Сегодня, 14го декабря 2010 года, исполняется 21 год с того дня, как ушел из жизни лауреат Нобелевской премии мира академик Андрей Сахаров (21.05.1921 - 14.12.1981). Одним из близких к Сахарову сотрудников ФИАНа был старший научный сотрудник Отделения теоретической физики ФИАН Борис Альтшулер – они общались в течение 20 лет, начиная с 1968 года, когда Сахаров согласился оппонировать кандидатскую диссертацию Альтшулера. Он рассказал агентству «ФИАН-информ» об интересных фактах одной из самых известных работ Андрея Дмитриевича - участии в разработке советской водородной бомбы.
Одним из уникальных свойств Андрея Сахарова является то, что практически все его научные результаты получили дальнейшее развитие, а некоторые из них являются классическими. Но сегодня мы обсудим «прикладное» направление его деятельности – вклад в создание советского термоядерного оружия. Речь идет о (пользуясь классификацией Сахарова) «первой и третьей идеях» (недавно «ФИАН-информ» писал о «второй идее» В.Л. Гинзбурга - http://www.fian-inform.ru/?mode=mnews&id=737&page=1 ).
Первая идея – так называемая «Слойка» - родилась в 1948 году. «Слойка» состояла из чередующихся слоев легкого (дейтерий + тритий) и тяжелого веществ (уран-238). При бомбардировке урана нейтронами термоядерного синтеза он начинает делиться, то есть «распухать», и соответственно, сжимать легкое вещество, активизируя в нем процесс слияния ядер, который сопровождается высвобождением огромной по величине энергии связи. Это явление ионизационного сжатия термоядерного горючего часто называют "сахаризацией". В качестве горючего Виталий Гинзбург предложил дейтерид лития – это стало продолжением первой идеи термоядерной бомбы – ее второй идеей. Заключается она в том, что при облучении 6Li нейтронами, которые возникают в огромном количестве в ходе начального атомного взрыва, образуется необходимый для реакции тритий (и гелий). Однако это было лишь фундаментом современной российской термоядерной бомбы. На пути к потенциально неограниченной мощности был сделан следующий шаг - весной 1954 года Андреем Сахаровым и Яковом Зельдовичем совместно с коллегами ядерного центра «Арзамас-16» была предложена третья идея - подразумевающая использование для сжатия дейтерида лития рентгеновского излучения реакции деления урана.
Рассказывает Борис Альтшулер: «В термоядерных бомбах моделируются процессы, происходящие в недрах Солнца и других звезд – из-за чего они горячие и светятся. Суть третьей идеи в двухступенчатой конструкции и в использовании электромагнитного излучения атомной бомбы, служащей запалом для обжатия дейтериево-тритиевого «рабочего ядра» водородной бомбы. Давления в миллионы атмосфер и температуры миллионы градусов достигаются с использованием, образно говоря, давления света, впервые экспериментально измеренного в 1899 г. Петром Николаевичем Лебедевым, именем которого назван ФИАН. Идея, на первый взгляд, лежит 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 быть существенно дольше, чем время, за которое излучение взрыва распространится со скоростью света внутри конструкции и, отразившись от стенок, так сожмет водородное ядро, что начнется термоядерный синтез с гораздо большим выделением энергии. Тут без точных теоретических расчетов сделать ничего нельзя, решают не секунды, а миллиардные их доли – что раньше: конструкция будет уничтожена взрывом первой ступени или успеет сработать вторая ступень?
«В связи с этими расчетами очень интересен эпизод, - продолжает Борис Львович, – о котором Я.Б. Зельдович незадолго до кончины в 1987 году рассказал сотруднику ФИАНа И.М. Дремину, желая пояснить особый способ мышления Сахарова. Однажды в процессе конструирования сверхбомбы в 1954-1955 гг. возникла необходимость получить некую критически важную цифру. И так как правительственные сроки были жесткие, то «объекту» была поставлена задача сделать это в течение месяца. Задание было выдано двум теоретическим группам, Зельдовича и Сахарова, и двум экспериментальным группам. Каждая группа работала, не зная о том, что параллельно ту же работу выполняют три других коллектива. О существовании четырех групп знал только Зельдович. Группа Зельдовича провела многочисленные расчеты, но так и не смогла придти к какому-либо определенному результату. По прошествии месяца, он пришел к Сахарову и спросил о его результате. Андрей Дмитриевич сказал, что он сам кое-что прикинул и оценил ожидаемую цифру. Тогда Зельдович попросил его написать этот результат на доске и закрыл его ладонью, после чего пригласил в комнату руководителя одной из экспериментальных групп и попросил написать рядом их результат и тоже закрыл его другой рукой. Потом вторая экспериментальная группа написала рядом их результат, и Зельдович убрал с доски руки. Оказалось, что все три цифры совпали. Каким образом Сахаров угадал правильный результат остается загадкой».
Однако аналогичную двухступенчатую конструкцию сверхбомбы потенциально неограниченной мощности несколько раньше, в 1951 году, предложили и в США. Речь идет о схеме Улама-Теллера, названной по именам математика Станислава Улама и физика Эдварда Теллера. Поэтому вплоть до настоящего времени активно обсуждаются предположения о том, что «Третья идея» Сахарова и его коллег была в 1954 году «заимствована» у американских ученых с помощью разведки.
«Эти утверждения носят явно антинаучный характер, - комментирует 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 том, что руководство СССР, хотя и знало о гигантской, не достигнутой в СССР, мощности первого американского термоядерного устройства «Майк» (ноябрь 1952 г.) и последующей серии Castle (март-май 1954 г.), но не получало разведданных о применении в конструкциях этих зарядов принципиально новой идеи Улама-Теллера. И 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».
И руководство можно понять: направление работ по совершенствованию первой советской водородной бомбы – «Слойки» А.Д. Сахарова и В.Л. Гинзбурга, испытанной 12 августа 1953 г., было утверждено Постановлением Правительства ноября 1953 г., а тут ученые вздумали корректировать Правительство. Очевидно, что если бы руководство обладало необходимыми разведданными, то оно само настаивало бы на разработке «Третьей идеи». Но все было наоборот. Так что логичным выводом может быть только тот, что идея использования двухступенчатой конструкции с применением радиационного обжатия родилась независимо в США и в СССР. Однако советским ученым было проще ее воплотить, поскольку в запасе у нас уже была вторая ступень двухступенчатой конструкции - «Слойка-Лидочка» Сахарова-Гинзбурга. У американцев водородной бомбы типа «Слойка» не было никогда, поэтому их путь от атомного к термоядерному оружию оказался сложнее и занял больше времени.
Созданная в «Арзамасе-16» Сахаровым и коллегами (В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев, Ю.Н. Смирнов, Ю.А. Трутнев) самая мощная в истории человечества 50-Мегатонная (оценочно это 25% от энергии, выделившейся при извержении вулкана Крокатау в 1883 г.) водородная бомба была взорвана над «Новой Землей» 30 октября 1961 г. Ее разные названия: «Царь бомба», «Большой Иван», «Кузькина мать» (цитируя Н.С. Хрущева). Длина конструкции – 8 метров, ширина – 2,1 м., вес – 27 тонн.
АНИ «ФИАН-информ»
