В мае 2011 г. научная общественность отметила 90-летие выдающегося физика-теоретика и политического деятеля академика Андрея Сахарова (1921 - 1989) - одной из загадочных фигур недавней советской эпохи.

Его называют "отцом" водородной бомбы (1953 г.) - самого разрушительного оружия в истории человеческой цивилизации. А в 1975 г. ему вручили Нобелевскую премию мира. Его привечали кремлевские правители, но за открытую оппозицию советскому режиму они же вступили с ним в яростное противостояние. Он был удостоен высоких отечественных наград: звания Героя Социалистического Труда (1954, 1956, 1962 гг.), лауреата Ленинской (1956 г.) и Государственной премий СССР (1953 г.), но в 1980 г. за резкое осуждение вторжения советских войск в Афганистан их отобрали, а обладателя без суда выслали в г. Горький (ныне Нижний Новгород). У него были все мыслимые блага государственной элиты, но он от них отказался. Одни считают его "пророком", "мучеником", другие - великим гражданином страны. При этом все сходятся в одном: Сахаров был гениальным физиком. Соратник ученого старший научный сотрудник Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) кандидат физико-математических наук Борис Альтшулер, тесно сотрудничавший с ним в течение 20 лет (начиная с 1968 г.), рассказал Агентству "ФИАН-информ" об интересных фактах, связанных с участием коллеги в создании советской водородной бомбы.

После Великой Отечественной войны, в 1945 г., напомнил Альтшулер, Сахаров поступил в аспирантуру ФИАНа и уже в 1947 г. предложил идею и расчет мюмезонного катализа ядерной реакции в дейтерии, ставшую основой его кандидатской диссертации. Но результаты этих изысканий появились лишь в виде секретного отчета (между тем американский физик Ханс Бете за подобные исследования, опубликованные в открытой печати, в 1967 г. был удостоен Нобелевской премии, а в 1994 г. его избрали иностранным членом РАН). По-видимому, эта работа и стала основанием для включения Сахарова в 1948 г. в специальную группу известного теоретика, будущего лауреата Нобелевской премии (1958 г.) Игоря Тамма (академик с 1953 г.), занимавшуюся проверкой конкретного проекта водородной бомбы. Весной 1950 г. его вместе с другими специалистами ФИАНа направили в г. Сэров Нижегородской области, где на сверхсекретном "объекте" (Арзамас-16)* разрабатывали отечественное термоядерное оружие.

Этими проблемами занимались, начиная с 1942 г., и в США. Тогда верх взяла концепция, созданная американским физиком Эдвардом Теллером (1908 - 2003). В кругах советских разработчиков оружейного проекта ее называли "трубой", поскольку предложенная американцем супербомба имела форму цилиндрического контейнера с жидким дейтерием, нагревающимся от взрыва инициирующего устройства.

* См.: В. Лукьянов. Саровский "ядерный эрмитаж". - Наука в России, 2009, N 3 (прим. ред.).

И только в 1950 г. благодаря расчетам выдающегося итальянского физика, лауреата Нобелевской премии 1938 г. Энрико Ферми (иностранный член-корреспондент АН СССР с 1929 г.) и польского математика Станислава Улама была доказана бесперспективность этого пути. В США продолжили разработку других конструкций. Но к тому времени наши физики уже самостоятельно предложили иную трактовку термоядерного заряда, реализованную в 1953 г. И ведущая роль в этом проекте, подчеркнул Альтшулер, принадлежала Сахарову.

Именно его идеи легли в основу схемы, названной ядерщиками "слойкой"*. Устройство состояло из чередующихся слоев легкого вещества (дейтерий + тритий) и тяжелого ²³⁸U. При бомбардировке урана нейтронами термоядерного синтеза он начинает делиться (т.е. "распухать") и, соответственно, сжимать легкое вещество, активизируя в нем процесс слияния ядер, сопровождающийся высвобождением огромной энергии. Это явление ионизационного сжатия часто называют (по классификации самого Сахарова) первой идеей отечественной термоядерной бомбы. Вторая (по использованию в качестве горючего ⁶Li - дейтерида лития) принадлежала выдающемуся физику, будущему лауреату Нобелевской премии 2003 г. Виталию Гинзбургу (академик с 1966 г.). Дело в том, что при облучении ⁶Li нейтронами, возникающими в огромном количестве в ходе начального атомного взрыва, образуется необходимый для реакции тритий, повышающий мощность заряда. Так, отметил Альтшулер, был заложен фундамент российской термоядерной бомбы.

