Термоядерні перегони

Шістдесят років тому Радянському Союзу вдалося наздогнати США у гонці озброєнь і випробувати термоядерну бомбу. Відтоді обидві супермоцарства десятиріччями перебували у своєрідній "рівновазі страху", втрачаючи колосальні ресурси на свої ядерні арсенали. Для США ці перегони були колосальним стимулом для економічного зростання. Натомість в СРСР ресурси військово-промислового комплексу створювалися за рахунок обмеження потреб власних громадян. Що й стало врешті-решт одним із чинників розвалу комуністичної імперії.

А 12 серпня 1953 року, на полігоні в Семипалатинську у Казахстані була випробувана перша радянська воднева бомба. Це було вже четверте за рахунком випробування радянської ядерної зброї. Потужність бомби, що мала секретний код "изделие РДС-6з", досягла 400 кілотонн у тротиловому еквіваленті. Це було у 20 разів більше від перших ядерних або "простих атомних" бомб США та СРСР.

Ще у 1940-х у середовищі фізиків-ядерників гостро стояло питання: що краще – атомна чи воднева (термоядерна) бомба? Принцип дії атомної бомби, яку американці створили в 1945 році, а СРСР – у 1949-му, полягає у вивільненні колосальної енергії при поділі важких ядер урану чи плутонію. Термоядерна бомба побудована на іншому принципі: енергія виділяється при злитті легких ізотопів водню, дейтерію і тритію. Матеріали на основі легких елементів не мають критичної маси, що було великою конструкційною складністю в атомній бомбі. Крім того, при синтезі дейтерію і тритію виділяється у кілька разів більше енергії, ніж при розподілі ядер такої ж маси урану-235.

У створенні атомної бомби, як відомо, ученим з СРСР допомогли дані розвідки. Але водневу бомбу радянська аґентура ледве не занапастила. Радянський аґент у Лос-Аламосі, німецький фізик Клаус Фукс, ще в 1946 році повідомив, що угорський учений Едвард Теллер, майбутній батько американської водневої бомби, формулює концепцію термоядерної суперзброї, яка за потужністю переважає ядерну в тисячу разів. Після цього у Фізичному інституті АН СРСР була терміново створена спецгрупа під керівництвом Ігоря Тамма. До неї ввійшов і молодий кандидат фізико-математичних наук Андрій Сахаров. Ця група взялася за розрахунки майбутньої водневої бомби. Та добуті у Фукса відомості завели на манівці і американців, і радянських фізиків. Первісний шлях, запропонований Теллером, виявився невірним, і аж у 1951 році математик Станіслав Улям знайшов помилку в його розрахунках.

Едвард Теллер (1908–2003) народився в Будапешті. Навчався і розпочав наукову діяльність в Німеччині. Але будучи євреєм, вирішив завчасу вибратися з Європи і у 1935 р. емігрував до США. З 1941 р.  він увійшов до складу дослідницької групи зі створення атомної бомби, працював у Лос-Аламосі, став професором Чиказького та Каліфорнійського університетів.

А галичанин Станіслав Улям (1909–1984) народився в родині львівського адвоката Юзефа Уляма, нащадка венеційських євреїв. Навчався у Львівській політехніці. У 1930-х став одним з членів знаменитого математичного гуртка, що збирався під керівництвом професора Стефана Банаха у "Шкотській кав’ярні" на Академічній. У 1935 р. залишив рідне місто і перебрався до США, де став працювати у Прінстонському університеті. З 1943 року був залучений до проекту "Мангеттен" (розробки атомної бомби) в Лос Аламосі, де працює до 1965 року. Е. Теллер достойно оцінив внесок С. Уляма і оформив його співавтором патенту на термоядерну бомбу.

