Атомна бомба – снаряд для одержання вибуху великої сили внаслідок дуже швидкого виділення ядерної (атомної) енергії.
Принцип дії атомних бомб
Ядерний заряд розділений на кілька частин до критичних розмірів, щоб у кожній з них не могла початися саморозвивається некерована ланцюгова реакція поділів атомів речовини, що ділиться. Така реакція виникне лише тоді, коли всі частини заряду швидко з'єднаються в одне ціле. Від швидкості зближення окремих частин сильно залежить повнота протікання реакції й у кінцевому рахунку потужність вибуху. Для повідомлення великої швидкості частин заряду можна використовувати вибух звичайної вибухової речовини. Якщо частини ядерного заряду розташувати за радіальними напрямами певній відстані від центру, і із зовнішнього боку помістити заряди тротилу, можна здійснити вибух звичайних зарядів, спрямований до центру ядерного заряду. Всі частини ядерного заряду не тільки з величезною швидкістю з'єднуватимуться в єдине ціле, але й виявляться на якийсь час стиснутими з усіх боків величезним тиском продуктів вибуху і не зможуть розділитись відразу, як почнеться в заряді ядерна реакція. Внаслідок цього відбудеться значно більший поділ, ніж без такого стиску, і, отже, підвищиться потужність вибуху. Збільшенню потужності вибуху при тій же кількості речовини, що ділиться, сприяє також відбивач нейтронів (найбільш ефективними відбивачами є берилій< Be >, графіт, важка вода< H3O >). Для першого поділу, яке поклало б початок ланцюгової реакції, необхідний щонайменше один нейтрон. Розраховувати на своєчасне початок ланцюгової реакції під впливом нейтронів, які виникають при мимовільному (спонтанному) розподілі ядер, не можна, т.к. воно відбувається порівняно рідко: для U-235 – 1 розпад на годину на 1 гр. речовини. Нейтронів, які у вільному вигляді у атмосфері, також дуже мало: через S = 1см/кв. за секунду пролітає в середньому близько шести нейтронів. З цієї причини в ядерному заряді застосовують штучне джерело нейтронів – своєрідний ядерний капсуль-детонатор. Він забезпечує також безліч поділів, що починаються одночасно, тому реакція протікає у вигляді ядерного вибуху.
Варіанти детонації (Гарматна та імплозивна схеми)
Існують дві основні схеми підриву заряду, що ділиться: гарматна, інакше звана балістичною, і імплозивна.
«Гарматна схема» використовувалася в деяких моделях ядерної зброї першого покоління. Суть гарматної схеми полягає у вистрілюванні зарядом пороху одного блоку матеріалу, що ділиться докритичної маси («куля») в інший - нерухомий («мішень»). Блоки розраховані так, що при з'єднанні їх загальна маса стає надкритичною.
Даний спосіб детонації можливий тільки в уранових боєприпасах, так як плутоній має на два порядки вище нейтронний фон, що різко підвищує ймовірність передчасного розвитку ланцюгової реакції до з'єднання блоків. Це призводить до неповного виходу енергії (т.з. «шипучка», англ. для реалізації гарматної схеми в плутонієвих боєприпасах потрібно збільшення швидкості з'єднання частин заряду до технічно недосяжного рівня. Крім того, уран краще, ніж плутоній, витримує механічні навантаження.
Імплозивна схема. Ця схема детонації має на увазі отримання надкритичного стану шляхом обтиснення матеріалу, що ділиться, сфокусованою ударною хвилею, створюваної вибухом хімічної вибухівки. Для фокусування ударної хвилі використовують так звані вибухові лінзи, і підрив проводиться одночасно в багатьох точках з прецизійною точністю. Створення подібної системи розташування вибухівки і підриву було свого часу однією з найважчих завдань. Формування ударної хвилі, що сходиться, забезпечувалося використанням вибухових лінз з «швидкої» і «повільної» вибухівок - ТАТВ (Тріамінотринітробензол) і баратолу (суміш тринітротолуолу з нітратом барію), і деякими добавками)
Ядерна зброя – озброєння стратегічного характеру, здатне вирішувати глобальні завдання. Його застосування пов'язане зі страшними наслідками для людства. Це робить атомну бомбу як загрозою, а й зброєю стримування.
Поява озброєння, здатного поставити крапку у розвитку людства, ознаменувало початок його нової доби. Імовірність глобального конфлікту чи нової світової війни зведена до мінімуму через можливість тотального знищення всієї цивілізації.
Незважаючи на такі загрози, ядерна зброя продовжує залишатися на озброєнні провідних країн світу. Певною мірою саме воно стає визначальним чинником міжнародної дипломатії та геополітики.
Історія створення ядерної бомби
Питання про те, хто винайшов ядерну бомбу, в історії немає однозначної відповіді. Передумовою до роботи над атомною зброєю прийнято вважати відкриття радіоактивності урану. У 1896 році французький хімік А. Беккерель відкрив ланцюгову реакцію даного елемента, започаткувавши розробки в ядерній фізиці.
У наступне десятиліття було відкрито альфа-, бета- і гамма-промені, а також ряд радіоактивних ізотопів деяких хімічних елементів. Відкриття закону радіоактивного розпаду атома стало початком для вивчення ядерної ізометрії.
У грудні 1938 року німецькі фізики О. Ган та Ф. Штрассман першими змогли провести реакцію розщеплення ядра у штучних умовах. 24 квітня 1939 р. керівництву Німеччини було доповідано про ймовірність створення нової потужної вибухової речовини.
Проте німецьку ядерну програму було приречено на провал. Незважаючи на успішне просування вчених, країна через війну постійно відчувала труднощі з ресурсами, особливо з постачанням важкої води. На пізніх етапах дослідження сповільнювалися постійними евакуаціями. 23 квітня 1945 р. розробки німецьких учених були захоплені в Хайгерлоху і вивезені до США.
США стали першою країною, яка висловила зацікавленість у новому винаході. У 1941 році на його розробку та створення було виділено значні кошти. Перші випробування відбулися 16 липня 1945 року. Менше, ніж за місяць, США вперше застосували ядерну зброю, скинувши дві бомби на Хіросіму та Нагасакі.
Власні дослідження в галузі ядерної фізики в СРСР велися з 1918 року. Комісія з атомного ядра була створена в 1938 при Академії наук. Проте з початком війни її діяльність у цьому напрямі було припинено.
В 1943 відомості про наукові праці в ядерній фізиці були отримані радянськими розвідниками з Англії. Були впроваджені агенти до кількох дослідницьких центрів США. Відомості, що здобуваються, дозволили прискорити розробку власної ядерної зброї.
Винахід радянської атомної бомби було очолено І. Курчатовим та Ю. Харитоном, вони і вважаються творцями радянської атомної бомби. Інформація про це стала поштовхом для підготовки США до попереджувальної війни. У липні 1949 року було розроблено план «Троян», яким планувалася розпочати військові дії 1 січня 1950 р.
Пізніше дата була перенесена на початок 1957 року з урахуванням того, щоб усі країни НАТО могли підготуватися та включитися у війну. За даними західної розвідки, випробування ядерної зброї в СРСР могло бути проведене не раніше 1954 року.
Однак про підготовку США до війни стало відомо заздалегідь, що змусило радянських вчених прискорити дослідження. У стислі терміни вони винаходять і створюють власну ядерну бомбу. 29 серпня 1949 р. у Семипалатинську на полігоні випробувано першу радянську атомну бомбу РДС-1 (реактивний двигун спеціальний).
Такі випробування зірвали план «Троян». З цього моменту США перестали мати монополію на ядерну зброю. Незалежно від сили попереджувального удару, залишався ризик дій у відповідь, що загрожувало катастрофою. З цього моменту найстрашніша зброя стала гарантом миру між великими державами.