Испытание заряда, созданного по этой схеме, успешно прошло на полигоне под Семипалатинском (Казахстан)** 12 августа 1953 г. Мощность взрыва составила 400 кт, что в 20 раз превышало силу первых советских ядерных бомб при сохранении практически тех же габаритов. Состоявшийся эксперимент квалифицировали как выдающееся приоритетное достижение наших физиков - Тамма, Гинзбурга и особенно Сахарова. Осенью 1953 г., представляя его для избрания в Академию наук СССР (сразу в академики, минуя звание члена-корреспондента), руководитель советского атомного проекта академик Игорь Курчатов*** сказал: "Этот человек сделал для обороны нашей Родины больше, чем мы все, присутствующие здесь". По результатам работ над первой водородной бомбой Сахаров получил звание Героя Социалистического Труда и стал лауреатом Сталинской (теперь Государственной) премии.

Следующий шаг на пути к потенциально неограниченной мощности термоядерного заряда, отметил далее Альтшулер, был сделан весной 1954 г. Сахаров и руководитель теоретической группы Яков Зельдович

* См.: Б. Альтшулер. Сахаров, FAS и ракеты. - Наука в России, 1993, N 1 (прим. ред.).

** См.: Р. Петров. На ядерном полигоне. - Наука в России, 1995, N 1 (прим. ред.).

*** См.: Е. Велихов. Его мечта - создать солнце на Земле. - Наука в России, 2003, N 1 (прим. ред.).

(академик с 1958 г.) совместно с коллегами из Арзамаса-16 предложили третью идею, подразумевающую использование для сжатия дейтерида лития энергии рентгеновского излучения.

"В термоядерных бомбах, - пояснил Борис Альтшулер, - моделируются процессы, происходящие в недрах Солнца и других звезд, - из-за чего они горячие и светятся. Суть третьей идеи заключалась в двухступенчатой конструкции и использовании электромагнитного излучения атомной бомбы, служащей запалом для обжатия дейтериево-тритиевого "рабочего ядра" термоядерного устройства. Давления в миллионы атмосфер и температуры в миллионы градусов достигаются с использованием, образно говоря, давления света, впервые экспериментально измеренного в 1899 г. Петром Лебедевым, именем которого назван ФИАН. Идея, на первый взгляд, лежала на поверхности. Но, как часто повторял Сахаров, "нереализованная идея - еще не идея".

Действительно, представим себе, что должно произойти с контейнером, в котором взорвана атомная бомба (первая ступень). Он мгновенно "испарится". Так вот это "мгновение" должно продолжаться существенно дольше, чем время, за которое излучение взрыва распространится со скоростью света внутри конструкции и, отразившись от стенок, сожмет водо-

родное ядро, инициируя термоядерный синтез с гораздо большим выделением энергии. Тут без точных теоретических расчетов не обойтись. Решают не секунды, а миллиардные их доли: что произойдет раньше - конструкция будет уничтожена взрывом первой ступени или же успеет сработать вторая ступень?

Борис Альтшулер, подчеркивая особое мышление Сахарова, проявлявшееся в этих сложнейших расчетах, привел один яркий эпизод, о котором Яков Зельдович незадолго до кончины в 1987 г. рассказал сотруднику ФИАНа Игорю Дремину. В 1954 - 1955 гг. в процессе конструирования сверхбомбы, сообщил тот, возникла необходимость получить некую критически важную цифру. А поскольку правительственные сроки были жесткие, то "объекту" поставили задачу сделать это в течение месяца. Задание дали двум теоретическим группам (Зельдовича и Сахарова) и двум экспериментальным. Каждая работала, не зная о том, что параллельно ту же задачу выполняют и другие коллективы. Впрочем, Зельдович обладал этой информацией, но молчал. Проведя с коллегами многочисленные расчеты, он так и не смог найти искомую величину. Спустя месяц поинтересовался у Сахарова, есть ли результаты. Андрей Дмитриевич признался, что прикинул и оценил ожидаемую цифру. Тогда Зельдович попросил написать ее на доске и закрыл число ладонью. Вызванные им поочередно руководители двух экспериментальных групп воспроизвели свои "достижения", и он прикрыл их второй рукой. А когда убрал ладони с доски, оказалось, что все три цифры совпали. "Каким образом Сахаров угадал правильный результат, - подытожил Альтшулер, - так и осталось загадкой. И это не единственный случай такого рода. Вероятно, именно поэтому Зельдович говорил: "Мой мозг - это компьютер, который работает в 10 раз лучше мозга обычного человека. Мозг Сахарова невозможно классифицировать, он иначе устроен".

Расчетно-теоретические работы по двухступенчатой водородной бомбе были закончены к лету 1955 г. А в ноябре заряд успешно испытали на Семипалатинском полигоне. Разработчики получили высокие награды. Сахаров стал дважды Героем Социалистического Труда.