В розробці американської термоядерної програми брав активну участь також Георгій Гамов (1904–1968). Він походив з Одеси, навчався та стажувався в університетах Одеси, Петрограда та німецького Ґеттінгена, данського Копенгаґена та англійського Кембріджа. Вже у 1932 р. Гамов за пропозицією Володимира Вернадського був обраний членом-кореспондентом Академії наук СРСР. Але не спокусився кар’єрою  радянського академіка і у 1934 р. перебуваючи на науковому конгресі в Брюсселі відмовився повертатися до СРСР. Відтак перебрався до США. З 1949 р. працював під керівництвом Е. Теллера над термоядерними проектами.  Г. Гамов також став одним з творців космологічної теорії "Великого вибуху" при творенні Всесвіту.

Дехто вважає, що Улям та Гамов передали в Москву секретні дані про американський термоядерний проект. Однак такі припущення досі не обґрунтовані. Хоча радянська розвідка поширювала думку знаменитого данського фізика Нільса Бора про нереальність термоядерної "супербомби", в СРСР Сталін і Берія за будь-яку ціну форсували роботу над створенням ядерної зброї.

На початку 1950-х робота над водневою бомбою стала найбільшим і найдорожчим інтелектуальним змаганням в історії науки. Для створення атомної бомби було важливо, насамперед, вирішити інженерні завдання, розгорнути масштабні роботи на шахтах і комбінатах. Воднева ж бомба привела до появи нових наукових напрямків – фізики високотемпературної плазми, фізики надвисоких енергій, фізики аномальних тисків. Уперше довелося вдатися до допомоги математичного моделювання. Відставання від США в галузі комп'ютерів у СРСР, де кібернетика була оголошена "лженаукою", вчені компенсували хитромудрими обчислювальними методами на примітивних арифмометрах.

Альтернативну схему водневої бомби придумав Андрій Сахаров,  співробітник групи Якова Зельдовича. Ще в 1949 році він запропонував оригінальну ідею так званого "перекладанця" (слойки), де в ролі ефективного ядерного матеріалу використовувався дешевий уран-238, що  при виробництві збройового урану зараховувався до відходів. Але якщо ці "відходи" бомбардують нейтрони термоядерного синтезу, на порядок енергоємніші, ніж нейтрони розподілу, то уран-238 починає поділятися і вартість одержання кожної кілотонни в багато разів зменшується. Явище іонізаційного стиску термоядерного пального, що стало основою першої радянської водневої бомби, дотепер називають "сахаризією".

Роботи з розроблення атомної і водневої бомб в СРСР ішли паралельно. Після перших випробувань радянської атомної бомби на засіданні спецкомітету під головуванням Берії було вирішено прискорити роботи над конструкцією Сахарова з тротиловим еквівалентом в одну мегатонну і терміном випробувань у 1954 році.

1 листопада 1952 року на атолі Елугелуб американці випробували термоядерний пристрій "Майк" із енерговиділенням 10 мегатонн, що у 500 разів потужніше від бомби, яку скинули на Хіросіму. Однак "Майк" не був бомбою, а гігантською конструкцією розміром з двоповерховий будинок. Але потужність вибуху вражала уяву. Потік нейтронів був настільки великий, що вдалося відкрити два нових елементи – ейнштейній і фермій.

Після того в СРСР на роботи з водневої бомби кинули всі сили. Роботу не загальмували ні смерть Сталіна, ні арешт Берії. 1 липня 1953 р. з в'язниці Лаврентій Берія писав Малєнкову, Хрущову й іншим членам президії ЦК КПРС, багато з яких навіть не знали про розробку термоядерної зброї: "Вже цього року повинні здійснити кілька вибухів, у тому числі однієї надпотужної моделі, що дорівнює 250-300 тисяч тонн тротилу".

Нарешті, 12 серпня 1953 року біля Семипалатинська була випробувана перша у світі воднева бомба, яку можна було транспортувати. Екологічні наслідки виявилися жахливими. На частку першого вибуху зараховують 82% стронцію-90 і 75% цезію-137 за увесь час ядерних випробувань на Семипалатинському полігоні. Але тоді про радіоактивне зараження, як і взагалі про екологію, ніхто не думав.