Принцип роботи
Принцип роботи атомної бомби ґрунтується на ланцюговій реакції розпаду важких ядер або термоядерному синтезі легень. У ході цих процесів виділяється величезна кількість енергії, яка і перетворює бомбу на зброю масового ураження.
24 вересня 1951 року було проведено випробування РДС-2. Їх уже можна було доставити до точок запуску так, щоб вони діставали до США. 18 жовтня було випробувано РДС-3, що доставляється бомбардувальником.
Подальші випробування перейшли до термоядерного синтезу. Перші випробування подібної бомби США пройшли 1 листопада 1952 року. У СРСР така боєголовка була випробувана вже за 8 місяців.
ТХ ядерної бомби
Ядерні бомби не мають чітких характеристик через різноманітність застосування подібних боєприпасів. Однак існує низка загальних аспектів, які обов'язково враховуються при створенні даної зброї.
До таких відносять:
- осесиметрична будова бомби - всі блоки та системи розміщуються попарно у контейнерах циліндричної, сфероциліндричної або конічної форми;
- при проектуванні скорочують масу ядерної бомби за рахунок об'єднання силових вузлів, вибору оптимальної форми оболонок та відсіків, а також застосування міцніших матеріалів;
- мінімізують кількість проводів і роз'ємів, а для передачі впливу застосовують пневмопровід або вибуходетанірующий шнур;
- блокування основних вузлів здійснюється за допомогою перегородок, що руйнуються пірозарядами;
- активні речовини закачуються за допомогою окремого контейнера чи зовнішнього носія.
З урахуванням вимог до пристрою ядерна бомба складається з наступних комплектуючих:
- корпус, що забезпечує захист боєприпасу від фізичного та теплового впливу - розділений на відсіки, може комплектуватися силовою рамою;
- ядерний заряд із силовим кріпленням;
- система самоліквідації з її інтеграцією у ядерний заряд;
- джерело живлення, розрахований на тривале зберігання-приводиться в дію вже при запуску ракети;
- зовнішні датчики – для збору інформації;
- системи зведення, управління та підриву, остання впроваджена в заряд;
- системи діагностики, підігріву та підтримки мікроклімату всередині герметичних відсіків.
Залежно від типу ядерної бомби, до неї інтегрують інші системи. Серед них може бути датчик польоту, пульт блокування, розрахунок польотних опцій, автопілот. У деяких боєприпасах застосовують і постановники перешкод, розраховані зниження протидії ядерної бомбі.
Наслідки застосування такої бомби
«Ідеальні» наслідки застосування ядерної зброї було зафіксовано вже під час скидання бомби на Хіросіму. Заряд вибухнув на висоті 200 метрів, що спричинило сильну ударну хвилю. У багатьох будинках були перекинуті пічки, що опалюються вугіллям, що призвело до пожеж навіть за межами зони ураження.
За світловим спалахом пішов тепловий удар, який тривав лічені секунди. Однак його потужності вистачило, щоб у радіусі 4 км розплавити черепицю та кварц, а також розпорошити телеграфні стовпи.
За тепловою хвилею була ударна. Швидкість вітру досягала 800 км/год, його порив зруйнував майже всі будівлі міста. З 76 тис. будівель, частково вціліло близько 6 тис., решту було зруйновано повністю.
Теплова хвиля, а також пара і попіл, що піднялася, викликали сильний конденсат в атмосфері. За кілька хвилин пішов дощ із чорними від попелу краплями. Їхнє попадання на шкіру викликало сильні невиліковні опіки.
Люди, які перебували за 800 метрів від епіцентру вибуху, були спалені в пилюку. Ті, хто залишився, зазнали впливу радіації та променевої хвороби. Її ознаками стали слабкість, нудота, блювання, лихоманка. У крові спостерігалося різке зниження кількості білих тілець.
За секунди було вбито близько 70 тис. людей. Ще стільки ж згодом загинуло від отриманих ран та опіків.
Через 3 дні ще одну бомбу скинули на Нагасакі з аналогічними наслідками.
Запаси ядерної зброї у світі
Основні запаси ядерної зброї зосереджені в Росії та США. Крім них, атомні бомби мають такі країни:
- Великобританія – з 1952 року;
- Франція – з 1960;
- Китай – з 1964;
- Індія – з 1974;
- Пакистан – з 1998;
- КНДР – з 2008.
Ядерну зброю має і Ізраїль, хоча офіційного підтвердження від керівництва країни так і не надходило.
Північна Корея загрожує США випробуваннями надпотужної водневої бомби у Тихому океані. Японія, яка може постраждати через випробування, назвала плани КНДР абсолютно неприйнятними. Президенти Дональд Трамп і Кім Чен Ин лаються в інтерв'ю і говорять про відкритий воєнний конфлікт. Для тих, хто не знається на ядерній зброї, але хоче бути в темі, «Футурист» склав путівник.
Як працює ядерна зброя?
Як і у звичайній динамітній шашці, у ядерній бомбі використовується енергія. Тільки вивільняється вона під час примітивної хімічної реакції, а складних ядерних процесах. Існує два основні способи виділення ядерної енергії з атома. У ядерному поділу ядро атома розпадається на два менші фрагменти з нейтроном. Ядерний синтез - процес, за допомогою якого Сонце виробляє енергію - включає об'єднання двох менших атомів з утворенням більшого. У будь-якому процесі, розподілі чи злитті виділяються великі кількості теплової енергії та випромінювання. Залежно від того, використовується розподіл ядер або їх синтез, бомби поділяються на ядерні (атомні) і термоядерні .
А чи можна докладніше про ядерний поділ?
Вибух атомної бомби над Хіросимою (1945 р)
Як ви пам'ятаєте, атом складається з трьох типів субатомних частинок: протонів, нейтронів та електронів. Центр атома, званий ядром , складається з протонів та нейтронів. Протони позитивно заряджені, електрони негативно, а нейтрони взагалі не мають заряду. Ставлення протон-електрон завжди друг до друга, тому атом загалом має нейтральний заряд. Наприклад, атом вуглецю має шість протонів та шість електронів. Частки утримуються разом фундаментальною силою – сильною ядерною взаємодією .
Властивості атома можуть значно змінюватись в залежності від того, скільки різних частинок у ньому міститься. Якщо змінити кількість протонів, у вас буде інший хімічний елемент. Якщо змінити кількість нейтронів, ви отримаєте ізотоп того ж елемента, що у вас у руках. Наприклад, вуглець має три ізотопи: 1) вуглець-12 (шість протонів + шість нейтронів), стабільну і часто зустрічається форму елемента, 2) вуглець-13 (шість протонів + сім нейтронів), який є стабільним, але рідкісним і 3) вуглець -14 (шість протонів + вісім нейтронів), який є рідкісним та нестійким (або радіоактивним).
Більшість атомних ядер стабільні, але з них нестійкі (радіоактивні). Ці ядра спонтанно випромінюють частки, які вчені називають радіацією. Цей процес називається радіоактивним розпадом . Існує три типи розпаду:
Альфа-розпад : ядро викидає альфа-частинку – два протони і два нейтрони, пов'язані разом. Бета-розпад : нейтрон перетворюється на протон, електрон та антинейтрино. Викинутий електрон є бета-часткою. Спонтанний поділ: ядро розпадається кілька частин і викидає нейтрони, і навіть випромінює імпульс електромагнітної енергії – гамма-промень. Саме останній тип розпаду використовується у ядерній бомбі. Вільні нейтрони, викинуті внаслідок поділу, починають ланцюгову реакцію яка вивільняє колосальну кількість енергії.
Із чого роблять ядерні бомби?
Їх можуть робити з урану-235 та плутонію-239. Уран у природі зустрічається у вигляді суміші трьох ізотопів: 238 U (99,2745 % природного урану), 235 U (0,72 %) та 234 U (0,0055 %). Найбільш поширений 238 U не підтримує ланцюгову реакцію: на це здатний лише 235 U. Щоб досягти максимальної потужності вибуху, необхідно, щоб вміст 235 U в "начинці" бомби становив не менше 80%. Тому уран доводиться штучно збагачувати . Для цього суміш ізотопів уранових поділяють на дві частини так, щоб в одній з них виявилося більше 235 U.