Однако аналогичную конструкцию сверхбомбы потенциально неограниченной мощности несколько раньше, в 1951 г., предложили и в США. Речь шла о схеме Улама-Теллера, названной по именам создателей, упомянутых в этом обзоре. Поэтому на Западе весьма распространено мнение, что "третью идею" Сахаров и его коллеги в 1954 г. "заимствовали" у американских ученых с помощью разведки. "Эти утверждения носят явно антинаучный характер, - комментировал Альтшулер. - Дискуссия о роли разведданных в создании советской водородной бомбы не утихает уже ряд лет, но суммарный, ни у кого, насколько мне известно, не вызывающий возражений вывод из всего массива публикуемой информации, состоит в следующем: наше руководство хотя и знало о гигантской, не достигнутой в СССР мощности первого американского термоядерного устройства "Майк" (ноябрь 1952 г.) и последующей серии испытаний экспериментальных образцов в ходе операции "Castle" (март-май 1954 г.), однако не получало разведданных о применении в конструкциях этих зарядов принципиально новой схемы Улама-Теллера. Именно по этой причине выдвинутое весной 1954 г. теоретиками Арзамаса-16 предложение переключиться на разработку "третьей идеи" было первоначально воспринято как авантюра и встретило жесткую оппозицию руководителей министерства".

Их можно понять: направление работ по совершенствованию первой советской водородной бомбы - "слойки" Сахарова и Гинзбурга - было утверждено постановлением правительства в ноябре 1953 г. после успешного ее испытания, а тут ученые вздумали "корректировать" орган государственной власти. Очевидно, если бы руководство обладало необходимыми разведданными, то само настаивало бы на разработке "третьей идеи". Но события развивались по-другому сценарию, и логичный вывод из него состоял в том, что идея использования двухступенчатой конструкции с применением радиационного обжатия родилась независимо в США и в СССР. Однако советским ученым было проще ее воплощать, поскольку в запасе у них уже была вторая ступень конструкции. У американцев же водородной бомбы типа "слойки" не было никогда, утверждал Альтшулер, поэтому их путь от атомного к термоядерному оружию оказался сложнее и занял больше времени.

Создание серийных образцов термоядерного оружия проходило с участием больших научных коллективов. Этой работой занимались не только в Арзамасе-16, но и в созданном в 1955 г. в Челябинске-70 Научно-исследовательском институте 1011 (ныне Всероссийский институт технической физики). Там в 1957 г. под руководством главного конструктора ядерного центра Кирилла Щелкина (член-корреспондент АН СССР с 1953 г.), Евгения Забабахина (академик с 1968 г.), Льва Феоктистова (академик с 2000 г.) и доктора физико-математических наук Юрия Романова создали конструкцию термоядерной бомбы, которую можно было ставить на вооружение. А позже в Арзамасе-16 молодые физики, ученики Сахарова и Зельдовича, Юрий Трутнев (академик с 1991 г.) и Юрий Бабаев (член-корреспондент АН ССС Р с 1968 г.) внесли существенное усовершенствование в конструкцию водородного заряда, что, по словам Сахарова, "определило весь дальнейший ход работы на "объекте".

Завершением одного из важнейших этапов оружейного проекта стало создание самой мощной в истории человечества 100-мегатонной термоядерной бомбы (длина конструкции - 8 м, ширина - 2,1 м, вес - 27 т). Испытание этого устройства, названного на Западе "царь-бомбой", проходило 30 октября 1961 г. на Новой Земле*, во время работы XXII съезда КПСС. Подрыв произошел в пределах ядерного полигона на высоте 4500 м. Мощность взрыва составила около 50 Мт в тротиловом эквиваленте (оценочно, это 25% от энергии, выделившейся при катастрофическом извержении индонезийского вулкана Кракатау в 1883 г.). Ядерный "гриб" поднялся на высоту 64 км, ударная волна, возникшая в результате, 3 раза обогнула земной шар, а ионизация атмосферы стала причиной помех радиосвязи на сотни километров от полигона в течение одного часа. Нельзя не признать явной корреляции этого эксперимента с заключением Договора о прекращении всех испытаний на земле, в космосе и под водой, подписанного СССР, США и Великобританией 6 августа 1963 г. За цикл работ над супербомбой Сахаров в 1962 г. получил третью звезду Героя Социалистического Труда.

По материалам Агентства научной информации "ФИАН-информ", 14 декабря 2010 г.

Материал подготовила Марина ХАЛИЗЕВА

* См.: А. Кокошин. Ядерное сдерживание и национальная безопасность России. - Наука в России, 2000, N 1 (прим. ред.).

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: