Ядерное оружие
Я́дерное ору́жие - совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления. Относится к оружию массового поражения (наряду с биологическим и химическим оружием). Ядерный боеприпас - взрывное устройство, использующее ядерную энергию - энергию, высвобождающуюся в результате лавинообразно протекающей цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер и/или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер.
Действие ядерного оружия основано на использовании энергии взрыва ядерного взрывного устройства, высвобождающейся в результате неуправляемой лавинообразно протекающей цепной реакции деления тяжёлых ядер и/или реакции термоядерного синтеза.
Ядерные взрывы могут быть следующих видов:
· воздушный - в тропосфере
· высотный - в верхних слоях атмосферы и в ближнем околопланетном космосе
· космический - в дальнем околопланетном космосе и любой другой области космического пространства
· наземный взрыв - у самой земли
· подземный взрыв (под поверхностью земли)
· надводный (у самой поверхности воды)
· подводный (под водой)
Поражающие факторы ядерного взрыва:
· ударная волна
· световое излучение
· проникающая радиация
· радиоактивное заражение
· электромагнитный импульс (ЭМИ)
Соотношение мощности воздействия различных поражающих факторов зависит от конкретной физики ядерного взрыва. Например, для термоядерного взрыва характерны более сильные чем у т.н. атомного взрыва световое излучение, гамма-лучевой компонент проникающий радиации, но значительно более слабые корпускулярный компонент проникающей радиации и радиоактивное заражение местности.
Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, которые зачастую являются фатальными для человека, испытывают мощное психологическое воздействие от ужасающего вида картины взрыва и разрушений. Электромагнитный импульс (ЭМИ) непосредственного влияния на живые организмы не оказывает, но может нарушить работу электронной аппаратуры (ламповая электроника и фотонная аппаратура сравнительно нечувствительны к воздействию ЭМИ).
Классификация ядерных боеприпасов
Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории:
· «атомные» - однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжёлых ядер (урана-235 или плутония) с образованием более лёгких элементов
· термоядерные (также «водородные») - двухфазные или двухступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжёлых ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса
Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте - количестве тринитротолуола, которое нужно взорвать для получения той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Тротиловый эквивалент условен: во-первых, распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса, и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва. Во-вторых, просто невозможно добиться полного сгорания соответствующего количества химического взрывчатого вещества.
Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:
· сверхмалые (менее 1 кт)
· малые (1 - 10 кт)
· средние (10 - 100 кт)
· крупные (большой мощности) (100 кт - 1 Мт)
· сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт)
Варианты детонации ядерных боеприпасов
Пушечная схема
«Пушечная схема» использовалась в некоторых моделях ядерного оружия первого поколения. Суть пушечной схемы заключается в выстреливании зарядом пороха одного блока делящегося материала докритической массы («пуля») в другой - неподвижный («мишень»).
Классическим примером пушечной схемы является бомба «Малыш» («Little Boy»), сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 г.
Имплозивная схема
Имплозивная схема детонации использует обжатие делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом химической взрывчатки. Для фокусировки ударной волны используются так называемые взрывные линзы, и подрыв производится одновременно во многих точках с высокой точностью. Формирование сходящейся ударной волны обеспечивалось использованием взрывных линз из «быстрой» и «медленной» взрывчаток - ТАТВ (триаминотринитробензол) и баратола (смесь тринитротолуола с нитратом бария), и некоторыми добавками (см. анимацию). Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее сложных и трудоёмких задач. Для её решения потребовалась выполнить гигантский объём сложных вычислений по гидро- и газодинамике.
Вторая из применённых атомных авиабомб - «Толстяк» («Fat Man»), - сброшенная на Нагасаки 9 августа 1945 года, была исполнена по такой же схеме.
В отличие от ядерных реакторов, в которых происходит регулируемая ядерная реакция деления, при ядерном взрыве происходит экспоненциально быстрое освобождение большого количества ядерной энергии, продолжающееся до тех пор, пока не израсходуется весь ядерный заряд. Ядерная энергия может освобождаться в больших количествах в двух процессах – в цепной реакции деления тяжёлых ядер нейтронами и в реакции соединения (синтеза) лёгких ядер. Обычно в качестве ядерного заряда используют чистые изотопы 235 U и 239 Pu. Схематически устройство атомной бомбы показано на рис. 1.
Для осуществления ядерного взрыва в результате цепной реакции деления необходимо, чтобы масса делящегося вещества (урана-235, плутония-239 и др.) превышала критическую (50 кг для 235 U и 11 кг для 239 Pu). До взрыва система должна быть подкритической. Обычно это многослойная конструкция. Переход в надкритическое состояние происходит за счет делящегося вещества с помощью сходящейся сферической детонационной волны. Для такого сближения обычно используется химический взрыв вещества из сплава тротила и гексогена. При полном делении 1 кг урана выделяется энергия равная энерговыделению при взрыве 20 килотонн тротила. Атомный взрыв развивается за счёт экспоненциально растущего со временем числа разделившихся ядер.
N(t) = N 0 exp(t/τ).
Среднее время
между двумя последовательными актами деления 10 -8
сек. Отсюда можно получить для времени полного деления 1 кг ядерной взрывчатки
величину 10 -7
– 10 -6 сек. Это и определяет время атомного взрыва.
В результате большого энерговыделения в центре атомной бомбы
температура поднимается до 10 8 К, а давление – до 10 12
атм. Вещество превращается в разлетающуюся плазму.
Для осуществления термоядерного взрыва используются реакции синтеза лёгких ядер.
d + t
4 He + n +17.588 МэВ
d + d
3 He + n + 3.27 МэВ
d + D
t + p + 4.03 МэВ
3 He + d
4 He + p + 18.34 МэВ
6 Li + n ®
t + 4 He + 4.78 МэВ
 Рис. 2. Схема термоядерной бомбы |
Сама идея водородной бомбы чрезвычайно проста. Это
цилиндрический контейнер с жидким дейтерием. Дейтерий должен нагреваться после
взрыва обычной атомной бомбы. При достаточно сильном нагреве должно выделятся
большое количество энергии в результате реакции термоядерного синтеза между
ядрами дейтерия. Температура, необходимая для начала термоядерной реакции должна
составлять миллион градусов. Однако детальное исследование величины сечений
реакций синтеза ядер дейтерия, от которой зависит скорость распространения
реакции горения показало, что она протекает недостаточно эффективно и быстро.
Тепловая энергия, которая высвобождается за счет термоядерных реакций,
рассеивается гораздо быстрее, чем пополняется за счет последующих реакций
синтеза. Естественно в этом случае взрывной процесс происходить не будет.
Произойдет разброс горючего материала. Принципиально новое решение состояло в
том, чтобы инициирование термоядерной реакции происходило в результате создания
сверхплотной среды дейтерия. Был предложен способ создания сверхплотной среды
дейтерия под действием рентгеновского излучения, образующегося при взрыве
атомной бомбы. В результате сжатия горючего вещества происходит
самоподдерживающаяся реакция термоядерного синтеза. Схематически реализация
этого подхода показана на рис. 2.
После взрыва ядерного заряда, рентгеновские лучи, спущенные
из области ядерного заряда распространяются по пластмассовому наполнителю,
ионизуя атомы углерода и водорода. Урановый экран, расположенный между областью
ядерного заряда и объемом с дейтеридом лития предотвращает преждевременный
нагрев дейтерида лития. Под действием рентгеновских лучей и высокой температуры
в результате абляции возникает огромное давление, сжимающее капсулу с дейтеридом
лития. Плотности материала капсулы возрастают в десятки тысяч раз. Находящийся в
центре плутониевый стержень в результате сильной ударной волны также сжимается в
несколько раз и переходит в надкритическое состояние. Быстрые нейтроны,
образовавшиеся при взрыве ядерного заряда, замедлившись в дейтериде лития до
тепловых скоростей, приводят к цепным реакциям деления плутония, что действует
наподобие дополнительного запала, вызывает дополнительные увеличения давления и
температуры. Температура, возникающая в результате термоядерной реакции
повышается до 300 млн. К., что и приводит в конечном счете к взрывному процессу.