Зазвичай при поділі ізотопів залишається багато збідненого урану, не здатного вступити в ланцюгову реакцію - але є спосіб змусити це зробити. Справа в тому, що плутоній-239 у природі не зустрічається. Зате його можна отримати бомбардуючи нейтронами 238 U.
Як вимірюється їхня потужність?
Потужність ядерного та термоядерного заряду вимірюється в тротиловому еквіваленті - кількості тринітротолуолу, яке потрібно підірвати для отримання аналогічного результату. Вона вимірюється в кілотоннах (кт) та мегатоннах (Мт). Потужність надмалих ядерних боєприпасів не перевищує 1 кт, тоді як надпотужні бомби дають понад 1 Мт.
Потужність радянської «Цар-бомби» становила за різними даними від 57 до 58,6 мегатонн у тротиловому еквіваленті, потужність термоядерної бомби, яку на початку вересня зазнала КНДР, становила близько 100 кілотонн.
Хто створив ядерну зброю?
Американський фізик Роберт Оппенгеймер та генерал Леслі Гровс
У 1930-х роках італійський фізик Енріко Фермі продемонстрував, що елементи, що зазнали бомбардування нейтронами, можуть бути перетворені на нові елементи. Результатом цієї роботи стало виявлення повільних нейтронів , а також відкриття нових елементів, які не представлені на періодичній таблиці. Незабаром після відкриття Фермі німецькі вчені Отто Ган і Фріц Штрассман бомбардували уран нейтронами, внаслідок чого утворився радіоактивний ізотоп барію. Вони дійшли висновку, що низькошвидкісні нейтрони змушують ядро урану розриватися на дві дрібніші частини.
Ця робота розбурхала уми всього світу. У Прінстонському університеті Нільс Бор працював з Джоном Вілером для розробки гіпотетичної моделі процесу розподілу. Вони припустили, що уран-235 піддається поділу. Приблизно водночас інші вчені виявили, що ділення призвів до утворення ще більшої кількості нейтронів. Це спонукало Бора і Уїлера поставити важливе питання: чи могли вільні нейтрони, створені в результаті поділу, розпочати ланцюгову реакцію, яка б звільнила величезну кількість енергії? Якщо це так, то можна створити зброю неймовірної сили. Їхні припущення підтвердив французький фізик Фредерік Жоліо-Кюрі . Його висновок став поштовхом для розробок створення ядерної зброї.
Над створенням атомної зброї працювали фізики Німеччини, Англії, США, Японії. Перед початком Другої світової війни Альберт Ейнштейн написав президенту США Франкліну Рузвельту про те, що нацистська Німеччина планує очистити уран-235 та створити атомну бомбу. Зараз з'ясувалося, що Німеччина була далекою від проведення ланцюгової реакції: вони працювали над «брудною», сильно радіоактивною бомбою. Як би там не було, уряд США кинув усі сили на створення атомної бомби у найкоротший термін. Було запущено «Манхеттенський проект», яким керували американський фізик Роберт Оппенгеймер та генерал Леслі Гровс . У ньому брали участь великі вчені, які емігрували з Європи. До літа 1945 року було створено атомну зброю, засновану на двох видах матеріалу, що ділиться - урану-235 і плутонію-239. Одну бомбу, плутонієву «Штучку», підірвали на випробуваннях, а ще дві, уранового «Малюка» та плутонієвого «Товстуна» скинули на японські міста Хіросіму та Нагасакі.
Як працює термоядерна бомба та хто її винайшов?
Термоядерна бомба ґрунтується на реакції ядерного синтезу . На відміну від ядерного поділу, який може проходити як мимовільно, так і вимушено, ядерний синтез неможливий без підведення зовнішньої енергії. Атомні ядра заряджені позитивно тому вони відштовхуються один від одного. Ця ситуація називається кулонівським бар'єром. Щоб подолати відштовхування, необхідно розігнати ці частинки до божевільних швидкостей. Це можна здійснити за дуже високої температури - близько кількох мільйонів кельвінів (звідси й назва). Термоядерні реакції бувають трьох видів: самопідтримуються (проходять у надрах зірок), керовані та некеровані чи вибухові – вони використовуються у водневих бомбах.
Ідею бомби з термоядерним синтезом, який ініціює атомний заряд, запропонував Енріко Фермі своєму колезі. Едварду Теллеру ще 1941 року, на самому початку Манхеттенського проекту. Однак тоді ця ідея виявилася не затребуваною. Розробки Теллера удосконалив Станіслав Улам , зробивши ідею термоядерної бомби здійсненної практично. У 1952 році на атоле Еніветок під час операції Ivy Mike випробували перший термоядерний вибуховий пристрій. Однак це був лабораторний зразок, непридатний у бойових діях. Рік потому Радянський Союз підірвав першу у світі термоядерну бомбу, зібрану за конструкцією фізиків Андрія Сахарова і Юлія Харитона . Пристрій нагадував листковий пиріг, тому грізну зброю прозвали «Шаркою». У ході подальших розробок на світ з'явилася найпотужніша бомба на Землі, Цар-бомба або Кузькіна мати. У жовтні 1961 року її випробували на архіпелазі Нова Земля.
Із чого роблять термоядерні бомби?
Якщо ви думали, що водневі і термоядерні бомби – це різні речі, ви помилялися. Ці слова синонімічні. Саме водень (а точніше, його ізотопи – дейтерій та тритій) потрібний для проведення термоядерної реакції. Однак є складність: щоби підірвати водневу бомбу, необхідно спочатку в ході звичайного ядерного вибуху отримати високу температуру - лише тоді атомні ядра почнуть реагувати. Тому у випадку з термоядерною бомбою велику роль відіграє конструкція.
Широко відомі дві схеми. Перша – сахарівська «шаровка». У центрі розташовувався ядерний детонатор, який був оточений верствами дейтериду літію в суміші з тритієм, які перемежувалися з шарами збагаченого урану. Така конструкція дозволяла досягти потужності не більше 1 Мт. Друга - американська схема Теллера - Улама, де ядерна бомба та ізотопи водню розташовувалися окремо. Виглядало це так: знизу – ємність із сумішшю рідких дейтерію та тритію, по центру якої розташовувалась «свічка запалювання» – плутонієвий стрижень, а зверху – звичайний ядерний заряд, і все це в оболонці з важкого металу (наприклад, збідненого урану). Швидкі нейтрони, що утворилися під час вибуху, викликають в уранової оболонці реакції поділу атомів і додають енергію до загальної енергії вибуху. Надбудова додаткових шарів дейтериду літію урану-238 дозволяє створювати снаряди необмеженої потужності. 1953 року радянський фізик Віктор Давиденко випадково повторив ідею Теллера - Улама, і її основі Сахаров придумав багатоступінчасту схему, яка дозволила створювати зброю небувалих потужностей. Саме за такою схемою працювала «Кузькова мати».
Які ще бувають бомби?
Ще бувають нейтронні, але це загалом страшно. Власне, нейтронна бомба - це малопотужна термоядерна бомба, 80% енергії вибуху якої становить радіація (нейтронне випромінювання). Це виглядає як звичайний ядерний заряд малої потужності, до якого доданий блок із ізотопом берилію - джерелом нейтронів. Під час вибуху ядерного заряду запускається термоядерна реакція. Цей вид зброї розробляв американський фізик Семюель Коен . Вважалося, що нейтронна зброя знищує все живе навіть у укриттях, проте дальність поразки такої зброї невелика, оскільки атмосфера розсіює потоки швидких нейтронів, і ударна хвиля великих відстанях виявляється сильніше.
А як же кобальтова бомба?
Ні, синку, це фантастика. Офіційно кобальтових бомб немає в жодній країні. Теоретично це термоядерна бомба з оболонкою з кобальту, яка забезпечує сильне радіоактивне зараження місцевості навіть за порівняно слабкого ядерного вибуху. 510 тонн кобальту здатні заразити всю поверхню Землі та знищити все живе на планеті. Фізик Лео Сілард , Який описав цю гіпотетичну конструкцію в 1950 році, назвав її «Машиною судного дня».
Що крутіше: ядерна бомба чи термоядерна?
Натурний макет "Цар-бомби"
Воднева бомба є набагато більш просунутою та технологічною, ніж атомна. Її потужність вибуху набагато перевищує атомну і обмежена лише кількістю наявних компонентів. При термоядерній реакції на кожен нуклон (так називаються складові ядра, протони та нейтрони) виділяється набагато більше енергії, ніж при ядерній реакції. Наприклад, при розподілі ядра урану однією нуклон доводиться 0,9 МеВ (мегаэлектронвольт), а синтезі ядра гелію з ядер водню виділяється енергія, рівна 6 МеВ.
Як бомби доставляютьдо мети?
Спочатку їх скидали з літаків, проте засоби протиповітряної оборони постійно вдосконалювалися, і доставляти ядерну зброю таким чином було нерозумним. Зі зростанням виробництва ракетної техніки всі права на доставку ядерної зброї перейшли до балістичних та крилатих ракет різного базування. Тому під бомбою тепер мається на увазі не бомба, а боєголовка.
Є думка, що північнокорейська воднева бомба надто велика, щоб її можна було встановити на ракеті – тому, якщо КНДР вирішить втілити загрозу у життя, її повезуть на кораблі до місця вибуху.
Які наслідки ядерної війни?
Хіросіма та Нагасакі – це лише мала частина можливого апокаліпсису. Приміром, відома гіпотеза "ядерної зими", яку висували американський астрофізик Карл Саган та радянський геофізик Георгій Голіцин. Передбачається, що під час вибуху кількох ядерних боєзарядів (не в пустелі чи воді, а в населених пунктах) виникне безліч пожеж, і в атмосферу виплеснеться велика кількість диму та сажі, що призведе до глобального похолодання. Гіпотезу критикують, порівнюючи ефект із вулканічною активністю, яка має незначний ефект на клімат. Крім того, деякі вчені відзначають, що швидше настане глобальне потепління, ніж похолодання - втім, обидві сторони сподіваються, що ми цього ніколи не дізнаємось.
Чи дозволено використовувати ядерну зброю?
Після гонки озброєнь у XX столітті країни одумалися та вирішили обмежити використання ядерної зброї. ООН було прийнято договори про нерозповсюдження ядерної зброї та заборону ядерних випробувань (останній не був підписаний молодими ядерними державами Індією, Пакистаном та КНДР). У липні 2017 року було ухвалено новий договір про заборону ядерної зброї.
"Кожна держава-учасниця зобов'язується ніколи і за жодних обставин не розробляти, не випробовувати, не виробляти, не виготовляти, не купувати іншим чином, не мати у володінні і не накопичувати ядерну зброю або інші ядерні вибухові пристрої", - говорить перша стаття договору .
Проте документ не набуде чинності доти, доки його не ратифікують 50 держав.
Той, хто винайшов атомну бомбу, навіть не уявляв собі, яких трагічних наслідків може призвести це чудо-винахід XX століття. Перед тим, як цю суперзброю випробували на собі жителі японських міст Хіросіма та Нагасакі, був здійснений дуже довгий шлях.
Початок покладено
У квітні 1903 року у Паризькому саду Франції Поля Ланжевена зібралися його друзі. Приводом став захист дисертації молодої та талановитої вченої Марії Кюрі. Серед іменитих гостей був знаменитий англійський фізик сер Ернест Резерфорд. У розпал веселощів було згашено світло. оголосила всім, що зараз буде сюрприз. З урочистим виглядом П'єр Кюрі вніс невелику трубочку із солями радію, яка світила зеленим світлом, викликаючи надзвичайне захоплення у присутніх. Надалі гості палко міркували про майбутнє цього явища. Всі сходилися на думці, що завдяки радію вирішиться гостра проблема нестачі енергії. Це всіх надихало на нові дослідження та подальші перспективи. Якби тоді їм сказали, що лабораторні роботи з радіоактивними елементами започаткують страшну зброю XX століття, невідомо, якою була їхня реакція. Саме тоді почалася історія атомної бомби, яка забрала життя сотні тисяч японських мирних жителів.
Гра на випередження
17 грудня 1938 року німецьким ученим Отто Ганном було отримано незаперечний доказ розпаду урану більш дрібні елементарні частки. По суті йому вдалося розщепити атом. У науковому світі це розцінювалося як нова віха історія людства. Отто Ганн не поділяв політичні погляди третього Рейху. Тому в тому ж, 1938, вчений був змушений переїхати до Стокгольма, де спільно з Фрідріхом Штрассманом продовжив свої наукові дослідження. Побоюючись, що фашистська Німеччина першою отримає страшну зброю, він пише листа з попередженням про це. Звістка про можливе випередження сильно стривожила уряд США. Американці почали діяти швидко та рішуче.
Хто створив атомну бомбу? Американський проект
Ще до групи багато хто з яких був біженцями від німецько-фашистського режиму в Європі, було доручено розробку ядерної зброї. Початкові дослідження, варто зауважити, проводились у нацистській Німеччині. У 1940 році уряд Сполучених Штатів Америки розпочав фінансування власної програми розвитку атомної зброї. Для здійснення проекту було виділено неймовірну на той час суму в два з половиною мільярди доларів. До здійснення цього секретного проекту було запрошено видатних фізиків XX століття, серед яких було понад десять Нобелівських лауреатів. Загалом було задіяно близько 130 тисяч співробітників, серед яких були не лише військові, а й цивільні особи. Колектив розробників очолив полковник Леслі Річард Гровс, науковим керівником став Роберт Оппенгеймер. Саме він – та людина, яка винайшла атомну бомбу. У районі Манхеттена було збудовано спеціальний секретний інженерний корпус, який відомий нам під кодовою назвою «Манхеттенський проект». Протягом наступних кількох років вчені секретного проекту працювали над проблемою ядерного розщеплення урану та плутонію.
Немирний атом Ігоря Курчатова
Сьогодні кожен школяр зможе відповісти на запитання, хто винайшов атомну бомбу в Радянському Союзі. А тоді, на початку 30-х років минулого сторіччя, цього ніхто не знав.
У 1932 році академік Ігор Васильович Курчатов одним із перших у світі починає вивчення атомного ядра. Зібравши навколо себе однодумців, Ігор Васильович 1937 року створює перший у Європі циклотрон. У цьому року він зі своїми однодумцями створює і перші штучні ядра.
У 1939 році І. В. Курчатов починає вивчення нового напряму – ядерної фізики. Після кількох лабораторних успіхів у вивченні цього явища вчений отримує у своє розпорядження засекречений дослідницький центр, який був названий "Лабораторією № 2". У наші дні цей засекречений об'єкт називається "Арзамас-16".
Цільовим напрямом цього центру було серйозне дослідження та створення ядерної зброї. Тепер стає очевидним, хто створив атомну бомбу у Радянському Союзі. У його команді тоді було лише десять осіб.
Атомної бомби бути
Вже до кінця 1945 року Ігореві Васильовичу Курчатову вдається зібрати серйозну команду вчених чисельністю понад сто осіб. Найкращі уми різних наукових спеціалізацій приїхали до лабораторії з усіх кінців країни для створення атомної зброї. Після скидання американцями атомної бомби на Хіросіму радянські вчені розуміли, що це можна зробити і з Радянським Союзом. "Лабораторія № 2" отримує від керівництва країни різке збільшення фінансування та велику приплив кваліфікованих кадрів. Відповідальним за важливий проект призначається Лаврентій Павлович Берія. Великі праці радянських вчених дали свої плоди.
