и Англии». Только за первые 30 дней намечалось сбросить 133 ядерные бомбы на 70 советских городов.
Однако, как подсчитали американские военные аналитики, этого было недостаточно для достижения быстрой победы. Они считали, что за это время Советская Армия сможет овладеть ключевыми районами Европы и Азии. В начале 1949 года был создан специальный комитет из высших чинов армии, авиации и флота под руководством генерал-лейтенанта Х. Хармона, которому была поставлена задача попытаться оценить политические и военные последствия намеченного атомного наступления на Советский Союз с воздуха. Выводы и подсчеты комитета явно свидетельствовали, что США к ядерной войне пока не готовы.
В выводах комитета значилось, что требуется увеличить количественный состав САК, повысить его боевые возможности, пополнить ядерные арсеналы. Чтобы обеспечить нанесение массированного ядерного удара авиационными средствами Соединенным Штатам необходимо создать сеть баз вдоль границ СССР, с которых бомбардировщики-носители ядерного оружия могли осуществлять боевые вылеты по кратчайшим маршрутам к запланированным целям на советской территории. Необходимо развернуть серийное производство тяжелых стратегических межконтинентальных бомбардировщиков В-36, способных действовать с баз на американской территории.
Сообщение о том, что Советский Союз овладел секретом ядерного оружия вызвало у правящих кругов США желание как можно быстрее развязать превентивную войну. Был разработан план «Тройан», в котором предусматривалось начать боевые действия 1 января 1950 года. На то время САК располагало 840 стратегическими бомбардировщиками в строевых частях, 1350 — в резерве и свыше 300 атомными бомбами.
Чтобы оценить его жизненность, Комитет начальников штабов приказал группе генерал-лейтенанта Д. Хэлла проверить на штабных играх шансы выведения из строя девяти наиболее важных стратегических районов на территории Советского Союза. Проиграв воздушное наступление против СССР, аналитики Хэлла подвели итог: вероятность достижения указанных целей составляет 70 %, что повлечет потерю 55 % наличного состава бомбардировщиков. Выяснилось, что стратегическая авиация США в этом случае очень быстро потеряет боеспособность. Поэтому вопрос о превентивной войне в 1950 году был снят. Вскоре американское руководство смогло на деле убедиться в правильности таких оценок. В ходе начавшейся в 1950 году Корейской войны бомбардировщики В-29 понесли тяжелые потери от атак реактивной истребительной авиации.
Но ситуация в мире быстро менялась, что нашло свое отражение в американской стратегии «массированного возмездия», принятой в 1953 году. Она основывалась на превосходстве США над СССР в количестве ядерных боеприпасов и средствах их доставки. Предусматривалось ведение всеобщей ядерной войны против стран социалистического лагеря. Главным средством достижения победы считалась стратегическая авиация, на развитие которой направлялось до 50 % финансовых средств, выделяемых Министерству обороны на закупку вооружений.
В 1955 году САК располагало 1565 бомбардировщиками, 70 % из которых составляли реактивные В-47, и 4750 ядерными бомбами для них мощностью от 50 кт до 20 Мт. В этом же году на вооружение принимается тяжелый стратегический бомбардировщик В-52, который постепенно становится основным межконтинентальным носителем ядерного оружия.
В то же время военно-политическое руководство США начинает осознавать, что в условиях быстрого возрастания возможностей советских средств ПВО тяжелые бомбардировщики не смогут в одиночку решить задачу достижения победы в ядерной войне. В 1958 году на вооружение поступают баллистические ракеты средней дальности «Тор» и «Юпитер», развертывание которых ведется в Европе. Годом позже на боевое дежурство ставятся первые межконтинентальные ракеты «Атлас-D», заканчивается ввод в боевой состав атомной подводной лодки «Дж. Вашингтон» с ракетами «Поларис-А1».
С появлением в составе СЯС баллистических ракет возможности по нанесению ядерного удара у США значительно возрастают. Однако и в СССР к концу 50-х годов создаются межконтинентальные носители ядерного оружия, способные нанести ответный удар по территории Соединенных Штатов. Особую тревогу у Пентагона вызывали советские МБР. В этих условиях руководители Соединенных Штатов посчитали, что стратегия «массированного возмездия» не в полной мере соответствует современным реалиям и должна быть скорректирована.
К началу 1960 года ядерное планирование в США принимает централизованный характер. До этого каждый вид Вооруженных сил планировал применение ядерного оружия самостоятельно. Но увеличение числа стратегических носителей потребовало создания единого органа для планирования ядерных операций. Им стал Объединенный штаб планирования стратегических целей, подчиненный командующему САК и Комитету начальников штабов Вооруженных Сил США. В декабре 1960 года был составлен первый единый план ведения ядерной войны, получивший наименование «Единый комплексный оперативный план» — СИОП. Он предусматривал, в соответствии с требованиями стратегии «массированного возмездия», ведение против СССР и Китая только всеобщей ядерной войны с неограниченным применением ядерного оружия (3,5 тысячи ядерных боезарядов).