Весь процесс взрыва длится в течение десятых долей микросекунды.
Термоядерные бомбы значительно мощнее атомных. Обычно их
тротиловый эквивалент 100 – 1000 кт (у атомных бомб он 1 – 20 кт).
При ядерном взрыве в воздухе образуется мощная ударная волна.
Радиус поражения обратно пропорционален кубическому корню из энергии взрыва. Для
ядерной бомбы 20 кт он около 1 км. Освободившаяся энергия в течение нескольких
мкс передаётся окружающей среде. Образуется ярко светящийся огненный шар. Через
10 -2
– 10 -1 сек он достигает максимального радиуса 150 м, температура его
падает до 8000 К (ударная волна уходит далеко вперёд). За время свечения
(секунды) в электромагнитное излучение переходит 10 – 20 % энергии взрыва.
Разреженный нагретый воздух, несущий поднятую с земли радиоактивную пыль, за
несколько минут достигает высоты 10 – 15 км. Далее радиоактивное облако
расплывается на сотни километров. Ядерный взрыв сопровождается мощным потоком
нейтронов и электромагнитного излучения.
В начале XX века благодаря усилиям Альберта Эйнштейна человечество впервые узнало о том, что на атомном уровне из небольшого количества вещества при определенных условиях можно получить огромное количество энергии. В 30-е годы работу в этом направлении продолжили немецкий физик-ядерщик Отто Хан, англичанин Роберт Фриш и француз Жолио-Кюри. Именно им удалось на практике отследить результаты деления ядер атомов радиоактивных химических элементов. Смоделированный в лабораториях процесс цепной реакции подтвердил теорию Эйнштейна о способности вещества в малых количествах выделять большое количество энергии. В таких условиях рождалась физика ядерного взрыва – наука, поставившая под сомнение возможность дальнейшего существования земной цивилизации.
Рождение ядерного оружия
Еще в 1939 году французу Жолио-Кюри стало понятно, что воздействие на ядра урана в определенных условиях может привести к взрывной реакции огромной мощности. В результате цепной ядерной реакции начинается спонтанное экспоненциальное деление ядер урана, происходит выделение энергии в огромном количестве. В одно мгновение радиоактивное вещество взрывалось, при этом образующийся взрыв обладал огромным поражающим эффектом. В результате опытов стало ясно, что уран (U235) можно превратить из химического элемента в мощную взрывчатку.
В мирных целях, при работе ядерного реактора, процесс ядерного деления радиоактивных компонентов носит спокойный и контролируемый характер. При ядерном взрыве основным отличием является то, что колоссальный объем энергии выделяется мгновенно и это продолжается до тех пор, пока не иссякнет запас радиоактивной взрывчатки. Впервые человек узнал о боевых возможностях новой взрывчатки 16 июля 1945 года. В то время, когда в Потсдаме проходила заключительная встреча Глав государств победителей войны с Германией, на полигоне в Аламогордо штата Нью-Мексико состоялось первое испытание атомного боевого заряда. Параметры первого ядерного взрыва были достаточно скромными. Мощность атомного заряда в тротиловом эквиваленте равнялась массе тринитротолуола в 21 килотонну, однако сила взрыва и его воздействие на окружающие объекты произвели на всех, кто наблюдал за испытаниями, неизгладимое впечатление.
Взрыв первой атомной бомбы
Сначала все увидели яркую светящуюся точку, которую было видно на расстоянии 290 км. от места проведения испытаний. При этом звук от взрыва был слышен в радиусе 160 км. На том месте, где было установлено ядерное взрывное устройство, образовался огромный кратер. Воронка от ядерного взрыва достигала глубины более 20 метров, имея внешний диаметр 70 м. На территории полигона в радиусе 300-400 метров от эпицентра поверхность земли представляла собой безжизненную лунную поверхность.
Интересно привести зафиксированные впечатления участников первого испытания атомной бомбы. «Окружающий воздух стал плотнее, мгновенно поднялась его температура. Буквально через минуту округой прокатилась огромной силы ударная волна. В точке нахождения заряда образуется огромный огненный шар, после чего на его месте стало формироваться облако ядерного взрыва грибовидной формы. Столб дыма и пыли, увенчанный массивной головой ядерного гриба, поднялся на высоту 12 км. Всех присутствующих в укрытие поражали масштабы взрыва. Никто не мог себе представить, с какой мощью и силой мы столкнулись», — писал в последствие руководитель Манхэттенского проекта Лесли Гровз.
Никто ни до, ни после не имел в своем распоряжении оружия такой огромной мощи. Это при том, что на тот момент ученые и военные еще не имели представление обо всех поражающих факторах нового оружия. Брались во внимание только видимые основные поражающие факторы ядерного взрыва, такие как:
- ударная волна ядерного взрыва;
- световое и тепловое излучение ядерного взрыва.
О том, что убийственными для всего живого является проникающая радиация и последующее радиоактивное заражение при ядерном взрыве, тогда еще не имели четкого представления. Оказалось, что именно эти два фактора после ядерного взрыва станут для человека впоследствии наиболее опасными. Зона полного разрушения и опустошение достаточно мала по площади в сравнении с зоной заражения местности продуктами радиационного распада. Зараженная территория может иметь площадь в сотни километров. К облучению, полученному в первые минуты после взрыва, и к уровню радиации впоследствии добавляется заражение обширных территорий радиационными осадками. Масштабы катастрофы становятся апокалиптическими.
Только потом, значительно позже, когда атомные бомбы были использованы в военных целях, стало ясно, насколько мощным является новое оружие и насколько тяжелыми для людей окажутся последствия применения ядерной бомбы.
Механизм атомного заряда и принцип действия
Если не вдаваться в подробные описания и технологию создания атомной бомбы, кратко описать ядерный заряд можно буквально тремя фразами:
- имеется докритическая масса радиоактивного вещества (уран U235 или плутоний Pu239);
- создание определенных условий для начала цепной реакции деления ядер радиоактивных элементов (детонация);
- создание критической массы делящегося вещества.
Весь механизм можно изобразить на простом и понятном рисунке, где все части и детали находятся в сильном и тесном взаимодействии друг с другом. В результате подрыва химического или электрического детонатора, запускается детонационная сферическая волна, сжимающая делящееся вещество до критической массы. Ядерный заряд представляет собой многослойную конструкцию. Уран или плутоний используется в качестве основной взрывчатки. Детонатором может служить определенное количество тротила или гексогена. Далее процесс сжатия приобретает неуправляемый характер.
Скорость протекающих процессов огромна и сравнима со скоростью света. Промежуток времени от начала детонации до запуска необратимой цепной реакции занимает не более 10-8 с. Другими словами, чтобы привести в действие 1 кг обогащенного урана, потребуется всего 10-7 секунд. Этой величиной обозначается время ядерного взрыва. С аналогичной скоростью протекает реакция термоядерного синтеза, лежащего в основе термоядерной бомбы с той разницей, что ядерный заряд приводит в действие еще более мощный — термоядерный заряд. Термоядерная бомба имеет другой принцип действия. Здесь мы имеем дело с реакцией синтеза легких элементов в более тяжелые, в результате которых опять же выделяется огромное количество энергии.
В процессе деления ядер урана или плутония возникает огромное количество энергии. В центре ядерного взрыва температура составляет 107 Кельвина. В таких условиях возникает колоссальное давление — 1000 атм. Атомы делящегося вещества превращаются в плазму, которая и становится главным результатом цепной реакции. Во время аварии на 4-м реакторе Чернобыльской АЭС ядерного взрыва не было, так как деление радиоактивного топлива осуществлялось медленно и сопровождалось только интенсивным выделением тепла.
Высокая скорость происходящих внутри заряда процессов приводит к стремительному скачку температуры и росту давления. Именно эти составляющие формируют характер, факторы и мощность ядерного взрыва.