Семипалатинський полігон
Атомну бомбу в СРСР вперше було випробувано на полігоні в Семипалатинську (Казахстан). 29 серпня 1949 року ядерний пристрій потужністю 22 кілотонни струсонув казахську землю. Нобелівський лауреат, фізик Отто Ханц, сказав: Це хороші вісті. Якщо Росія матиме атомну зброю, тоді не буде війни». Саме ця атомна бомба в СРСР, зашифрована як виріб №501, або РДС-1, ліквідувала монополію США на ядерну зброю.
Атомна бомба. Рік 1945-й
Рано-вранці 16 липня «Манхеттенський проект» провів своє перше успішне випробування атомного пристрою - плутонієвої бомби - на полігоні Аламогордо штат Нью-Мексико США.
Гроші, вкладені в проект, було витрачено недаремно. Перший в історії людства був зроблений о 5 годині 30 хвилині ранку.
"Ми проробили роботу диявола", - скаже пізніше - той, хто винайшов атомну бомбу в США, названий згодом "батьком атомної бомби".
Японія не капітулює
До моменту остаточного та успішного тестування атомної бомби радянські війська та союзники остаточно розгромили фашистську Німеччину. Однак залишалася одна держава, яка пообіцяла боротися до кінця за панування в Тихому океані. З середини квітня до середини липня 1945 року японська армія неодноразово здійснювала авіаційні удари по союзницьким військам, тим самим завдаючи великих втрат армії США. Наприкінці липня 1945 року мілітаристський уряд Японії відхилив вимогу союзників про капітуляцію згідно з Потсдамською декларацією. У ній, зокрема, говорилося, що у разі непокори японську армію чекає швидке та повне знищення.
Президент погоджується
Американський уряд дотримав свого слова і почав цілеспрямоване бомбардування японських військових позицій. Авіаційні удари не давали бажаного результату, і президент США Гаррі Трумен приймає рішення про вторгнення американських військ на територію Японії. Проте військове командування відмовляє свого президента від такого рішення, мотивуючи це тим, що вторгнення американців спричинить велику кількість жертв.
На пропозицію Генрі Льюїса Стімсона і Дуайта Девіда Ейзенхауера було вирішено застосувати ефективніший спосіб закінчення війни. Великий прибічник атомної бомби, секретар президента США Джеймс Френсіс Бірнс, вважав, що бомбардування японських територій остаточно припинить війну і поставить США в домінуюче становище, що позитивно позначиться на подальшому ході подій післявоєнного світу. Таким чином, президента США Гаррі Трумена переконали, що це єдиний правильний варіант.
Атомна бомба. Хіросіма
Як перша мішеня було обрано невелике японське місто Хіросіма з населенням трохи більше 350 тисяч осіб, що знаходиться в п'ятистах милях від столиці Японії Токіо. Після прибуття на військово-морську базу США на острові Тініан модифікованого бомбардувальника В-29 Енола Гей, на борт літака була встановлена атомна бомба. Хіросіма мала випробувати на собі дію 9 тисяч фунтів урану-235.
Ця небачена досі зброя була призначена для мирних жителів маленького японського містечка. Командиром бомбардувальника був полковник Пол Уорфілд Тіббетс-молодший. Атомна бомба США мала цинічну назву «Малюк». Вранці 6 серпня 1945 року, приблизно о 8 годині 15 хвилин, американський «Малюк» був скинутий на японську Хіросіму. Близько 15 тисяч тонн тротилу знищило живе в радіусі п'яти квадратних миль. Сто сорок тисяч мешканців міста загинули за лічені секунди. Японці, що залишилися живими, помирали болісною смертю від променевої хвороби.
Їх знищив американський атомний "Малюк". Однак спустошення Хіросіми не викликало негайної капітуляції Японії, як на це всі очікували. Тоді було ухвалено рішення про ще одне бомбардування японської території.
Нагасакі. Небо в вогні
Американська атомна бомба "Товстун" була встановлена на борт літака В-29 9 серпня 1945 все там же, на військово-морській базі США в Тініані. Цього разу командиром повітряного судна був майор Чарльз Суїні. Спочатку стратегічною метою було місто Кокура.
Проте погодні умови не дозволили здійснити задумане, заважала хмарність. Чарльз Суїні зайшов на друге коло. Об 11 годині 02 хвилини американський атомний «Товстун» поглинув Нагасакі. Це був потужніший руйнівний авіаційний удар, який за своєю силою в кілька разів перевищував бомбардування в Хіросімі. Нагасакі випробував на собі атомну зброю вагою близько 10 тисяч фунтів та 22 кілотонни тротилу.
Географічне розташування японського міста зменшило очікуваний ефект. Справа в тому, що місто знаходиться у вузькій долині між гір. Тому руйнування 2,6 квадратних миль не розкрили весь можливий потенціал американської зброї. Випробування атомної бомби в Нагасакі вважається невдалим «Манхеттенським проектом».
Японія здалася
Опівдні 15 серпня 1945 року імператор Хірохіто оголосив про капітуляцію своєї країни в радіозверненні до жителів Японії. Ця новина швидко розлетілася світом. У Сполучених Штатах Америки розпочалися урочистості з нагоди перемоги над Японією. Народ тріумфував.
2 вересня 1945 року на борту американського лінкора «Міссурі», який стоїть на якорі в Токійській затоці, було підписано офіційну угоду про припинення війни. Таким чином закінчилася найжорстокіша та кровопролитна війна в історії людства.
Довгі шість років світова спільнота йшла до цієї знаменної дати - з 1 вересня 1939 року, коли пролунали перші постріли нацистської Німеччини на території Польщі.
Мирний атом
Загалом у Радянському Союзі було проведено 124 ядерні вибухи. Характерним є те, що всі вони були здійснені на благо народного господарства. Лише три з них були аваріями, які спричинили витік радіоактивних елементів. Програми із застосування мирного атома реалізовувалися лише у двох країнах - США та Радянському Союзі. Атомна мирна енергетика знає і приклад глобальної катастрофи, коли на четвертому енергоблоці Чорнобильської АЕС стався вибух реактора.
Як відомо, до ядерної зброї першого покоління, його нерідко називають АТОМНИМ, відносять бойові заряди, що ґрунтуються на використанні енергії поділу ядер урану-235 або плутонію-239. Перше історія випробування такого зарядного пристрою потужністю 15 кт було проведено США 16 липня 1945 року на полігоні Аламогордо.
Вибух у серпні 1949 року першої радянської атомної бомби надав новий імпульс у розгортанні робіт із створення ядерної зброї другого покоління. У основі лежить технологія використання енергії термоядерних реакцій синтезу ядер важких ізотопів водню — дейтерію і тритію. Таку зброю називають термоядерною або водневою. Перше випробування термоядерного пристрою «Майк» було проведено Сполученими Штатами 1 листопада 1952 на острові Елугелаб (Маршаллові острови), потужність якого склала 5-8 мільйонів тонн. Наступного року термоядерний заряд було підірвано у СРСР.
Здійснення атомних та термоядерних реакцій відкрило широкі можливості для їх використання під час створення серії різних боєприпасів наступних поколінь. До ядерної зброї третього поколіннявідносять спеціальні заряди (боєприпаси), які за рахунок особливої конструкції домагаються перерозподілу енергії вибуху на користь одного з вражаючих факторів. Інші варіанти зарядів такої зброї забезпечують створення фокусування того чи іншого фактора, що вражає, у певному напрямку, що також призводить до значного посилення його вражаючої дії.
Аналіз історії створення та вдосконалення ядерної зброї свідчить про те, що США незмінно лідирували у створенні нових її зразків. Проте минав якийсь час і СРСР ліквідував ці односторонні переваги США. Не є винятком щодо цього і ядерна зброя третього покоління. Одним із найвідоміших зразків ядерної зброї третього покоління є НЕЙТРОННА зброя.
Що являє собою нейтронна зброя?
Про нейтронну зброю широко заговорили межі 60-х. Однак згодом стало відомо, що можливість його створення обговорювали ще задовго до цього. Колишній президент Всесвітньої федерації науковців професор із Великобританії Е.Буроп згадував, що вперше він почув про це ще 1944 року, коли у складі групи англійських учених працював у США над «Манхеттенським проектом». Робота над створенням нейтронної зброї була ініційована необхідністю отримання потужного бойового засобу, що має вибіркову здатність ураження, для використання безпосередньо на полі бою.
Перший вибух нейтронного зарядного пристрою (кодовий номер W-63) був зроблений у підземній штольні Невади у квітні 1963 року. Отриманий при випробуванні потік нейтронів виявився значно нижчим від розрахункової величини, що суттєво знижувало бойові можливості нової зброї. Потрібно було ще майже 15 років для того, щоб нейтронні заряди набули всіх якостей бойової зброї. На думку професора Е. Буропа, принципова відмінність пристрою нейтронного заряду від термоядерного полягає в різній швидкості виділення енергії: « У нейтронній бомбі виділення енергії відбувається набагато повільніше. Це щось на зразок піропатрона уповільненої дії«.
За рахунок цього уповільнення і зменшується енергія, що йде на утворення ударної хвилі та світлового випромінювання і, відповідно, зростає її виділення у вигляді нейтронів потоку. У ході подальших робіт було досягнуто певних успіхів у забезпеченні фокусування нейтронного випромінювання, що дозволяло не тільки забезпечувати посилення його вражаючої дії у певному напрямку, а й знизити небезпеку при його застосуванні для своїх військ.
У листопаді 1976 року в Неваді було проведено чергові випробування нейтронного боєзаряду, під час яких було отримано дуже вражаючі результати. Внаслідок цього наприкінці 1976 року було ухвалено рішення про виробництво компонентів нейтронних снарядів 203-мм калібру та боєголовок до ракети «Ланс». Пізніше, у серпні 1981 року на засіданні Групи ядерного планування Ради національної безпеки США було ухвалено рішення про повномасштабне виробництво нейтронної зброї: 2000 снарядів до 203-мм гаубиці та 800 боєголовок до ракети «Ланс».
При вибуху нейтронної боєголовки основна поразка живим організмам наноситься потоком швидких нейтронів. За розрахунками, на кожну кілотонну потужність заряду виділяється близько 10 нейтронів, які з величезною швидкістю поширюються в навколишньому просторі. Ці нейтрони мають надзвичайно високу вражаючу дію на живі організми, набагато сильніше, ніж навіть Y-випромінювання і ударна хвиля. Для порівняння вкажемо, що при вибуху звичайного ядерного заряду потужністю 1 кілотонна відкрито розташована жива сила буде знищена ударною хвилею на відстані 500-600 м. При вибуху нейтронної боєголовки тієї ж потужності знищення живої сили відбуватиметься на відстані приблизно втричі більшій.
Нейтрони, що утворюються при вибуху, рухаються зі швидкостями кілька десятків кілометрів за секунду. Вриваючись немов снаряди в живі клітини організму, вони вибивають ядра з атомів, рвуть молекулярні зв'язки, утворюють вільні радикали, що мають високу реакційну здатність, що призводить до порушення основних циклів життєвих процесів.
При русі нейтронів у повітрі внаслідок зіткнень із ядрами атомів газів вони поступово втрачають енергію. Це призводить до того, що на відстані близько 2 км їхня вражаюча дія практично припиняється. Для того щоб знизити руйнівну дію супутньої ударної хвилі, потужність нейтронного заряду вибирають в межах від 1 до 10 кт, а висоту вибуху над землею — близько 150-200 метрів.
За свідченням деяких американських учених, у Лос-Аламоській та Сандійській лабораторіях США та у Всеросійському інституті експериментальної фізики в Сарові (Арзамас-16) проводяться термоядерні експерименти, в яких поряд із дослідженнями з отримання електричної енергії вивчається можливість отримання суто термоядерної вибухівки. Найбільш ймовірним побічним результатом проведених досліджень, на їхню думку, може стати покращення енергомасових характеристик ядерних боєзарядів та створення нейтронної міні-бомби. За оцінками експертів, такий нейтронний боєзаряд із тротиловим еквівалентом лише в одну тонну може створити смертельну дозу випромінювання на відстанях 200-400 м .
Нейтронна зброя є потужним оборонним засобом і його найбільш ефективне застосування можливе при відображенні агресії, особливо в тому випадку, коли противник вторгся на територію, що захищається. Нейтронні боєприпаси є тактичною зброєю та їх застосування найімовірніше у про «обмежених» війнах, насамперед у Європі. Ця зброя може набути особливого значення для Росії, оскільки в умовах послаблення її збройних сил та зростання загрози регіональних конфліктів вона буде змушена робити більший наголос у забезпеченні своєї безпеки на ядерну зброю.
Застосування нейтронної зброї може бути особливо ефективним при відображенні масованої танкової атаки. Відомо, що танкова броня на певних відстанях від епіцентру вибуху (понад 300-400 м при вибуху ядерного заряду потужністю 1 кт) забезпечує захист екіпажів від ударної хвилі та Y-випромінювання. У той же час швидкі нейтрони проникають через сталеву броню без послаблення.
Проведені розрахунки показують, що при вибуху нейтронного заряду потужністю 1 кілотонна екіпажі танків будуть миттєво виведені з ладу в радіусі 300 м від епіцентру та загинуть протягом двох діб. Екіпажі, що знаходяться на відстані 300-700 м, вийдуть з ладу за кілька хвилин і протягом 6-7 днів також загинуть; на відстанях 700-1300 м вони виявляться небоєздатними за кілька годин, а загибель більшості з них розтягнеться протягом кількох тижнів. На відстанях 1300-1500 м певна частина екіпажів отримає серйозні захворювання та поступово вийде з ладу.
Нейтронні боєзаряди можуть бути також використані в системах ПРО для боротьби з боєголовками атакуючих ракет на траєкторії. За розрахунками фахівців, швидкі нейтрони, володіючи високою здатністю, що проникає, пройдуть через обшивку боєголовок противника, викличуть ураження їх електронної апаратури. Крім того, нейтрони, взаємодіючи з ядрами урану або плутонію атомного детонатора боєголовки, викличуть їх поділ.
Така реакція відбуватиметься з великим виділенням енергії, що, зрештою, може призвести до нагрівання та руйнування детонатора. Це, своєю чергою, призведе до виходу з ладу всього заряду боєголовки. Ця властивість нейтронної зброї була використана у системах протиракетної оборони США. Ще в середині 70-х років нейтронні боєголовки були встановлені на ракетах-перехоплювачах Спринт системи Сейфгард, розгорнутої навколо авіабази Гранд Форкс (штат Північна Дакота). Не виключено, що у майбутній системі національної ПРО США також будуть використані нейтронні боєзаряди.
Як відомо, відповідно до зобов'язань, оголошених президентами США та Росії у вересні-жовтні 1991 р., всі ядерні артснаряди та боєголовки тактичних ракет наземного базування мають бути ліквідовані. Однак не викликає сумнівів, що у разі зміни військово-політичної ситуації та ухвалення політичного рішення відпрацьована технологія нейтронних боєзарядів дозволяє налагодити їхнє масове виробництво в короткий час.
«Супер-ЕМІ»
Незабаром після закінчення Другої світової війни, в умовах монополії на ядерну зброю, Сполучені Штати відновили випробування з метою її вдосконалення та визначення вражаючих факторів ядерного вибуху. Наприкінці червня 1946 року в районі атола Бікіні (Маршаллові острови) під шифром «Операція Кроссроудс» було проведено ядерні вибухи, в ході яких досліджувалась вражаюча дія атомної зброї.
У ході цих випробувальних вибухів було виявлено нове фізичне явище — утворення потужного імпульсу електромагнітного випромінювання (ЕМІ), До якого відразу ж був виявлений великий інтерес. Особливо значним виявився ЕМІ за високих вибухів. Влітку 1958 року було зроблено ядерні вибухи великих висотах. Першу серію під шифром "Хардтек" провели над Тихим океаном поблизу острова Джонстон. Під час випробувань було підірвано два заряди мегатонного класу: «Тек» — на висоті 77 кілометрів та «Ориндж» — на висоті 43 кілометри.
У 1962 році було продовжено висотні вибухи: на висоті 450 км під шифром «Старфіш» було зроблено вибух боєголовки потужністю 1,4 мегатонни. Радянський Союз також протягом 1961-1962 років. провів серію випробувань, у ході яких досліджувався вплив висотних вибухів (180-300 км.) на функціонування апаратури систем ПРО.
При проведенні цих випробувань були зафіксовані потужні електромагнітні імпульси, які мали велику вражаючу дію на електронну апаратуру, лінії зв'язку та електропостачання, радіо- та радіолокаційні станції на великих відстанях. З того часу військові фахівці продовжували приділяти велику увагу дослідженню природи цього явища, його вражаючої дії, способів захисту від нього своїх бойових та систем, що забезпечують.
Фізична природа ЕМІ визначається взаємодією Y-квантів миттєвого випромінювання ядерного вибуху з атомами газів повітря: Y-кванти вибивають із атомів електрони (так звані комптонівські електрони), які рухаються з величезною швидкістю в напрямку від центру вибуху. Потік цих електронів, взаємодіючи із магнітним полем Землі, створює імпульс електромагнітного випромінювання. При вибуху заряду мегатонного класу на висотах кілька десятків кілометрів напруженість електричного поля на поверхні землі може досягати десятків кіловольт на метр.
На основі отриманих під час випробувань результатів військові фахівці США розгорнули на початку 80-х років дослідження, спрямовані на створення ще одного виду ядерної зброї третього покоління – Супер-ЕМІ з посиленим виходом електромагнітного випромінювання.
Для збільшення виходу Y-квантів передбачалося створити навколо заряду оболонку з речовини, ядра якої активно взаємодіючи з нейтронами ядерного вибуху, випускають Y-випромінювання високих енергій. Фахівці вважають, що за допомогою Супер-ЕМІ можливо створити напруженість поля біля поверхні Землі близько сотень і навіть тисяч кіловольт на метр.
За розрахунками американських теоретиків, вибух такого заряду потужністю 10 мегатонн на висоті 300-400 км над географічним центром США — штатом Небраска призведе до порушення роботи радіоелектронних засобів майже на всій території країни протягом часу, достатнього для зриву у відповідь ракетно-ядерного удару.
Подальший напрям робіт зі створення Супер-ЕМІ був пов'язаний з посиленням його вражаючої дії за рахунок фокусування Y-випромінювання, що мало призвести до збільшення амплітуди імпульсу. Ці властивості Супер-ЕМІ роблять його зброєю першого удару, призначеного для виведення з ладу системи державного та військового управління, МБР, особливо мобільного базування, ракет на траєкторії, радіолокаційних станцій, космічних апаратів, систем енергопостачання тощо. Таким чином, Супер-ЕМІ має явно наступальний характер і є дестабілізуючою зброєю першого удару.
Проникні боєголовки - пенетратори
Пошуки надійних засобів знищення високозахищених цілей призвели військових фахівців до ідеї використання для цього енергії підземних ядерних вибухів. При заглибленні ядерних зарядів у ґрунт значно зростає частка енергії, що йде на освіту вирви, зони руйнування та сейсмічних ударних хвиль. У цьому випадку за існуючої точності МБР і БРПЛ значно підвищується надійність знищення «точкових», особливо міцних цілей біля противника.
Робота над створенням пенетраторів була розпочата на замовлення Пентагону ще в середині 70-х років, коли концепції «контрсилового» удару надавалося пріоритетне значення. Перший зразок проникаючої боєголовки був розроблений на початку 80-х для ракети середньої дальності «Першинг-2». Після підписання Договору щодо ракет середньої та меншої дальності (РСМД) зусилля фахівців США були перенацілені на створення таких боєприпасів для МБР.
Розробники нової боєголовки зустрілися зі значними труднощами, пов'язаними насамперед із необхідністю забезпечити її цілісність та працездатність при русі в ґрунті. Величезні навантаження, що діють на боєзаряд (5000-8000 g, g-прискорення сили тяжкості), висувають надзвичайно жорсткі вимоги до конструкції боєприпасу.
Вражаюча дія такої боєголовки на заглиблені, особливо міцні цілі визначається двома факторами - потужністю ядерного заряду та величиною його заглиблення у ґрунт. При цьому для кожного значення потужності заряду існує оптимальна величина заглиблення, за якої забезпечується найбільша ефективність дії пенетратора.
Так, наприклад, руйнівна дія на особливо міцні цілі ядерного заряду потужністю 200 кілотон буде досить ефективним при його заглибленні на глибину 15-20 метрів і воно буде еквівалентним впливу наземного вибуху боєголовки ракети МХ потужністю 600 кт. Військові фахівці визначили, що при точності доставки боєголовки-пенетратора, характерної для ракет МХ та «Трайдент-2», ймовірність знищення ракетної шахти чи командного пункту супротивника одним боєзарядом дуже висока. Це означає, що в цьому випадку ймовірність руйнування цілей визначатиметься лише технічною надійністю доставки боєголовок.
Очевидно, що боєголовки, що проникають, призначені для знищення центрів державного і військового управління противника, МБР, що знаходяться в шахтах, командних пунктів і т.п. Отже, пенетратори є наступальною, «контрсиловою» зброєю, призначеною для завдання першого удару і через це мають дестабілізуючий характер.
Значення проникних боєголовок, у разі прийняття їх на озброєння, може значно зрости в умовах скорочення стратегічних наступальних озброєнь, коли зниження бойових можливостей нанесення першого удару (зменшення кількості носіїв і боєголовок) вимагатиме підвищення ймовірності ураження цілей кожним боєприпасом. У той же час для таких боєголовок необхідно забезпечувати досить високу точність влучення в ціль. Тому розглядалася можливість створення боєголовок-пенетраторів, оснащених системою самонаведення на кінцевій ділянці траєкторії, подібно до високоточної зброї.
Рентгенівський лазер з ядерним накачуванням
У другій половині 70-х років у Ліверморській радіаційній лабораторії було розпочато дослідження зі створення « протиракетної зброї XXI століття» - рентгенівського лазера з ядерним збудженням. Ця зброя з самого початку замишлялася як основний засіб знищення радянських ракет на активній ділянці траєкторії, до поділу боєголовок. Новій зброї надали назву — «зброю залпового вогню».
У схематичному вигляді нову зброю можна подати у вигляді боєголовки, на поверхні якої зміцнюється до 50 лазерних стрижнів. Кожен стрижень має два ступені свободи і подібно гарматному стволу може бути автономно спрямований у будь-яку точку простору. Уздовж осі кожного стрижня, довжиною кілька метрів, розміщується тонкий дріт із щільного активного матеріалу, такого як золото. Усередині боєголовки розміщується потужний ядерний заряд, вибух якого має виконувати роль джерела енергії для накачування лазерів.
За оцінками деяких фахівців, для забезпечення поразки атакуючих ракет на дальності понад 1000 км буде потрібно заряд потужністю кілька сотень кілотонн. Усередині боєголовки також розміщується система прицілювання зі швидкодіючим комп'ютером, що працює у реальному масштабі часу.
Для боротьби з радянськими ракетами військовими фахівцями США було розроблено особливу тактику його бойового використання. Для цього він ядерно-лазерні боєголовки пропонувалося розмістити на балістичних ракетах підводних човнів (БРПЛ). У «кризовій ситуації» або в період підготовки до завдання першого удару підводного човна, оснащеного цими БРПЛ, повинні потай висунутися в райони патрулювання і зайняти бойові позиції якомога ближче до позиційних районів радянських МБР: у північній частині Індійського океану, в Аравійському, Норвезькому, Охотському морях.
При надходженні сигналу старт радянських ракет виробляється пуск ракет підводних човнів. Якщо радянські ракети піднялися на висоту 200 км, то щоб вийти на дальність прямої видимості, ракетам з лазерними боєголовками необхідно піднятися на висоту близько 950 км. Після цього система управління разом із комп'ютером виробляє наведення лазерних стрижнів на радянські ракети. Як тільки кожен стрижень займе положення, при якому випромінювання потраплятиме точно в ціль, комп'ютер подасть команду на вибух ядерного заряду.
Величезна енергія, що виділяється під час вибуху у вигляді випромінювань, миттєво переведе активну речовину стрижнів (дрот) у плазмовий стан. За мить ця плазма, охолоджуючись, створить випромінювання в рентгенівському діапазоні, що розповсюджується в безповітряному просторі на тисячі кілометрів у напрямку осі стрижня. Сама лазерна боєголовка через кілька мікросекунд буде зруйнована, але до цього вона встигне надіслати потужні імпульси випромінювання у бік цілей.
Поглинаючись у тонкому поверхневому шарі матеріалу ракети, рентгенівське випромінювання може створити в ньому надзвичайно високу концентрацію теплової енергії, що викличе його вибухоподібне випаровування, що призводить до утворення ударної хвилі і, зрештою, руйнування корпусу.
Однак створення рентгенівського лазера, який вважався наріжним каменем рейганівської програми СОІ, зустрілося з великими труднощами, які поки що не вдалося подолати. У тому числі на перших місцях стоять складності фокусування лазерного випромінювання, і навіть створення ефективної системи наведення лазерних стрижнів.
Перші підземні випробування рентгенівського лазера були проведені в штольнях Невади в листопаді 1980 під кодовою назвою «Дофін». Отримані результати підтвердили теоретичні викладення вчених, проте вихід рентгенівського випромінювання виявився дуже слабким і недостатнім для знищення ракет. Після цього була серія випробувальних вибухів «Екскалібур», «Супер-Екскалібур», «Котедж», «Романо», під час яких фахівці мали головну мету — підвищити інтенсивність рентгенівського випромінювання за рахунок фокусування.
Наприкінці грудня 1985 року було здійснено підземний вибух «Голдстоун» потужністю близько 150 кт, а у квітні наступного року — випробування «Майті Оук» з аналогічними цілями. В умовах заборони ядерних випробувань на шляху створення цієї зброї виникли серйозні перешкоди.
Необхідно підкреслити, що рентгенівський лазер є, перш за все, ядерною зброєю і, якщо його підірвати поблизу поверхні Землі, то він матиме приблизно таку ж вражаючу дію, що і звичайний термоядерний заряд такої ж потужності.
«Гіперзвукова шрапнель»
У ході робіт за програмою СОІ теоретичні розрахунки та результати моделювання процесу перехоплення боєголовок противника показали, що перший ешелон ПРО, призначений для знищення ракет на активній ділянці траєкторії, повністю вирішити це завдання не зможе. Тому необхідно створити бойові засоби, здатні ефективно знищувати боєголовки у фазі їхнього вільного польоту.
Для цього фахівці США запропонували використовувати дрібні металеві частинки, розігнані до високих швидкостей з допомогою енергії ядерного вибуху . Основна ідея такої зброї полягає в тому, що при високих швидкостях навіть маленька щільна частка (масою не більше грама) матиме велику кінетичну енергію. Тому при зіткненні з метою частка може пошкодити або навіть пробити оболонку боєголовки. Навіть у тому випадку, якщо оболонка буде тільки пошкоджена, то при вході в щільні шари атмосфери вона буде зруйнована внаслідок інтенсивного механічного впливу та аеродинамічного нагріву.
Природно, при попаданні такої частки в тонкостінну надувну хибну мету її оболонка буде пробита і вона у вакуумі відразу ж втратить свою форму. Знищення легких хибних цілей значно полегшить селекцію ядерних боєголовок і тим самим сприятиме успішній боротьбі з ними.
Передбачається, що конструктивно така боєголовка міститиме ядерний заряд порівняно невеликої потужності з автоматичною системою підриву, навколо якого створюється оболонка, що складається з безлічі дрібних металевих елементів, що вражають. При масі оболонки 100 кг можна отримати понад 100 тисяч осколкових елементів, що дозволить створити порівняно велике та щільне поле ураження. У результаті вибуху ядерного заряду утворюється розпечений газ — плазма, який, розлітаючись із величезною швидкістю, захоплює у себе і розганяє ці щільні частки. Складним технічним завданням при цьому є збереження достатньої маси уламків, оскільки при їх обтіканні високошвидкісним потоком газу відбуватиметься винесення маси з поверхні елементів.
У США було проведено серію випробувань зі створення «ядерної шрапнелі» за програмою «Прометей». Потужність ядерного заряду під час цих випробувань становила лише кілька десятків тонн. Оцінюючи вражаючі можливості цієї зброї, слід мати на увазі, що в щільних шарах атмосфери частинки, що рухаються зі швидкостями понад 4-5 кілометрів на секунду, згорятимуть. Тому «ядерну шрапнель» можна використовувати лише в космосі, на висотах понад 80-100 км, в умовах безповітряного простору.
Відповідно до цього, шрапнельні боєголовки можуть з успіхом застосовуватися, крім боротьби з боєголовками та хибними цілями, також як протикосмічну зброю для знищення супутників військового призначення, зокрема, що входять до системи попередження про ракетний напад (СПРН). Тому можливе його бойове використання в першому ударі для засліплення противника.
Розглянуті вище різні види ядерної зброї не вичерпують всіх можливостей у створенні її модифікацій. Це зокрема стосується проектів ядерної зброї з посиленою дією повітряної ядерної хвилі, підвищеним виходом Y-випромінювання, посиленням радіоактивного зараження місцевості (типу горезвісної «кобальтової» бомби) та ін.
Останнім часом у США розглядаються проекти ядерних зарядів надмалої потужності:
- Міні-ньюкс (потужність сотні тонн),
- Мікро-ньюкс (десятки тонн),
— таємниці-ньюкс (одиниці тонн), які, крім малої потужності, мають бути значно «чистішими», ніж їхні попередники.
Процес удосконалення ядерної зброї триває і не можна виключити появи в майбутньому надмініатюрних ядерних зарядів, створених на основі використання надважких трансплутонієвих елементів із критичною масою від 25 до 500 грамів. У трансплутонієвого елемента курчата величина критичної маси становить близько 150 грамів.
Ядерний пристрій при використанні одного з ізотопів каліфорнію матиме настільки малі розміри, що, володіючи потужністю кілька тонн тротилу, може бути пристосований для стрільби з гранатометів і стрілецької зброї.
Все сказане вище свідчить про те, що використання ядерної енергії у військових цілях має значні потенційні можливості і продовження розробок у напрямку створення нових зразків зброї може призвести до «технологічного прориву», який знизить «ядерний поріг», негативно вплине на стратегічну стабільність.
Заборона всіх ядерних випробувань якщо і не повністю перекриває шляхи розвитку та вдосконалення ядерної зброї, то значно гальмує їх. У цих умовах особливого значення набуває взаємна відкритість, довірливість, ліквідація гострих протиріч між державами та створення, зрештою, ефективної міжнародної системи колективної безпеки.
/Володимир Білоус, генерал-майор, професор Академії військових наук, nasledie.ru/