В 1961 году принимается стратегия «гибкого реагирования», отразившая изменения официальных взглядов на возможный характер войны с СССР. Кроме всеобщей ядерной войны американские стратеги стали допускать возможность ограниченного применения ядерного оружия и ведение войн обычными средствами поражения непродолжительное время (не более двух недель). Выбор способов и средств ведения войны должен был быть осуществлен с учетом сложившейся геостратегической ситуации, соотношения сил и наличия ресурсов.
На развитие американских стратегических вооружений новые установки отразились весьма значительно. Начинается бурный количественный рост МБР и БРПЛ. Совершенствованию последних уделяется особое внимание, так как их можно было использовать в качестве средств «передового базирования» в Европе. При этом американскому правительству уже не требовалось искать для них возможные районы размещения и уговаривать европейцев дать свое согласие на использование их территории, как это было в период развертывания ракет средней дальности.
Военно-политическое руководство США считало, что необходимо иметь такой количественный состав СЯС, применение которого обеспечило бы «гарантированное уничтожение» Советского Союза, как жизнеспособного государства.
В первые годы этого десятилетия была развернута значительная группировка МБР. Так, если в начале 1960 года в боевом составе САК имелось 20 ракет только одного типа — «Атлас-D», то к концу 1962 года — уже 294. К этому времени были приняты на вооружение межконтинентальные баллистические ракеты «Атлас» модификаций «E» и «F», «Титан-1» и «Минитмен-1А». Последние МБР по степени совершенства стояли на несколько порядков выше своих предшественниц. В этом же году на боевое патрулирование вышла десятая американская ПЛАРБ. Общее число БРПЛ «Поларис-А1» и «Поларис-А2» достигло 160 единиц. В строй вступили последние из заказанных тяжелых бомбардировщиков В-52Н и средних бомбардировщиков В-58. Общее количество бомбардировщиков в составе стратегического авиационного командования составило 1819. Таким образом, организационно оформилась американская ядерная триада стратегических наступательных сил (части и соединения МБР, атомных ракетных подводных лодок и стратегических бомбардировщиков), каждый компонент которой гармонично дополнял друг друга. На ее оснащении имелось свыше 6000 ядерных боезарядов.
В середине 1961 года был одобрен план СИОП-2, отражавший стратегию «гибкого реагирования». Он предусматривал проведение пяти взаимосвязанных операций по уничтожению советского ядерного арсенала, подавления системы ПВО, уничтожение органов и пунктов военного и государственного управления, крупных группировок войск, а также нанесение ударов по городам. Общее количество целей в плане составляло 6 тысяч. В месте тем разработчики плана учитывали и возможность нанесения Советским Союзом ответного ядерного удара по территории США.
В начале 1961 года была сформирована комиссия, в обязанности которой вменялось вырабатывать перспективные пути развития американских СЯС. В последствии такие комиссии создавались регулярно.
Осенью 1962 года мир снова оказался на грани ядерной войны. Разразившийся Карибский кризис заставил политиков всего мира взглянуть на ядерное оружие с новой стороны. Впервые оно явно сыграло роль сдерживающего фактора. Внезапное для США появление советских ракет средней дальности на Кубе и отсутствие у них подавляющего превосходства в количестве МБР и БРПЛ над Советским Союзом сделали военный путь разрешения конфликта невозможным.
Американское военное руководство тут же заявило о необходимости довооружения, фактически взяв курс на развязывание гонки стратегических наступательных вооружений (СНВ). Желания военных нашли должную поддержку в сенате США. На развитие СНВ были выделены громадные деньги, что позволило качественно и количественно улучшить СЯС. В 1965 году полностью были сняты с вооружения ракеты «Тор» и «Юпитер», «Атлас» всех модификаций и «Титан-1». На замену им поступили межконтинентальные ракеты «Минитмен-1В» и «Минитмен-2», а также тяжелая МБР «Титан-2».
Существенно количественно и качественно вырос морской компонент СНС. Учитывая такие факторы, как практически безраздельное господство ВМС США и объединенного флота НАТО на просторах мирового океана в начале 60-х годов, высокую живучесть, скрытность и мобильность ПЛАРБ, американское руководство решило значительно увеличить число развернутых подводных ракетоносцев, которые смогли бы успешно заменить ракеты средней дальности. Их главными целями должны были стать крупные промышленные и административные центры Советского Союза и других социалистических стран.
В 1967 году в боевом строю СЯС имелось 41 ПЛАРБ с 656 ракетами, из которых более 80 % составляли БРПЛ «Поларис-А3», 1054 МБР и свыше 800 тяжелых бомбардировщиков. После снятия с вооружения устаревших самолетов типа В-47 предназначавшиеся для них ядерные бомбы были ликвидированы. В связи с изменением тактики стратегической авиации на оснащение В-52 поступили крылатые ракеты AGM-28 «Хаунд Дог» с ядерной головной частью.
Быстрый рост во второй половине 60-х годов числа советских МБР типа «ОС» с улучшенными характеристиками, создание системы ПРО, сделали вероятность достижения Америкой быстрой победы в возможной ядерной войне мизерной.