Виды и типы ядерных взрывов
Запущенная цепная реакция уже не может быть остановлена. В тысячные доли секунды ядерный заряд, состоящий из радиоактивных элементов, превращается в сгусток плазмы, разрываемый высоким давлением на части. Начинается последовательная цепочка целого ряда других факторов, оказывающих поражающий эффект на окружающую среду, объекты инфраструктуры и живые организмы. Разница в наносимом ущербе заключается лишь в том, что маленькая ядерная бомба (10-30 килотонн) влечет за собой меньший масштаб разрушений и менее тяжелые последствия, чем приносит большой ядерный взрыв мощностью в 100 более мегатонн.
Поражающие факторы зависят не только от мощности заряда. Для оценки последствий важны условия подрыва ядерного боеприпаса, какой в данном случае наблюдается тип ядерного взрыва. Подрыв заряда может быть осуществлен на поверхности земли, под землей или под водой, соответственно с условиями применения имеем дело со следующими видами:
- воздушные ядерные взрывы, осуществляемые на определенных высотах над поверхностью земли;
- высотные взрывы, осуществляемые в атмосфере планеты, на высотах свыше 10 км;
- наземные (надводные) ядерные взрывы, осуществляемые непосредственно над поверхностью земли или над водной гладью;
- подземные или подводные взрывы, проводимые в поверхностной толще земной коры или под водой, на определенной глубине.
В каждом отдельном случае определенные поражающие факторы имеют свою силу, интенсивность и особенности действия, приводящие к определенным результатам. В одном случае происходит точечное уничтожение цели с минимальными разрушениями и радиоактивным заражением территории. В других случаях приходится иметь дело с масштабным опустошением местности и разрушением объектов, происходит мгновенное уничтожение всего живого, наблюдается сильное радиоактивное заражение обширных территорий.
Воздушный ядерный взрыв, к примеру, отличается от наземного способа подрыва тем, что огненный шар не соприкасается с поверхностью земли. При таком взрыве пыль и другие мелкие фрагменты соединяются в пылевой столб, существующий отдельно от облака взрыва. Соответственно от высоты подрыва зависит и площадь поражения. Такие взрывы могут быть высокими и низкими.
Первые испытания атомных боевых зарядов и в США и в СССР были преимущественно трех видов, наземными, воздушными и подводными. Только после того, как вступил в силу Договор об ограничении ядерных испытаний, ядерные взрывы в СССР, в США, во Франции, в Китае и в Великобритании стали осуществляться только под землей. Это позволило минимизировать загрязнение окружающей среды радиоактивными продуктами, уменьшить площадь зон отчуждения, которые возникали рядом с военными полигонами.
Самый мощный ядерный взрыв, осуществленный за всю историю ядерных испытаний, состоялся 30 октября 1961 года в Советском Союзе. Бомба, общим весом 26 тонн и мощностью 53 мегатонн, была сброшена в районе архипелага Новая Земля с борта стратегического бомбардировщика Ту-95. Это пример типичного высокого воздушного взрыва, так как подрыв заряда произошел на высоте 4 км.
Следует отметить, что подрыв ядерного боезаряда в воздухе отличается сильным воздействием светового излучения и проникающей радиацией. Вспышку ядерного взрыва хорошо видно за десятки и сотни километров от эпицентра. Помимо мощного светового излучения и сильной ударной волны, расходящейся вокруг на 3600, воздушный взрыв становится источником сильнейшего электромагнитного возмущения. Образуемый при воздушном ядерном взрыве электромагнитный импульс в радиусе 100-500 км. способен вывести из строя всю наземную электротехническую инфраструктуру и электронику.
Ярким примером низкого воздушного взрыва стала атомная бомбардировка в августе 1945 года японских городов Хиросимы и Нагасаки. Бомбы «Толстяк» и «Малыш» сработали на высоте полукилометра, тем самым накрыв ядерным взрывом практически всю территорию этих городов. Большинство жителей Хиросимы погибли в первые секунды после взрыва, в результате воздействия интенсивного светового, теплового и гамма-излучения. Ударная волна полностью разрушила городские постройки. В случае с бомбардировкой города Нагасаки эффект от взрыва был ослаблен особенностями рельефа. Холмистая местность позволила некоторым районам города избежать прямого действия световых лучей, снизила силу удара взрывной волны. Зато во время такого взрыва наблюдалось обширное радиоактивное заражение местности, повлекшее в дальнейшем тяжелые последствия для населения уничтоженного города.
Низкие и высокие воздушные взрывы — наиболее распространенное современное средство оружия массового уничтожения. Такие заряды применяются для уничтожения скопления войск и техники, городов и объектов наземной инфраструктуры.
Высотный ядерный взрыв отличается способом применения и характером действия. Подрыв ядерного боеприпаса осуществляется на высоте более 10 км, в стратосфере. При подобном взрыве высоко в небе наблюдается яркая солнцеобразная вспышка большого диаметра. Вместо облаков пыли и дыма, на месте взрыва вскоре образуется облако, состоящее из испарившихся под воздействием высоких температур молекул водорода, углекислого газа и азота.
В данном случае основным поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и ЭМИ ядерного взрыва. Чем выше высота подрыва заряда, тем меньше сила ударной волны. Радиация и световое излучение, наоборот, с ростом высоты только усиливаются. Ввиду отсутствия значительного перемещения воздушных масс на больших высотах, радиоактивное заражение территорий в данном случае практически сводится к нулю. Взрывы на больших высотах, сделанные в пределах ионосферы, нарушают распространение радиоволн в ультразвуковом диапазоне.
Такие взрывы, в основном направлены на уничтожение высоколетящих целей. Это могут быть разведывательные самолеты, крылатые ракеты, боеголовки стратегических ракет, искусственные спутники и другие космические средства нападения.
Наземный ядерный взрыв — это совершенно иное явление в военной тактике и стратегии. Здесь поражению подвергается непосредственно определенная область поверхности земли. Подрыв боезаряда может быть осуществлен над объектом или над водой. Первые испытания атомного оружия в США и в СССР происходили именно в таком виде.
Отличительная особенность этого вида ядерного взрыв — наличие ярко выраженного грибовидного облака, которое формируется за счет огромных объемов поднятых взрывом частиц грунта и породы. В самый первый момент на месте взрыва образуется светящаяся полусфера, нижним краем касающаяся поверхности земли. При контактном подрыве в эпицентре взрыва, где взорвался ядерный заряд, образуется воронка. Глубина и диаметр воронки зависит от мощности самого взрыва. При использовании небольших тактических боеприпасов диаметр воронки может достигать двух, трех десятков метров. При взрыве ядерной бомбы большой мощностью размеры кратера нередко достигают сотни метров.
Наличие мощного грязево-пылевого облака способствует тому, что основная масса радиоактивных продуктов взрыва обратно выпадает на поверхность, делая ее полностью зараженной. Более мелкие частицы пыли попадают в приземной слой атмосферы и вместе с воздушными массами разлетаются на обширные расстояния. Если на поверхности земли взорвать атомный заряд, радиоактивный след от произведенного наземного взрыва, может протянуться на сотни и тысячи километров. Во время аварии на Чернобыльской АЭС, радиоактивные частицы, попавшие в атмосферу, выпали вместе с осадками на территории Скандинавских стран, которые находятся в 1000 км от места катастрофы.
Наземные взрывы могут осуществляться для уничтожения и разрушения объектов большой прочности. Подобные взрывы могут быть использованы и в том случае, если преследуется цель создать обширную зону радиоактивного заражения местности. В данном случае действуют все пять поражающих факторов ядерного взрыва. Следом за термодинамическим ударом и световым излучением в дело вступает электромагнитный импульс. Довершает уничтожение объекта и живой силы в радиусе действия ударная волна и проникающая радиация. Напоследок остается радиоактивное заражение. В отличие от наземного способа подрыва, надводный ядерный взрыв поднимает в воздух огромные массы воды, как в жидком виде, так и в парообразном состоянии. Разрушительный эффект достигается за счет удара воздушной ударной волны и большим волнением, образующимся в результате взрыва. Поднятая в воздух вода препятствует распространению светового излучения и проникающей радиации. Ввиду того, что частицы воды намного тяжелее и являются естественным нейтрализатором активности элементов, интенсивность распространения радиоактивных частиц в воздушном пространстве незначительна.
Подземный взрыв ядерного боеприпаса осуществляется на определенной глубине. В отличие от наземных взрывов здесь отсутствует светящаяся область. Всю огромную силу удара берет на себя земная порода. Ударная волна расходится в толще земли, вызывая локальное землетрясение. Огромное давление, создаваемое в процессе взрыва, образует столб обрушения грунта, уходящий на большую глубину. В результате проседания породы на месте взрыва образуется воронка, размеры которой зависят от мощности заряда и глубины взрыва.
Такой взрыв не сопровождается грибовидным облаком. Столб пыли, поднявшийся в месте подрыва заряда, имеет высоту всего в несколько десятков метров. Ударная волна, преобразуемая в сейсмические волны, и местное поверхностное радиоактивное заражение являются главными поражающими факторами при проведении таких взрывов. Как правило, такой вид подрыва ядерного заряда имеет экономическое и прикладное значение. На сегодняшний день большинство ядерных испытаний осуществляется подземным способом. В 70-80 годы подобным образом решали народнохозяйственные задачи, используя колоссальную энергию ядерного взрыва для разрушения горных массивов и образования искусственных водоемов.
На карте ядерных полигонов в Семипалатинске (ныне Республика Казахстан) и в штате Невада (США) имеется огромное количество кратеров, следов проведения подземных ядерных испытаний.
Подводный подрыв ядерного заряда осуществляется на заданной глубине. В данном случае во время взрыва световая вспышка отсутствует. На поверхности воды в месте подрыва возникает водяной столб высотой 200-500 метров, который венчает облако брызг и пара. Образование ударной волны происходит сразу после взрыва, вызывая возмущения в толще воды. Основным поражающим фактором взрыва является ударная волна, трансформирующаяся в волны большой высоты. При взрыве зарядов большой мощности высота волн может достигать 100 и более метров. В дальнейшем на месте взрыва и на прилегающей территории наблюдается сильное радиоактивное заражение.
Способы защиты от поражающих факторов ядерного взрыва
В результате взрывной реакции ядерного заряда образуется огромное количество тепловой и световой энергии, способной не только разрушить и уничтожить неживые объекты, но убить все живое на значительной площади. В эпицентре взрыва и в непосредственной близости от него в результате интенсивного воздействия проникающей радиации, светового, теплового излучения и ударной волны погибает все живое, уничтожается военная техника, разрушаются здания и сооружения. С удалением от эпицентра взрыва и с течением времени сила поражающих факторов уменьшается, уступая место последнему губительному фактору — радиоактивному заражению.
Искать спасение тем, кто попал в эпицентр ядерного апокалипсиса, бесполезно. Здесь не спасет ни крепкое бомбоубежище, ни средства личной защиты. Травмы и ожоги, полученные человеком в таких ситуациях, несовместимы с жизнью. Разрушения объектов инфраструктуры носят тотальный характер и не подлежат восстановлению. В свою очередь тем, кто оказался на значительном расстоянии от места взрыва, можно рассчитывать на спасение, используя определенные навыки и специальные способы защиты.
Основной поражающий фактор при ядерном взрыве — это ударная волна. Образующаяся в эпицентре область высокого давления оказывает воздействие на воздушную массу, создавая ударную волну, которая распространяется во все стороны со сверхзвуковой скоростью.
Скорость распространения взрывной волны следующая:
- на ровной местности 1000 метров от эпицентра взрыва ударная волна преодолевает за 2 сек.;
- на расстоянии 2000 м. от эпицентра ударная волна вас настигнет через 5 секунд;
- находясь от взрыва на дистанции 3 км, ударную волну следует ожидать через 8 секунд.
После прохождения взрывной волны возникает область низкого давления. Стремясь заполнить разреженное пространство, воздух идет в обратном направлении. Создаваемый вакуумный эффект вызывает очередную волну разрушений. Увидев вспышку, до прихода взрывной волны можно попытаться найти укрытие, уменьшив последствия воздействия ударной волны.
Световое и тепловое излучение на большом расстоянии от эпицентра взрыва теряют свою силу, поэтому если человек сумел укрыться при виде вспышки, можно рассчитывать на спасение. Гораздо страшнее проникающая радиация, представляющая собой стремительный поток гамма лучей и нейтронов, которые распространяются со скоростью света из светящейся области взрыва. Самое мощное воздействие проникающей радиации происходит в первые секунды после взрыва. Находясь в убежище или в укрытии, высока вероятность избежать прямого попадания смертоносного гамма-излучения. Проникающая радиация наносит тяжелейшие поражения живым организмам, вызывая лучевую болезнь.
Если все предыдущие перечисленные поражающие факторы ядерного взрыва носят кратковременный характер, то радиоактивное заражение является самым коварным и опасным фактором. Его губительное действие на организм человека происходит постепенно, с течением времени. Величина остаточной радиации и интенсивность радиоактивного заражения зависит от мощности взрыва, условий местности и климатических факторов. Радиоактивные продукты взрыва, смешиваясь с пылью, мелкими фрагментами и осколками попадают в приземный воздушный слой, после чего вместе с осадками или самостоятельно выпадают на поверхность земли. Радиационный фон в зоне применения ядерного оружия в сотни раз превышает естественный радиационный фон, создавая угрозу всему живому. Находясь на территории, подвергнувшейся ядерному удару, следует избегать контакта с любыми предметами. Средства индивидуальной защиты и дозиметр позволят снизить вероятность радиоактивного заражения.
Ядерное оружие является самым разрушительным и абсолютным в мире. Начиная с 1945 года были произведены крупнейшие ядерные взрывы-испытания в истории, которые показали ужасающие последствия ядерного взрыва.
После первого ядерного испытания 15 июля 1945 года было зарегистрировано более 2051 других испытаний ядерного оружия по всему миру.
Ни одна другая сила не олицетворяет собой такое абсолютное разрушительное действие, как ядерное оружие. И этот вид оружия быстро становиться еще более мощным в течение десятилетий после первого испытания.
Испытание ядерной бомбы в 1945 году имело мощность 20 килотонн, то есть бомба имела взрывную силу 20000 тонн в тротиловом эквиваленте. В течение 20 лет США и СССР испытали ядерное оружие общей массой более 10 мегатонн, или 10 миллионов тонн в тротиловом эквиваленте. Для масштаба, это по крайней мере в 500 раз сильнее первой атомной бомбы. Для того, чтобы привести размер крупнейших ядерных взрывов в истории в масштабе, данные были выведены с использованием Nukemap Alex Wellerstein, приспособление для визуализации ужасающих последствий ядерного взрыва в реальном мире.
В приведенных картах, первое кольцо взрыва является огненным шаром, за которым следует радиус излучения. В розовом радиусе отображается почти все разрушения зданий и со смертельным исходом 100%. В сером радиусе, более сильные здания будут выдерживать взрыв. В оранжевом радиусе, люди пострадают от ожогов третьей степени, а горючие материалы будут загораться, что приведет к возможным огненных штормам.
Самые крупные ядерные взрывы
Советские тесты 158 и 168
25 августа и 19 сентября 1962 года, менее чем через месяц друг от друга, в СССР были проведены ядерные испытания над Новоземельским регионом России, на архипелаге на севере России вблизи Северного Ледовитого океана.
Никаких видео или фотозаписей испытаний не осталось, но оба испытания включали в себя использование 10-мегатонных атомных бомб. Эти взрывы сожгли бы все в пределах 1,77 квадратных миль в эпицентре, вызывая ожоги третьей степени потерпевших в площади 1090 квадратных миль.