Після випробувань тодішній керівник радянського уряду Георгій Малєнков заявив: "Радянський Союз не тільки наздогнав Сполучені Штати в розробці нової зброї, але і продемонстрував свою науково-технічну перевагу: він підірвав не громіздкий експериментальний пристрій, а транспортабельну водневу бомбу".

Перша воднева бомба стала причиною бурхливого розвитку радянської космонавтики. Бо ОКБ Корольова одержало завдання розробити міжконтинентальну балістичну ракету для цього заряду. Ракета, названа "сімкою", вивела в космос перший штучний супутник Землі, на ній стартував перший космонавт планети Юрій Гагарін.

22 листопада 1955 року бомбардувальник Ту-16 скинув під Семипалатинськом бомбу проектної потужності 3,6 мегатонни. Під час цих випробувань були жертви, радіус руйнувань досяг 350 кілометрів, постраждав і сам Семипалатинськ. У США випробування водневої бомби, яку скинули з літака, вперше було здійснене лише 21 травня 1956 року. Таким чином СРСР досяг ядерного паритету зі США і утримував його впродовж 35 років.

Але виявилося, що перша бомба Андрія Сахарова також стала шляхом, що веде в глухий кут, більше вона не випробовувалася. 1 березня 1954-го на атолі Бікіні в Тихому океані США підірвали заряд нечуваної потужності – 15 мегатонн. У його основу була покладена ідея Е. Теллера про стиск термоядерного вузла не механічною енергією і нейтронним потоком, а випромінюванням першого вибуху, так званого ініціатора. Після цих випробувань Ігор Тамм зажадав від колег відмовитися від усіх колишніх ідей, навіть від національної гордості "перекладанця", і знайти принципово новий шлях. І того ж, 1954 року радянські фізики прийшли до ідеї вибухового ініціатора. Авторство ідеї належить Якову Зельдовичу і Андрію Сахарову.

А найпотужнішу бомбу в історії, еквівалентом у 57 мегатонн, випробували на Новій Землі 30 жовтня 1961 року. Цю «Цар-бомбу» скинули з бомбардувальника Ту-95 на парашуті і підірвали на висоті 4 км. Потенційно, при повному завантаженні її корпусу термоядерним паливом, конструкція супербомби дозволяла довести її потужність до 100 мегатонн.

Один із творців водневої бомби, дехто називає його "батьком" цієї зброї, Андрій Сахаров (1921–1989), вже з кінця 1950-х років став активно виступати за припинення випробувань ядерної зброї. На переломі 1960-1970-х рр. він став одним із лідерів правозахисного руху в СРСР. У роботі "Міркування про прогрес, мирне співіснування й інтелектуальну свободу" (1968) А. Сахаров попереджав про загрозу людству, пов'язану з протистоянням соціалістичної і капіталістичної систем (ядерна війна, голод, екологічна і демографічна катастрофи, дегуманізація суспільства, расизм, націоналізм, диктаторські терористичні режими). Альтернативу загибелі людства Андрій Сахаров бачив у демократизації і демілітаризації суспільства, утвердженні інтелекту, інтелектуальній свободі, соціальному і науково-технічному прогресі, що ведуть до зближення двох систем.

Після публікації цієї роботи на Заході він був позбавлений допуску до секретних робіт. Натомість у 1975 році став лауреатом Нобелівської премії миру. Сахаров протестував проти введення радянських військ до Афганістану. Через це у січні 1980 був позбавлений усіх нагород, зокрема і звання тричі Героя соціалістичної праці (1954, 1956, 1962), і засланий у місто Горький (тепер Нижній Новгород), де продовжував правозахисну діяльність. Повернувшись із заслання в 1986-му, у 1989 р. був обраний народним депутатом СРСР.

А через два роки розпався Радянський Союз і формально закінчилася "холодна війна". Хоча розробки ядерної зброї не припинилися. До речі, ще у 1957 р. перше успішне випробування термоядерної бомби здійснила Великобританія, у 1967 р. – Китай, у 1968 р. – Франція, а у 1998 р. – Індія.