Гонка стратегических ядерных вооружений ставила перед военно-промышленным комплексом США все новые и новые задачи. Требовалось найти новый путь быстрого наращивания ядерной мощи. Высокий научно-производственный уровень ведущих американских ракетостроительных фирм позволил решить и эту задачу. Конструкторы нашли способ значительного увеличения количества поднимаемых ядерных зарядов без увеличения числа их носителей. Были разработаны и внедрены разделяющиеся головные части (РГЧ) сначала с рассеивающимися боевыми элементами, а затем и с индивидуальным наведением.
Руководство США решило, что пришло время несколько скорректировать военно-техническую сторону своей военной доктрины. Используя испытанный тезис о «советской ракетной угрозе» и «отставании США», оно легко добилось выделения финансовых средств на новые стратегические вооружения. С 1970 года началось развертывание МБР «Минитмен-3» и БРПЛ «Посейдон-С3» с РГЧ типа «МИРВ». В тоже время устаревшие «Минитмен-1В» и «Поларисы» снимались с боевого дежурства.
В 1971 году официально принимается стратегия «реалистического устрашения». В основе ее была заложена идея ядерного превосходства над СССР. Авторы стратегии учитывали наступающее равенство в количестве стратегических носителей между США и СССР. К тому времени без учета ядерных сил Англии и Франции сложился следующий баланс стратегических вооружений. По МБР наземного базирования — у США 1054 против 1300 у Советского Союза, по числу БРПЛ — 656 против 300 и по стратегическим бомбардировщикам — 550 против 145 соответственно. Новая стратегия в области развития СНВ предусматривала резкое наращивание количества ядерных боевых блоков на баллистических ракетах при одновременном улучшении их тактико-технических характеристик, что должно было обеспечить качественное превосходство над СЯС Советского Союза.
Совершенствование стратегических наступательных сил нашло свое отражение в очередном плане — СИОП-4, принятом в 1971 году. Он был разработан с учетом взаимодействия всех компонентов ядерной триады и предусматривал поражение 16 тысяч целей.
Но под давлением мировой общественности руководство США вынуждено было пойти на переговоры по вопросам ядерного разоружения. Методы ведения таких переговоров регламентировала концепция «ведения переговоров с позиции силы» — составная часть стратегии «реалистического устрашения». В 1972 году был заключен Договор между США и СССР об ограничении систем ПРО и Временное соглашение о некоторых мерах в области ограничения СНВ (ОСВ-1). Однако, наращивание стратегического ядерного потенциала противостоящих политических систем продолжалось.
К середине 70-х годов было завершено развертывание ракетных систем «Минитмен-3» и «Посейдон». Все ПЛАРБ типа «Лафайет», оснащенные новыми ракетами, прошли модернизацию. Тяжелые бомбардировщики получили на вооружение ядерные УР SRAM. Все это привело к резкому возрастанию ядерного арсенала, закрепленного за стратегическими носителями. Так за пять лет с 1970 по 1975 год количество боевых блоков возросло с 5102 до 8500 штук. Полным ходом велось совершенствование системы боевого управления стратегическими вооружениями, что позволило реализовать принцип быстрого переприцеливания боевых блоков на новые цели. Чтобы полностью пересчитать и заменить полетное задание для одной ракеты теперь требовалось всего несколько десятков минут, а всю группировку МБР СНС можно было переприцелить за 10 часов. К концу 1979 года эта система была внедрена на всех пусковых установках межконтинентальных ракет и пунктах управления пуском. Одновременно повышалась защищенность шахтных пусковых установок МБР «Минитмен».
Качественное улучшение СНВ США позволило перейти от концепции «гарантированного уничтожения» к концепции «выбора целей», предусматривавшей многовариантные действия — от ограниченного ядерного удара несколькими ракетами до массированного удара по всему комплексу намеченных объектов поражения. Был составлен и утвержден в 1975 году план СИОП-5, предусматривавший нанесение ударов по военным, административным и экономическим объектам Советского Союза и стран Варшавского договора общим числом до 25 тысяч.
Основной формой применения американских СНВ считался внезапный массированный ядерный удар всеми боеготовыми МБР и БРПЛ, а также некоторым количеством тяжелых бомбардировщиков. К этому времени БРПЛ стали ведущими в ядерной триаде США. Если до 1970 года большая часть ядерных зарядов числилась за стратегической авиацией, то в 1975 году на 656 ракетах морского базирования было установлено 4536 боевых блока (на 1054 МБР — 2154 заряда, а на тяжелых бомбардировщиках — 1800). Изменились и взгляды на их применение. Кроме нанесения ударов по городам, учитывая малое подлетное время (12 — 18 минут), ракеты подводных лодок могли применяться для поражения стартующих советских МБР на активном участке траектории или непосредственно в пусковых установках, воспрепятствования их старта до подлета американских МБР. На последние возлагалась задача поражения высокозащищенных целей и прежде всего ШПУ и командных пунктов ракетных частей РВСН. Таким образом мог быть сорван или значительно ослаблен советский ответно-встречный ядерный удар по территории США. Тяжелые бомбардировщики планировалось применять для поражения сохранившихся или вновь выявленных целей.
Со второй половины 70-х годов начинается трансформация взглядов американского политического руководства на перспективы ядерной войны. Учитывая мнение большинства ученых о гибельности для США даже ответного советского ядерного удара, оно решило принять теорию ограниченной ядерной войны для одного ТВД, а конкретно, Европейского. Для ее осуществления были необходимы новые ядерные вооружения.
Администрация президента Дж. Картера выделила средства на разработку и производство высокоэффективной стратегической системы морского базирования «Трайдент». Реализацию данного проекта предусматривалось осуществить в два этапа. На первом планировалось перевооружить 12 ПЛАРБ типа «Дж. Мэдисон» ракетами «Трайдент-С4», а также построить и ввести в строй 8 ПЛАРБ нового поколения типа «Огайо» с 24 такими же ракетами. На втором этапе предполагалось построить еще 14 ПЛАРБ и вооружить все лодки этого проекта новой БРПЛ «Трайдент-D5» с более высокими тактико-техническими характеристиками.
В 1979 году президент Дж. Картер принимает решение о полномасштабном производстве межконтинентальной баллистической ракеты «Пискипер» («МХ»), которая по своим характеристикам должна была превзойти все существовавшие советские МБР. Ее разработка велась с середины 70-х годов наряду с БРСД «Першинг-2» и новым видом стратегических вооружений — крылатыми ракетами большой дальности наземного и воздушного базирования.
С приходом к власти администрации президента Р. Рейгана на свет появилась «доктрина неоглобализма», отражавшая новые взгляды военно-политического руководства США на пути достижения мирового господства. Она предусматривала широкий комплекс мероприятий (политических, экономических, идеологических, военных) по «отбрасыванию коммунизма», прямое использование военной силы против тех стран, где США усматривают наличие угрозы своим «жизненно важным интересам». Естественно была скорректирована и военно-техническая сторона доктрины. Основу ее на 80-е годы составила стратегия «прямого противоборства» с СССР в глобальном и региональном масштабах, направленная на достижение «полного и неоспоримого военного превосходства США».
Вскоре в Пентагоне были разработаны «Директивные указания по строительству вооруженных сил США» на ближайшие годы. В них, в частности, определялось, что в ядерной войне «США должны одержать верх и иметь возможность принудить СССР в короткие сроки прекратить военные действия на условиях США». Военными планами предусматривалось ведение как всеобщей, так и ограниченной ядерной войны в рамках одного ТВД. Кроме того, ставилась задача быть готовыми вести эффективную войну из космоса.
На основании этих положений были разработаны концепции развития СНС. Концепция «стратегической достаточности» требовала иметь такой боевой состав стратегических носителей и ядерных боевых блоков к ним, чтобы обеспечить «устрашение» Советского Союза». Концепция «активного противодействия» предусматривала пути обеспечения гибкости применения стратегических наступательных сил в любой обстановке — от одиночного применения ядерного оружия до использования всего ядерного арсенала.
В марте 1980 года президент утверждает план СИОП-5Д. Планом предусматривалось нанесение трех вариантов ядерных ударов: превентивного, ответно-встречного и ответного. Количество объектов поражения составило 40 тысяч, куда вошли 900 городов с населением свыше 250 тысяч в каждом, 15 тысяч промышленных и экономических объектов, 3500 военных целей на территории СССР, стран Варшавского договора, КНР, Вьетнама и Кубы.
В начале октября 1981 года президент Рейган объявил свою «стратегическую программу» на 80-е годы, содержавшую установки на дальнейшее наращивание стратегического ядерного потенциала. На шести заседаниях комитета по военным вопросам конгресса США состоялись последние слушания по этой программе. На них были приглашены представители президента, Министерства обороны, ведущие ученые в области вооружений. В результате всесторонних обсуждений всех структурных элементов программа наращивания стратегических вооружений была одобрена. В соответствии с ней, начиная с 1983 года, в качестве ядерных средств передового базирования были развернуты в Европе 108 пусковых установок БРСД «Першинг-2», 464 крылатые ракеты наземного базирования BGM-109G.
Во второй половине 80-х годов была разработана еще одна концепция -«существенной эквивалентности». В ней определялось, как в условиях сокращения и ликвидации одних типов СНВ за счет улучшения боевых характеристик других обеспечить качественное превосходство над СЯС СССР.
С 1985 года началось развертывание 50 МБР «МХ» шахтного базирования (еще 50 ракет этого типа в мобильном варианте планировалось поставить на боевое дежурство в начале 90-х годов) и 100 тяжелых бомбардировщиков В-1В. Полным ходом велось производство крылатых ракет воздушного базирования BGM-86 для оснащения 180 бомбардировщиков В-52. На 350 МБР «Минитмен-3» устанавливалась новая РГЧ с более мощными боевыми блоками, одновременно модернизировалась система управления.
Интересная ситуация сложилась после размещения на территории Западной Германии ракет «Першинг-2». Формально эта группировка не входила в состав СНС США и являлась ядерным средством верховного главнокомандующего объединенными вооруженными силами НАТО в Европе (эту должность всегда занимали представители США). Официальной версией, для мировой общественности, ее развертывание в Европе была реакция на появление у Советского Союза ракет РСД-10 (SS-20) и необходимости довооружения НАТО перед лицом ракетной угрозы с Востока. На самом деле причина была конечно же другая, что и подтвердил верховный главнокомандующий объединенных вооруженных сил НАТО в Европе генерал Б. Роджерс. Он в 1983 году в одном из своих выступлений сказал: «Большинство людей полагают, что мы предпринимаем модернизацию своего оружия из-за ракет SS-20. Мы осуществили бы модернизацию и в том случае, если бы ракет SS-20 не было».