Айви Майк
1 ноября 1952 года США было поведено испытание Айви Майк над Маршалловыми островами. Айви Майк - первая в мире водородная бомба и имела мощность 10,4 мегатонн, что в 700 раз сильнее первой атомной бомбы.
Взрыв Айви Майк был настолько мощным, что испарился остров Элугелаб где он был взорван, в результате чего на его месте образовался 164-футовый глубокий кратер.
Castle Romeo
Ромео был вторым ядерным взрывом из серии испытаний, которые проводились США в 1954 г. Все взрывы проводились на атолле Бикини. Ромео был третьим самым мощным испытанием серии и имел мощность около 11 мегатонн.
Romeo был первым протестированным на барже в открытых водах, а не на рифе, так как США быстро кончились острова, на которых можно было испытать ядерное оружие. Взрыв сожжет все в пределах 1,91 квадратных миль.
Советский Тест 123
23 октября 1961 г. Советский Союз провел ядерное испытание № 123 над Новой Землей. Тест 123 был мощностью 12,5 мегатонн ядерной бомбы. Бомба такого размера будет сжигать все в пределах 2,11 квадратных миль, вызывая ожоги третьей степени людям на площади 1309 квадратных миль. Это испытание также не оставило никаких записей.
Castle Yankee
Castle Yankee, второй по мощности из серии испытаний, был проведен 4 мая 1954 г. Бомба имела мощность 13,5 мегатонн. Четыре дня спустя, его радиоактивные осадки распада достигли Мехико, не расстояние около 7100 миль.
Castle Bravo
Castle Bravo был проведен 28 февраля 1954 года, был первым из серии Castle испытаний и крупнейшим ядерного взрыва в США всех времен.
Браво первоначально предполагали как 6-мегатонн взрыв. Вместо этого, бомба произвела 15-мегатонный взрыв. Его гриб достиг 114000 футов в воздухе.
Просчет американских военных имел последствия в размере облучении около 665 жителей Маршалловых островов и смертью от радиационного облучения японского рыбака, который был в 80 милях от места взрыва.
Советские тесты 173, 174 и 147
С 5 августа по 27 сентября 1962 г. СССР провел серию ядерных испытаний над Новой Землей. Тест 173, 174, 147 и все выделяются как на пятый, четвертый, и третий сильнейшие ядерные взрывы в истории.
Произведенные все три взрыва имели мощность 20 Мегатон, или около 1000 раз сильнее ядерной бомбы Тринити. Бомба этой силы снесет на своем пути все в пределах трех квадратных миль.
Тест 219, Советский Союз
24 декабря 1962 г. СССР провел испытание № 219, мощностью 24,2 мегатонн над Новой Землей. Бомба этой силы может сжечь все в пределах 3,58 квадратных миль, вызывая ожоги третьей степени в области до 2250 квадратных миль.
Царь-Бомба
30 октября 1961 года СССР взорвали наибольшее ядерное оружие когда-либо испытанное и создали самый большой рукотворный взрыв в истории. В результате взрыва, который в 3000 раз сильнее бомбы, сброшенной на Хиросиму.
Вспышка света от взрыва была видна на расстоянии 620 миль.
Царь-бомба, в конечном счете, имела мощность между 50 и 58 мегатонн, в два раза больше второго по величине ядерного взрыва.
Бомба такого размера будет создать огненный шар размером 6,4 квадратных миль и будет в состоянии нанести ожоги третьей степени в пределах 4080 квадратных миль от эпицентра бомбы.
Первая атомная бомба
Первый атомный взрыв был размером Бомбы-Царя, и до сих пор взрыв считается почти невообразимого размера.
В соответствии с данными NukeMap, это оружие с мощностью 20-килотонн производит огненный шар с радиусом 260 м, примерно 5 футбольных полей. По оценкам принесенного вреда, бомба понесет смертельное излучение площадью 7 миль в ширину, и будет производить ожоги третьей степени на расстоянии более чем 12 миль. При применении такой бомбы на нижнем Манхэттене, будет убито более 150 000 человек и действие радиоактивных осадков протянется до центрального Коннектикута, согласно расчетов NukeMap.
Первая атомная бомба была крошечной по меркам ядерного оружия. Но ее деструктивность все же очень велика для восприятия.
Все создатели ядерного оружия искренне полагали, что они делают благое дело, спасая мир от «коричневой чумы», «коммунистической заразы» и «империалистической экспансии». Для стран, стремившихся к обладанию энергией атома, это было архиважной задачей — бомба выступала символом и гарантом их национальной безопасности и спокойного будущего. Самое смертоносное из всех изобретенных человеком орудий убийства в глазах создателей было и самым мощным гарантом мира на Земле.
В основе деления и синтеза
Десятилетия, прошедшие после печальных событий начала августа 1945 года - взрывов американских атомных бомб над японскими городами Хиросима и Нагасаки, - подтвердили правоту ученых, давших в руки политиков небывалое оружие нападения и возмездия. Двух боевых применений вполне хватило для того, чтобы мы смогли прожить 60 лет, обходясь в военных действиях без применения ядерного оружия. И очень хочется надеяться на то, что данный вид оружия так и останется главным сдерживающим фактором новой мировой войны и никогда не будет применен по боевому назначению.
Ядерное оружие определяют как «оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании энергии, выделяющейся при ядерных реакциях деления или синтеза». Соответственно ядерные заряды разделяют на ядерные и термоядерные. Пути освобождения энергии атомного ядра с помощью деления или синтеза были понятны физикам уже к концу 1930-х годов. Первый путь предполагал цепную реакцию деления ядер тяжелых элементов, второй - слияние ядер легких элементов с образованием более тяжелого ядра. Мощность ядерного заряда обычно выражают через «тротиловый эквивалент», то есть количество обычного взрывчатого вещества тротила, которое нужно взорвать, чтобы высвободилась такая же энергия. Одна ядерная бомба может быть эквивалентна по такой шкале миллиону тонн тротила, однако последствия от ее взрыва могут оказаться гораздо хуже, чем от взрыва миллиарда тонн обычной взрывчатки.
Последствия обогащения
Для получения ядерной энергии путем деления особый интерес представляют ядра изотопов урана с атомным весом 233 и 235 (233 U и 235 U) и плутония - 239 (239 Pu), делящиеся под воздействием нейтронов. Связь частиц во всех ядрах обусловлена сильным взаимодействием, особо эффективным на малых расстояниях. В крупных ядрах тяжелых элементов эта связь слабее, поскольку электростатические силы отталкивания между протонами как бы «разрыхляют» ядро. Распад ядра тяжелого элемента под действием нейтрона на два быстро летящих осколка сопровождается высвобождением большого количества энергии, испусканием гамма-квантов и нейтронов - в среднем 2,46 нейтрона на одно распавшееся урановое ядро и 3,0 - на одно плутониевое. Благодаря тому что при распаде ядер число нейтронов резко возрастает, реакция деления может мгновенно охватить все ядерное горючее. Так происходит при достижении «критической массы», когда начинается цепная реакция деления, приводящая к атомному взрыву.
1 - корпус
2 - взрывной механизм
3 - обычное взрывчатое вещество
4 - электродетонатор
5 - нейтронный отражатель
6 - ядерное горючее (235U)
7 - источник нейтронов
8 - процесс обжатия ядерного горючего направленным внутрь взрывом
В зависимости от способа получения критической массы различают атомные боеприпасы пушечного и имплозивного типа. В простом боеприпасе пушечного типа две массы 235 U, каждая из которых меньше критической, соединяются с помощью заряда обычного взрывчатого вещества (ВВ) путем выстрела из своеобразной внутренней пушки. Ядерное горючее можно разделить и на большее число частей, которые будут соединяться взрывом окружающего их ВВ. Такая схема сложнее, но позволяет достигать больших мощностей заряда.
В боеприпасе имплозивного типа уран 235 U или плутоний 239 Pu обжимается взрывом расположенного вокруг них обычного взрывчатого вещества. Под действием взрывной волны плотность урана или плутония резко повышается и «надкритическая масса» достигается при меньшем количестве делящегося материала. Для более эффективного протекания цепной реакции горючее в боеприпасах обоих типов окружают нейтронным отражателем, например на основе бериллия, а для инициирования реакции в центре заряда располагают источник нейтронов.
Изотопа 235 U, необходимого для создания ядерного заряда, в природном уране содержится всего 0,7%, остальное - стабильный изотоп 238 U. Для получения достаточного количества разделяющегося материала производят обогащение природного урана, и это было одной из самых сложных в техническом плане задач при создании атомной бомбы. Плутоний получают искусственно - он накапливается в промышленных ядерных реакторах, за счет превращения 238 U в 239 Pu под действием потока нейтронов.
Клуб взаимного устрашения
Взрыв советской ядерной бомбы 29 августа 1949 года сообщил всем об окончании американской ядерной монополии. Но ядерная гонка только разворачивалась, к ней очень скоро присоединились новые участники.
3 октября 1952 года взрывом собственного заряда заявила о вступлении в «ядерный клуб» Великобритания, 13 февраля 1960 года - Франция, а 16 октября 1964 года - Китай.
Политическое воздействие ядерного оружия как средства взаимного шантажа хорошо известно. Угроза быстрого нанесения противнику мощного ответного ядерного удара была и остается главным сдерживающим фактором, вынуждающим агрессора искать другие пути ведения военных действий. Это проявилось и в специфическом характере третьей мировой войны, осторожно именовавшейся «холодной».
Официальная «ядерная стратегия» хорошо отражала и оценку общей военной мощи. Так, если вполне уверенное в своей силе государство СССР в 1982 году объявило о «неприменении ядерного оружия первым», то ельцинская Россия вынуждена была объявить о возможности применения ядерного оружия даже против «неядерного» противника. «Ракетно-ядерный щит» и сегодня остался главной гарантией от внешней опасности и одной из основных опор самостоятельной политики. США в 2003 году, когда агрессия против Ирака была уже решенным делом, от болтовни о «несмертельном» оружии перешли к угрозе «возможного использования тактического ядерного оружия». Другой пример. Уже в первые годы XXI века «ядерный клуб» пополнили Индия и Пакистан. И почти сразу последовало резкое обострение противостояния на их границе.
Эксперты МАГАТЭ и пресса давно утверждают, что Израиль «в состоянии» произвести несколько десятков ядерных боеприпасов. Израильтяне же предпочитают загадочно улыбаться - сама возможность наличия ядерного оружия остается мощным средством давления даже в региональных конфликтах.
Согласно имплозивной схеме
При достаточном сближении ядер легких элементов между ними начинают действовать ядерные силы притяжения, что делает возможным синтез ядер более тяжелых элементов, который, как известно, продуктивнее распада. Полный синтез в 1 кг смеси, оптимальной для термоядерной реакции, дает энергии в 3,7-4,2 раза больше, чем полный распад 1кг урана 235 U. К тому же для термоядерного заряда не существует понятия критической массы, а именно это ограничивает возможную мощность ядерного заряда несколькими сотнями килотонн. Синтез позволяет достичь уровня мощности в мегатонны тротилового эквивалента. Но для этого ядра надо сблизить на такое расстояние, при котором проявятся сильные взаимодействия - 10 -15 м. Сближению препятствует электростатическое отталкивание между положительно заряженными ядрами. Чтобы преодолеть этот барьер, надо разогреть вещество до температуры в десятки миллионов градусов (откуда и название «термоядерная реакция»). При достижении сверхвысоких температур и состояния плотной ионизированной плазмы вероятность начала реакции синтеза резко повышается. Наибольшие шансы имеют ядра тяжелого (дейтерий, D) и сверхтяжелого (тритий, T) изотопов водорода, поэтому первые термоядерные заряды и именовали «водородными». При синтезе они образуют изотоп гелия 4 Нe. Дело остается за малым - достичь таких высоких температур и давления, какие бывают внутри звезд. Термоядерные боеприпасы делят на двухфазные (делениесинтез) и трехфазные (делениесинтез-деление). Однофазным делением считается ядерный или «атомный» заряд. Первая схема двухфазного заряда была найдена в начале 1950-х Я.Б. Зельдовичем, А.Д. Сахаровым и Ю.А. Трутневым в СССР и Э. Теллером и С. Уламом в США. В основе лежала идея «радиационной имплозии» - метода, при котором нагрев и обжатие термоядерного заряда происходят за счет испарения окружающей его оболочки. В процессе получался целый каскад взрывов - обычная взрывчатка запускала атомную бомбу, а атомная бомба поджигала термоядерную. В качестве термоядерного топлива тогда использовали дейтерид лития-6 (6 LiD). При ядерном взрыве изотоп 6 Li активно захватывал нейтроны деления, распадаясь на гелий и тритий, образуя необходимую для реакции синтеза смесь дейтерия и трития.
22 ноября 1955 года была взорвана первая советская термоядерная бомба проектной мощностью около 3 Мт (за счет замены части 6 LiD на пассивный материал мощность снизили до 1,6 Мт). Это было более совершенное оружие, нежели громоздкое стационарное устройство, взорванное американцами тремя годами ранее. А 23 февраля 1958 года уже на Новой Земле испытали следующий, более мощный заряд конструкции Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева, ставший основой для дальнейшего развития отечественных термоядерных зарядов.
В трехфазной схеме термоядерный заряд окружен еще и оболочкой из 238 U. Под воздействием нейтронов высоких энергий, образующихся при термоядерном взрыве, происходит деление ядер 238 U, которое вносит дополнительный вклад в энергию взрыва.
Детонацию ядерных боеприпасов обеспечивают сложные многоступенчатые системы, включающие блокировочные устройства, исполнительные, вспомогательные, дублирующие узлы. Свидетельством их надежности и прочности корпусов боеприпасов может служить то, что ни одна из многих аварий с ядерным оружием, случившихся за 60 лет, не вызвала взрыва или радиоактивной утечки. Бомбы горели, попадали в авто- и железнодорожные катастрофы, отрывались от самолетов и падали на землю и в море, но ни одна при этом не взорвалась самопроизвольно.
Термоядерные реакции превращают в энергию взрыва всего 1-2% массы реагирующего вещества, и это далеко не предел с точки зрения современной физики. Значительно более высоких мощностей можно достичь, используя реакцию аннигиляции (взаимоуничтожение вещества и антивещества). Но пока реализация таких процессов в «макромасштабах» - область теории.
Поражающее действие воздушного ядерного взрыва мощностью 20 кт. Для наглядности поражающие факторы ядерного взрыва «разложены» по отдельным «линейкам». Принято различать зоны умеренного (зона А, доза радиации, полученная за время полного распада, от 40 до 400 р), сильного (зона Б, 400-1 200 р), опасного (зона В, 1 200–4 000 р), особо опасного (зона Г, чрезвычайная, 4 000–10 000 р) заражения
Мертвые пустыни
Поражающие факторы ядерного оружия, возможные способы их усиления, с одной стороны, и защиты от них - с другой проверялись в ходе многочисленных испытаний, в том числе - с участием войск. В Советской Армии провели два войсковых учения с реальным применением ядерного оружия - 14 сентября 1954 года на Тоцком полигоне (Оренбургская область) и 10 сентября 1956 года на Семипалатинском. Об этом в отечественной прессе в последние годы вышло много публикаций, в которых почему-то упустили тот факт, что в США провели восемь аналогичных войсковых учений. Одно из них - «Дезерт Рок-IV» - прошло примерно в то же время, что и Тоцкое, в Юкка-Флэт (штат Невада).