Главное предназначение «Першингов» (учтенных в плане «СИОП») было нанесение «обезглавливающего удара» по командным пунктам стратегических формирований Вооруженных сил СССР и РВСН в Восточной Европе, что должно было сорвать осуществление советского ответного удара. Для этого они обладали всеми необходимыми тактико-техническими характеристиками: малым временем подлета (8-10 минут), высокой точностью стрельбы и ядерным зарядом, способным поражать высокозащищенные цели. Таким образом, становилось ясно, что они предназначались для решения стратегических наступательных задач.
Опасным оружием стали крылатые ракеты наземного базирования, также считавшиеся ядерным средством НАТО. Но применение их предусматривалось в соответствии с планом «СИОП». Главное их достоинство заключалось в высокой точности стрельбы (до 30 м) и скрытности полета, который происходил на высоте нескольких десятков метров, что в сочетании с малой эффективной площадью рассеивания делало перехват системой ПВО таких ракет крайне сложным делом. Объектами поражения для КР могли быть любые точечные высокозащищенные цели типа командных пунктов, ШПУ и т. п.
Однако, к концу 80-х годов США и СССР накопили такой огромный ядерный потенциал, что он давно перерос разумные пределы. Создалась ситуация, когда необходимо было принять решение, что дальше делать. Положение усугублялось тем, что половина МБР («Минитмен-2» и часть «Минитмен-3») находились в эксплуатации 20 и более лет. Поддержание их в боеготовом состоянии обходилось с каждым годом все дороже. В этих условиях руководством страны было принято решение о возможности 50 % сокращения СНВ при условии ответного шага со стороны Советского Союза. Такой договор был заключен в конце июля 1991 года. Его положения во многом определили пути развития стратегических вооружений на 90-е годы. Была дана установка, на развитие таких СНВ, чтобы на парирование угрозы от них, СССР потребовалось бы затратить большие финансовые и материальные средства.
Ситуация коренным образом изменилась после развала Советского Союза. В результате США достигли мирового господства и остались единственной «сверхдержавой» мира. Наконец была выполнена политическая часть американской военной доктрины. Но с окончанием «холодной войны», как считает администрация Б. Клинтона, угрозы для интересов США сохранились. В 1995 году появился доклад «Национальная военная стратегия», представленный председателем комитета начальников штабов ВС, и направленный Конгрессу. Он стал последним из официальных документов, в которых излагались положения новой военной доктрины. В ее основе лежит «стратегия гибкой и избирательной вовлеченности». Определенные коррективы в новой стратегии внесены в содержание основных стратегических концепций.
Военно-политическое руководство по-прежнему делает ставку на силу, а Вооруженные силы готовятся к ведению войны и достижению «победы в любых войнах, где и когда они бы ни возникали». Естественно, проводится совершенствование военной структуры, в том числе и стратегических ядерных сил. На них возлагается задача сдерживания и устрашения возможного противника, как в мирный период, так и входе всеобщей или ограниченной войны с применением обычных средств поражения.
Значительное место в теоретических разработках уделено месту и способам действия СНС в ядерной войне. С учетом сложившегося соотношения сил между США и Россией в области стратегических вооружений, американское военно-политическое руководство считает, что цели в ядерной войне могут быть достигнуты в результате многократных и разнесенных по времени ядерных ударов по объектам военного и экономического потенциалов, административного и политического управления. По времени это могут быть как упреждающие, так и ответно-встречные действия.
Предусматриваются следующие виды ядерных ударов: выборочные — для поражения различных органов управления, ограниченные или региональные (например, по группировкам войск противника в ходе обычной войны при неудачном развитии ситуации) и массированные. В связи с этим проведена определенная реорганизация СНВ США. Дальнейшее изменение американских взглядов на возможное развитие и применение стратегических ядерных вооружений можно ожидать в начале следующего тысячелетия.
Наша статья посвящена истории создания и общим принципам синтеза такого устройства, как иногда называемой водородной. Вместо выделения энергии взрыва при расщеплении ядер тяжелых элементов, вроде урана, она генерирует даже большее ее количество путем слияния ядер легких элементов (например, изотопов водорода) в один тяжелый (например, гелий).
Почему предпочтительнее слияние ядер?
При термоядерной реакции, заключающейся в слиянии ядер участвующих в ней химических элементов, генерируется значительно больше энергии на единицу массы физического устройства, чем в чистой атомной бомбе, реализующей ядерную реакцию деления.
В атомной бомбе делящееся ядерное топливо быстро, под действием энергии подрыва обычных взрывчатых веществ объединяется в небольшом сферическом объеме, где создается его так называемая критическая масса, и начинается реакция деления. При этом многие нейтроны, освобождающиеся из делящихся ядер, будут вызывать деление других ядер в массе топлива, которые также выделяют дополнительные нейтроны, что приводит к цепной реакции. Она охватывает не более 20 % топлива, прежде чем бомба взрывается, или, возможно, гораздо меньше, если условия не идеальны: так в атомных бомбах Малыш, сброшенной на Хиросиму, и Толстяк, поразившей Нагасаки, КПД (если такой термин вообще можно к ним применять) были всего 1,38 % и 13%, соответственно.
Слияние (или синтез) ядер охватывает всю массу заряда бомбы и длится, пока нейтроны могут находить еще не вступившее в реакцию термоядерное горючее. Поэтому масса и взрывная мощность такой бомбы теоретически неограниченны. Такое слияние может продолжаться теоретически бесконечно. Действительно, термоядерная бомба является одним из потенциальных устройств конца света, которое может уничтожить всю человеческую жизнь.
Что такое реакция слияния ядер?
Топливом для реакции термоядерного синтеза служат изотопы водорода дейтерий или тритий. Первый отличается от обычного водорода тем, что в его ядре, кроме одного протона содержится еще и нейтрон, а в ядре трития уже два нейтрона. В природной воде один атом дейтерия приходится на 7000 атомов водорода, но из его количества. содержащегося в стакане воды, можно в результате термоядерной реакции получить такое же количество теплоты, как и при сгорании 200 л бензина. На встрече в 1946 году с политиками, отец американской водородной бомбы Эдвард Теллер подчеркнул, что дейтерий дает больше энергии на грамм веса, чем уран или плутоний, однако стоит двадцать центов за грамм в сравнении с несколькими сотнями долларов за грамм топлива для ядерного деления. Тритий в природе в свободном состоянии вообще не встречается, поэтому он гораздо дороже, чем дейтерий, с рыночной ценой в десятки тысяч долларов за грамм, однако наибольшее количество энергии высвобождается именно в реакции слияния ядер дейтерия и трития, при которой образуется ядро атома гелия и высвобождается нейтрон, уносящий избыточную энергию в 17,59 МэВ
D + T → 4 Не + n + 17,59 МэВ.
Схематически эта реакция показана на рисунке ниже.
Много это или мало? Как известно, все познается в сравнении. Так вот, энергия в 1 МэВ примерно в 2,3 миллиона раз больше, чем выделяется при сгорании 1 кг нефти. Следовательно слияние только двух ядер дейтерия и трития высвобождает столько энергии, сколько выделяется при сгорании 2,3∙10 6 ∙17,59 = 40,5∙10 6 кг нефти. А ведь речь идет только о двух атомах. Можете представить, как высоки были ставки во второй половине 40-х годов прошлого века, когда в США и СССР развернулись работы, результатом которых стала термоядерная бомба.
Как все начиналось
Еще летом 1942 г. в начале реализации проекта создания атомной бомбы в США (Манхэтенский проект) и позднее в аналогичной советской программе, задолго до того, как была построена бомба, основанная на делении ядер урана, внимание некоторых участников этих программ было привлечено к устройству, которое может использовать гораздо более мощную термоядерную реакцию слияния ядер. В США сторонником этого подхода, и даже, можно сказать, его апологетом, был уже упомянутый выше Эдвард Теллер. В СССР это направление развивал Андрей Сахаров, будущий академик и диссидент.
Для Теллера его увлечение термоядерным синтезом в годы создания атомной бомбы сыграло скорее медвежью услугу. Будучи участником Манхэтенского проекта, он настойчивые призывал к перенаправлению средств на реализацию собственных идей, целью которых была водородная и термоядерная бомба, что не понравилось руководству и вызвало напряженность в отношениях. Поскольку в то время термоядерное направление исследований не было поддержано, то после создания атомной бомбы Теллер покинул проект и занялся преподавательской деятельностью, а также исследованиями элементарных частиц.
Однако начавшаяся холодная война, а больше всего создание и успешное испытание советской атомной бомбы в 1949 г., стали для яростного антикоммуниста Теллера новым шансом реализовать свои научные идеи. Он возвращается в Лос-Аламосскую лабораторию, где создавалась атомная бомба, и совместно со Станиславом Уламом и Корнелиусом Эвереттом приступает к расчетам.
Принцип термоядерной бомбы
Для того чтобы началась реакция слияния ядер, нужно мгновенно нагреть заряд бомбы до температуры в 50 миллионов градусов. Схема термоядерной бомбы, предложенная Теллером, использует для этого взрыв небольшой атомной бомы, которая находится внутри корпуса водородной. Можно утверждать, что было три поколения в развитии ее проекта в 40-х годах прошлого века:
- вариант Теллера, известный как "классический супер";
- более сложные, но и более реальные конструкции из нескольких концентрических сфер;
- окончательный вариант конструкции Теллера-Улама, которая является основой всех работающих поныне систем термоядерного оружия.
Аналогичные этапы проектирования прошли и термоядерные бомбы СССР, у истоков создания которых стоял Андрей Сахаров. Он, по-видимому, вполне самостоятельно и независимо от американцев (чего нельзя сказать о советской атомной бомбе, созданной совместными усилиями ученых и разведчиков, работавших в США) прошел все вышеперечисленные этапы проектирования.