1 - инициирующий ядерный заряд (с разделенным на части ядерным горючим)
2 - термоядерное горючее (смесь D и T)
3 - ядерное горючее (238U)
4 - инициирующий ядерный заряд после подрыва шашек обычного ВВ
5 - источник нейтронов. Излучение, вызванное срабатыванием ядерного заряда, порождает радиационную имплозию (испарение) оболочки из 238U, сжимающую и поджигающую термоядерное топливо
Реактивная катапульта
Всякое оружие должно содержать способ доставки боеприпаса к цели. Для ядерных и термоядерных зарядов таких способов придумано немало к разным видам вооруженных сил и родам войск. Ядерное оружие принято разделять на «стратегическое» и «тактическое». «Стратегические наступательные вооружения» (СНВ) предназначены прежде всего для поражения на территории противника целей, наиболее важных для его экономики и вооруженных сил. Основными элементами СНВ являются межконтинентальные баллистические ракеты наземного базирования (МБР), баллистические ракеты подводных лодок (БРПЛ) и стратегические бомбардировщики. В США такое сочетание получило название «ядерной триады». В СССР основная роль отводилась Ракетным войскам стратегического назначения, чья группировка стратегических МБР служила для противника главным сдерживающим фактором. На ракетные подводные крейсера, считавшиеся менее уязвимыми при ядерном нападении противника, возлагалось нанесение ответного удара. Бомбардировщики предназначались для продолжения войны после обмена ядерными ударами. Тактическое оружие - оружие поля боя.
Диапазон мощности
По мощности ядерных боеприпасов их делят на сверхмалые (до 1 кт), малые (от 1 до 10 кт), средние (от 10 до 100 кт), крупные (от 100 кт до 1 Мт), сверхкрупные (свыше 1 Мт). То есть Хиросима и Нагасаки оказываются в нижней части шкалы «средних» боеприпасов.
В СССР на полигоне Новая Земля 30 октября 1961 года взорвали самый мощный термоядерный заряд (основные разработчики - В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев, А.Д. Сахаров, Ю.Н. Смирнов и Ю.А. Трутнев). Проектная мощность «супербомбы» массой около 26 т достигала 100 Мт, но для испытаний ее «уполовинили» до 50 Мт, а подрыв на высоте 4 000 м и ряд дополнительных мер исключили опасное радиоактивное загрязнение местности. А.Д. Сахаров предлагал морякам изготовить гигантскую торпеду со стомегатонным зарядом для удара по портам и прибрежным городам противника. По его же воспоминаниям: «контр-адмирал П.Ф. Фокин… был шокирован «людоедским характером» проекта и заметил в разговоре со мной, что военные моряки привыкли бороться с вооруженным противником в открытом бою и что для него отвратительна сама мысль о таком массовом убийстве» (цитируется по А.Б. Колдобскому «Стратегический подводный флот СССР и России, прошлое, настоящее, будущее»). Видный конструктор ядерного оружия Л.П. Феоктистов высказывается об этой идее: «В наших кругах она была широко известна и вызывала и иронию своей несбыточностью, и полное неприятие ввиду кощунственной, глубоко антигуманной сущности».
Американцы свой самый мощный взрыв в 15 Мт произвели 1 марта 1954 года у атолла Бикини в Тихом океане. И снова не без последствий для японцев - радиоактивные осадки накрыли находившийся более чем в 200 км от Бикини японский траулер «Фукурю-мару». 23 рыбака получили высокую дозу радиации, один скончался от лучевой болезни.
Самым «малым» тактическим ядерным оружием можно считать американскую систему «Дэви Крокет» 1961 года - 120- и 155-мм безоткатные орудия с ядерным снарядом в 0,01 кт. Впрочем, от системы вскоре отказались. Идею «атомной пули» на основе калифорния-254 (искусственно получаемого элемента с очень малой критической массой) не стали и реализовывать.
Ядерная зима
К концу 1970-х годов ядерный паритет противостоящих сверхдержав по всем компонентам и тупик «ядерной стратегии» стали очевидны. И тут - очень своевременно - вышла на арену теория «ядерной зимы». С советской стороны среди ее создателей называют академиков Н.Н. Моисеева и Г.С. Голицына, с американской - астронома К. Сагана. Г.С. Голицын вкратце так излагает последствия ядерной войны: «Массовые пожары. Небо черное от дыма. Пепел и дым поглощают солнечное излучение. Атмосфера нагревается, а поверхность остывает - солнечные лучи до нее не доходят. Уменьшаются все эффекты, связанные с испарениями. Прекращаются муссоны, которые переносят влагу с океанов на континенты. Атмосфера становится сухой и холодной. Все живое погибает». То есть независимо от наличия убежищ и уровня радиации выжившие в ядерной войне обречены на смерть просто от голода и холода. Теория получила свое «математическое» численное подтверждение и немало взбудоражила умы в 1980-е годы, хотя сразу же встретила неприятие в научных кругах. Многие специалисты сходились на мнении о том, что в теории ядерной зимы научная достоверность принесена в жертву гуманитарным, а точнее, политическим, устремлениям - ускорить ядерное разоружение. Этим и объясняется ее популярность.
Ограничение ядерных вооружений было вполне логично и явилось успехом не дипломатии и «экологов» (которые часто становятся просто инструментом текущей политики), а военной технологии. Высокоточное оружие, способное на дальности в несколько сот километров «положить» обычный заряд с точностью до десятков метров, генераторы мощных электромагнитных импульсов, выводящие из строя радиоэлектронные средства, объемно-детонирующие и термобарические боеприпасы, создающие обширные зоны разрушения, позволяют решать те же задачи, что и тактическое ядерное оружие, - без риска вызвать всеобщую ядерную катастрофу.
Вариации пусков
Управляемые ракеты - главный носитель ядерного оружия. Ракеты межконтинентальной дальности с ядерными боевыми частями - наиболее грозная составляющая ядерных арсеналов. Боеголовка (боевой блок) доставляется к цели за минимальное время, при этом представляет собой трудно поражаемую цель. С ростом точности попадания МБР превратились в средство поражения хорошо защищенных целей, включая жизненно важные объекты военного и гражданского назначения. Существенно повысили эффективность ракетно-ядерного оружия разделяющиеся боеголовки. Так, 20 боеприпасов по 50 кт по эффективности аналогичны одному в 10 Мт. Разделившиеся головки индивидуального наведения легче прорывают систему противоракетной обороны (ПРО), чем моноблочная. Разработка маневрирующих боевых блоков, траекторию которых противник не может просчитать, еще более затруднила работу ПРО.
МБР наземного базирования сейчас устанавливают либо в шахты, либо на мобильные установки. Шахтная установка - наиболее защищенная и готовая к немедленному пуску. Американская ракета шахтного базирования «Минитмэн-3» может доставить на дальность до 13 000 км разделяющуюся боеголовку с тремя блоками по 200 кт каждый, российская Р-36М - на 10 000 км боеголовку из 8 блоков мегатонного класса (возможна и моноблочная боевая часть). «Минометный» пуск (без яркого факела двигателя), мощный комплекс средств преодоления ПРО усиливают грозный облик ракет Р-36М и Н, названных на Западе SS-18 «Сатана». Но шахта стационарна, как ее ни прячь, и со временем ее точные координаты окажутся в полетной программе боевых блоков противника. Другой вариант базирования стратегических ракет - мобильный комплекс, с помощью которого можно держать противника в неведении о месте пуска. Например, боевой железнодорожный ракетный комплекс, замаскированный под обычный состав с пассажирскими и рефрижераторными вагонами. Пуск ракеты (например - РТ-23УТТХ с 10 боевыми блоками и дальностью стрельбы до 10 000 км) можно произвести с любого участка пути железной дороги. Тяжелые вездеходные колесные шасси позволили разместить пусковые установки МБР и на них. Скажем, российская универсальная ракета «Тополь-М» (РС-12М2 или SS-27) с моноблочной боевой частью и дальностью полета до 10 000 км, поставленная на боевое дежурство в конце 1990-х, предназначена для шахтных и мобильных грунтовых установок, предусмотрено ее базирование и на подводные лодки. Боевая часть этой ракеты при весе 1,2 тонны имеет мощность 550 кт, то есть каждый килограмм ядерного заряда в данном случае эквивалентен почти 500 тоннам взрывчатки.