Первые два поколения обладали тем свойством, что они имели последовательность сцепленных "слоев", каждый из которых усиливал некоторый аспект предыдущего, и в некоторых случаях устанавливалась обратная связь. Там не было четкого разделения между первичной атомной бомбой и вторичной термоядерной. В отличие от этого, схема термоядерной бомбы разработки Теллера-Улама резко различает первичный взрыв, вторичный, и при необходимости, дополнительный.
Устройство термоядерной бомбы по принципу Теллера-Улама
Многие его детали по-прежнему остаются засекреченными, но есть достаточная уверенность, что все имеющееся ныне термоядерное оружие использует в качестве прототипа устройство, созданное Эдвардом Теллерос и Станиславом Уламом, в котором атомная бомба (т. е. первичный заряд) используется для генерации излучения, сжимает и нагревает термоядерное топливо. Андрей Сахаров в Советском Союзе, по-видимому, независимо придумал аналогичную концепцию, которую он назвал "третьей идеей".
Схематически устройство термоядерной бомбы в этом варианте показано на рисунке ниже.
Она имела цилиндрическую форму, с примерно сферической первичной атомной бомбой на одном конце. Вторичный термоядерный заряд в первых, еще непромышленных образцах, был из жидкого дейтерия, несколько позднее он стал твердым из химического соединения под названием дейтерид лития.
Дело в том, что в промышленности давно используется гидрид лития LiH для безбалонной транспортировки водорода. Разработчики бомбы (эта идея сначала была использована в СССР) просто предложили брать вместо обычного водорода его изотоп дейтерий и соединять с литием, поскольку с твердым термоядерным зарядом выполнить бомбу гораздо проще.
По форме вторичный заряд представлял собой цилиндр, помещенный в контейнер со свинцовой (или урановой) оболочкой. Между зарядами находится щит нейтронной защиты. Пространство, между стенками контейнера с термоядерным топливом и корпусом бомбы заполнено специальным пластиком, как правило, пенополистиролом. Сам корпус бомбы выполнен из стали или алюминия.
Эти формы изменились в последних конструкциях, таких как показанная на рисунке ниже.
В ней первичный заряд сплюснут, как арбуз или мяч в американском футболе, а вторичный заряд - сферический. Такие формы гораздо более эффективно вписываются во внутренний объем конических ракетных боеголовок.
Последовательность термоядерного взрыва
Когда первичная атомная бомба детонирует, то в первые мгновения этого процесса генерируется мощное рентгеновское излучение (поток нейтронов), которое частично блокируется щитом нейтронной защиты, и отражается от внутренней облицовки корпуса, окружающего вторичный заряд, так что рентгеновские лучи симметрично падают на него по всей его длине.
На начальных этапах термоядерной реакции нейтроны от атомного взрыва поглощаются пластиковым заполнителем, чтобы не допустить чересчур быстрого разогрева топлива.
Рентгеновские лучи вызвают появление вначале плотной пластиковой пены, заполняющей пространство между корпусом и вторичным зарядом, которая быстро переходит в состояние плазмы, нагревающей и сжимающей вторичный заряд.
Кроме того, рентгеновские лучи испаряют поверхность контейнера, окружающего вторичный заряд. Симметрично испаряющееся относительно этого заряда вещество контейнера приобретает некоторый импульс, направленный от его оси, а слои вторичного заряда согласно закону сохранения количества движения получают импульс, направленный к оси устройства. Принцип здесь тот же, что и в ракете, только если представить, что ракетное топливо разлетается симметрично от ее оси, а корпус сжимается внутрь.
В результате такого сжатия термоядерного топлива, его объем уменьшается в тысячи раз, а температура достигает уровня начала реакции слияния ядер. Происходит взрыв термоядерной бомбы. Реакция сопровождается образованием ядер трития, которые сливаются с ядрами дейтерия, изначально имеющимися в составе вторичного заряда.
Первые вторичные заряды были построены вокруг стержневого сердечника из плутония, неофициально называемого "свечой", который вступал в реакцию ядерного деления, т. е. осуществлялся еще один, дополнительный атомный взрыв с целью еще большего поднятия температуры для гарантированного начала реакции слияния ядер. В настоящее время считается, что более эффективные системы сжатия устранили «свечу», позволяя дальнейшую миниатюризацию конструкции бомбы.
Операция Плющ
Так назвались испытания американского термоядерного оружия на Маршалловых островах в 1952 г. во время которых была взорвана первая термоядерная бомба. Она называлась Плющ Майк и была построена по типовой схеме Теллера-Улама. Ее вторичный термоядерный заряд был помещен в цилиндрический контейнер, представляющий собой термически изолированный сосуд Дьюара с термоядерным топливом в виде жидкого дейтерия, вдоль оси которого проходила «свеча» из 239-плутония. Дьюар, в свою очередь, был покрыт слоем 238-урана весом более 5 метрических тонн, который в процессе взрыва испарялся, обеспечивая симметричное сжатие термоядерного топлива. Контейнер с первичным и вторичным зарядами был помещен в стальной корпус 80 дюймов шириной и 244 дюйма длиной со стенками в 10-12 дюймов толщиной, что было крупнейшим примером кованого изделия до того времени. Внутренняя поверхность корпуса был выстлана листами свинца и полиэтилена для отражения излучения после взрыва первичного заряда и создания плазмы, разогревающей вторичный заряд. Все устройство весило 82 тонны. Вид устройства незадолго до взрыва показан на фото ниже.
Первое испытание термоядерной бомбы состоялось 31 октября 1952 г. Мощность взрыва составила 10,4 мегатонны. Аттол Эниветок, на котором он был произведен, был полностью разрушен. Момент взрыва показан на фото ниже.
СССР дает симметричный ответ
Термоядерное первенство США продержалось недолго. 12.08.1953 г. на Семипалатинском полигоне была испытана первая советская термоядерная бомба РДС-6, разработанная под руководством Андрея Сахарова и Юлия Харитона.Из описания выше становится ясно, что американцами на Эниветоке была взорвана собственно не бомба, как вид готового к применению боеприпаса, а скорее лабораторное устройство, громоздкое и весьма несовершенное. Советские же ученые, несмотря на небольшую мощность всего 400 кг, испытали вполне законченный боеприпас с термоядерным топливом в виде твердого дейтерида лития, а не жидкого дейтерия, как у американцев. Кстати, следует отметить, что в составе дейтерида лития используется только изотоп 6 Li (это связано с особенностями прохождения термоядерных реакций), а в природе он находится в смеси с изотопом 7 Li. Поэтому были построены специальные производства для разделения изотопов лития и отбора только 6 Li.
Достижение предельной мощности
Затем последовало десятилетие непрерывной гонки вооружений, в течение которого мощность термоядерных боеприпасов непрерывно возрастала. Наконец, 30.10.1961 г. в СССР над полигоном Новая Земля в воздухе на высоте около 4 км была взорвана самая мощная термоядерная бомба, которая когда-либо была построена и испытана, известная на Западе как «Царь-бомба».
Этот трехступенчатый боеприпас разрабатывался на самом деле как 101,5-мегатонная бомба, но стремление снизить радиоактивное заражение территории заставило разработчиков отказаться от третьей ступени мощностью в 50 мегатонн и снизить расчетную мощность устройства до 51,5 мегатонн. При этом 1,5 мегатонны составляла мощность взрыва первичного атомного заряда, а вторая термоядерная ступень должна была дать еще 50. Реальная мощность взрыва составила до 58 мегатонн.Внешний вид бомбы показан на фото ниже.
Последствия его были впечатляющими. Несмотря на весьма существенную высоту взрыва в 4000 м, невероятно яркий огненный шар нижним краем почти достиг Земли, а верхним поднялся до высоты более 4,5 км. Давление ниже точки разрыва было в шесть раз выше пикового давления при взрыве в Хиросиме. Вспышка света была настолько яркой, что ее было видно на расстоянии 1000 километров, несмотря на пасмурную погоду. Один из участников теста увидел яркую вспышку через темные очки и почувствовал последствия теплового импульса даже на расстоянии 270 км. Фото момента взрыва показано ниже.
При этом было показано, что мощность термоядерного заряда действительно не имеет ограничений. Ведь достаточно было выполнить третью ступень, и расчетная мощность была бы достигнута. А ведь можно наращивать число ступеней и далее, так как вес «Царь-бомбы» составил не более 27 тонн. Вид этого устройства показан на фото ниже.
После этих испытаний многим политикам и военным как в СССР, так и в США стало ясно, что наступил предел гонки ядерных вооружений и ее нужно остановить.
Современная Россия унаследовала ядерный арсенал СССР. Сегодня термоядерные бомбы России продолжают служить сдерживающим фактором для тех, кто стремится к мировой гегемонии. Будем надеяться, что они сыграют свою роль только в виде средства устрашения и никогда не будут взорваны.
Солнце как термоядерный реактор
Общеизвестно, что температура Солнца, точнее его ядра, достигающая 15000000 °К, поддерживается за счет непрерывного протекания термоядерных реакций. Однако все, что мы могли почерпнуть из предыдущего текста, говорит о взрывном характере таких процессов. Тогда почему Солнце не взрывается как термоядерная бомба?
Дело в том, что при огромной доле водорода в составе солнечной массы, которая достигает 71 %, доля его изотопа дейтерия, ядра которого только и могут участвовать в реакции термоядерного синтеза, ничтожно мала. Дело в том, что ядра дейтерия сами образуются в результате слияния двух ядер водорода, да не просто слияния, а с распадом одного из протонов на нейтрон, позитрон и нейтрино (т. наз. бета-распад), что является редким событием. При этом образующиеся ядра дейтерия распределены по объему солнечного ядра довольно равномерно. Поэтому при её огромных размерах и массе отдельные и редкие очаги термоядерных реакций относительно небольшой мощности как бы размазаны по всему его ядру Солнца. Выделяемого при этих реакциях тепла явно недостаточно, чтобы мгновенно выжечь весь дейтерий в Солнце, но хватает для его нагрева до температуры, обеспечивающей жизнь на Земле.