Основной способ повысить внезапность удара и оставить противнику меньше времени на реакцию - сократить подлетное время, разместив пусковые установки ближе к нему. Этим противостоящие стороны занимались весьма активно, создавая оперативно-тактические ракеты. Договор, подписанный М. Горбачевым и Р. Рейганом 8 декабря 1987 года, привел к сокращению ракет средней (от 1 000 до 5 500 км) и меньшей (от 500 до 1 000 км) дальности. Причем по настоянию американцев в Договор включили комплекс «Ока» с дальностью не более 400 км, не попадавший под ограничения: уникальный комплекс пошел «под нож». Но ныне уже разработан новый российский комплекс «Искандер».
Попавшие под сокращение ракеты средней дальности достигали цели всего за 6-8 минут полета, в то время как оставшиеся на вооружении межконтинентальные баллистические ракеты обычно находятся в пути 25-35 минут.
В американской ядерной стратегии уже лет тридцать важная роль отводится крылатым ракетам. Их достоинства - высокая точность, скрытность полета на малых высотах с огибанием рельефа, малая радиолокационная заметность и возможность нанесения массированного удара с нескольких направлений. Крылатая ракета «Томагавк», запускаемая с надводного корабля или подводной лодки, может донести ядерную или обычную боеголовку на дальность до 2 500 км, преодолевая это расстояние примерно за 2,5 часа.
Ракетодром под водой
Основу морских стратегических сил составляют атомные подводные лодки с ракетными комплексами подводного старта. Несмотря на совершенные системы слежения за подводными лодками, подвижные «подводные ракетодромы» сохраняют преимущества скрытности и внезапности действий. Баллистическая ракета подводного старта - изделие своеобразное по условиям размещения и применения. Большая дальность стрельбы при широкой автономности плавания позволяет лодкам действовать ближе к своим берегам, уменьшая опасность того, что противник уничтожит лодку до пуска ракет.
Можно сопоставить два комплекса БРПЛ. Советская атомная подводная лодка типа «Акула» несет 20 ракет Р-39, на каждой - 10 боевых блоков индивидуального наведения мощностью по 100 кт, дальность стрельбы - 10 000 км. Американская лодка типа «Огайо» несет 24 ракеты «Трайдент-D5», каждая может доставить на 11 000-12 000 км 8 боевых блоков в 475 кт, или 14 в 100-150 кт.
Нейтронная бомба
Разновидностью термоядерных стали нейтронные боеприпасы, характеризующиеся повышенным выходом начальной радиации. Большая часть энергии взрыва «уходит» в проникающую радиацию, а основной вклад в нее вносят быстрые нейтроны. Так, если принять, что при воздушном взрыве обычного ядерного боеприпаса 50% энергии «уходит» в ударную волну, 30-35% - в световое излучение и ЭМИ, 5- 10% - в проникающую радиацию, остальное - на радиоактивное заражение, то в нейтронном (для случая, когда его инициирующий и основной заряды вносят равный вклад в энергообразование) на те же факторы расходуется соответственно 40, 25, 30 и 5%. Результат: при надземном взрыве нейтронного боеприпаса в 1 кт разрушение сооружений происходит в радиусе до 430 м, лесные пожары - до 340 м, зато радиус, в котором человек мгновенно «хватает» 800 рад, составляет 760 м, 100 рад (лучевая болезнь) - 1 650 м. Зона поражения живой силы растет, зона разрушения уменьшается. В США нейтронные боеприпасы сделали тактическими - в виде, скажем, 203- и 155-мм снарядов мощностью от 1 до 10 кт.
Стратегия «бомберов»
Стратегические бомбардировщики - американский В-52, советские Ту-95 и М4 - были первым межконтинентальным средством ядерного нападения. МБР существенно потеснили их в этой роли. С вооружением стратегических бомбардировщиков крылатыми ракетами - вроде американской AGM-86B или советской Х-55 (обе несут заряд до 200 кт на дальность до 2 500 км), позволяющими наносить удары, не входя в зону действия вражеской ПВО, - их значение возросло.
На вооружении авиации остается и такое «простое» средство, как свободно падающая ядерная авиабомба, например американская В-61/83 с зарядом от 0,3 до 170 кт. Ядерные боевые заряды создавали для комплексов ПВО и ПРО, но с совершенствованием ракет и обычных боевых частей от таких зарядов отказались. Зато ядерные взрывные устройства решили «поднять выше» - в космический эшелон ПРО. Один из давно планируемых его элементов - лазерные установки, в которых ядерный взрыв служит мощным импульсным источником энергии для накачки сразу нескольких лазеров рентгеновского диапазона.
Тактическое ядерное оружие также имеется в различных видах вооруженных сил и родах войск. Ядерные бомбы, например, могут нести не только стратегические бомбардировщики, но и многие самолеты фронтовой или палубной авиации.
В ВМС для ударов по портам, военно-морским базам, крупным кораблям имелись ядерные торпеды, такие как советская 533-мм Т-5 с зарядом мощностью 10 кт и равная ей по мощности заряда американская Mk 45 ASTOR. В свою очередь противолодочная авиация могла нести ядерные глубинные бомбы.
Российский тактический мобильный ракетный комплекс «Точка-У» (на плавающем шасси) доставляет ядерный или обычный заряд на дальность «всего» до 120 км.
Первыми образцами атомной артиллерии были громоздкая американская 280-мм пушка 1953 года и появившиеся чуть позже советские 406-мм пушка и 420-мм миномет. Впоследствии предпочли создать «спецснаряды» к обычным наземным артиллерийским системам - к 155-мм и 203-мм гаубицам в США (мощностью от 1 до 10 кт), 152-мм гаубицам и пушкам, 203-мм пушкам и 240-мм минометам в СССР. Ядерные спецснаряды создавались и для морской артиллерии, например американский 406-мм снаряд в 20 кт мощностью («одна Хиросима» в тяжелом артиллерийском снаряде).
Ядерный рюкзак
Привлекающие столь много внимания «ядерные рюкзаки» создавались вовсе не для подкладывания под Белый дом или Кремль. Это - инженерные фугасы, служащие для создания заграждений за счет образования воронок, завалов в горных массивах и зон разрушений и затоплений в сочетании с радиоактивными осадками (при наземном взрыве) или остаточной радиацией в районе воронки (при подземном взрыве). Причем в одном «рюкзаке» может находиться как целое ядерное взрывное устройство сверхмалого калибра, так и часть устройства большей мощности. Американский «рюкзак» Mк-54 мощностью в 1 килотонну при этом весит всего 68 кг.
Разрабатывались фугасы и другого назначения. В 1960-е годы, например, американцами была выдвинута идея создания по границе ГДР и ФРГ так называемого ядерно-минного пояса. А британцы собирались в случае оставления своих баз в ФРГ закладывать мощные ядерные заряды, которые должны были подорваться по радиосигналу уже в тылу «наступающей советской армады».
Опасность ядерной войны породила в разных странах колоссальные по размаху и стоимости государственные строительные программы - подземные убежища, командные пункты, хранилища, транспортные коммуникации и системы связи. Появлению и развитию ракетно-ядерного оружия человечество во многом обязано освоением околоземного космического пространства. Так, знаменитая королевская ракета Р-7, выведшая на орбиту и первый искусственный спутник, и корабль «Восток-1», была разработана для «заброски» термоядерного заряда. Много позже ракета Р-36М стала основой для ракет-носителей «Зенит-1» и «Зенит-2». Но влияние ядерного оружия было куда шире. Само наличие ракетно-ядерных вооружений межконтинентальной дальности делало необходимым создание комплекса средств разведки и управления, охватывающих практически всю планету и базирующихся на группировке орбитальных спутников. Работы над термоядерным оружием способствовали развитию физики высоких давлений и температур, существенно продвинули астрофизику, объяснив ряд процессов, происходящих во Вселенной.