3. Водородная бомба: кто выдал её секрет

3. Водородная бомба: кто выдал её секрет

О зарождении и начальных этапах развития атомной промышленности в СССР, о создании первой атомной бомбы и роли разведок в тот период рассказано уже многое, и я не вижу смысла в повторениях.

Однако подобного рода материалы, как правило, ограничиваются началом 50-х годов. Лишь в одном месте в воспоминаниях Ю.Б. Харитона упоминается, что и в отношении американской водородной бомбы имеется от разведки документ. Но никак не раскрывается его содержание. Возможно, прав А.Д. Сахаров, который считал, что идея термоядерной детонации в жидком дейтерии („труба“ Зельдовича) является „цельностянутой“. Загадочным является то, что в попытках создания водородной бомбы мы буквально следовали по пятам за американцами, повторяя их зигзаги и ошибки, за исключением сахаровской „слойки“, которая в практическом плане не получила развития, была нашим собственным зигзагом.

Не располагая точными данными, можно только догадываться, случайно это происходило или причины были более глубокими. Ни мы, ни американцы эту загадку пока не решили.

* * *

Название этой главы в точности повторяет название статьи Д. Хирта и У. Мэтьюза, опубликованной (в переводе) в журнале „Успехи физических наук“ (май 1991 , т. 161, N 5 — выдержки из неё цитируются под цифрой I) . Поступаю я так умышленно, потому что в мои намерения входит сопоставление различных взглядов на этот острый вопрос.

В своё время в полемику с американцами вступил патриарх советской атомной науки академик Ю.Б. Харитон. Его выступления в газетах „Красная звезда“ и „Известия“ в 1992 г., а также на юбилейной (к 90-летию И.В. Курчатова) сессии учёного совета Российского научного центра „Курчатовский институт“ совместно с Ю.Н. Смирновым формируют определённый взгляд на историю развития отечественного водородного оружия, который практически ни в одном пункте не совпадает с американским. По материалам юбилейной сессии Курчатовским центром издан доклад. Выдержки из него цитируются под цифрой II.

Я постараюсь максимально точно передать позиции сторон и выразить свою, которая, как оказалось, не совпадает с двумя предыдущими. При этом я прошу читателя быть снисходительным — любое воспоминание субъективно, а одни и те же события по-разному воспринимаются разными людьми. Тем более, если учесть, что автор располагал далеко не всей возможной информацией.

Как теперь известно, американская водородная бомба начинает свою историю с 1946 года. Именно тогда, вскоре после появления атомных бомб, Э. Теллер сформулировал идею „супербомбы“. Подобно тому как от капсюля-детонатора провоцируется волна горения (детонации) в химическом взрывчатом веществе, в водородной бомбе Э. Теллера распространяется термоядерная волна по дейтерию, инициированная атомным взрывом. Если устойчивое (незатухающее) горение возможно, то оно, вызванное относительно скромной энергией атомного взрыва, затем при распространении выделяет произвольно большую энергию. Захватывающая перспектива, не правда ли?

В 1951 году, когда я после окончания Московского университета оказался в группе Я.Б. Зельдовича в КБ amp;ndash;11 , там с большим энтузиазмом занимались сходной проблемой (отставая , по-видимому, на год-два от Лос-Аламоса). Сейчас, когда узнаёшь у тех же Д. Хирта и У. Мэтьюза, что за проблемы переживали американские учёные в связи с „супербомбой“, поражаешься, насколько они были сходны с нашими!

Например, для нас с самого начала представлялась очевидной невозможность разжигания чистого дейтерия — это могло осуществиться только через промежуточную область, насыщенную тритием. Но трития требуется так много, что его производство вступает в острую конкуренцию с производством военного плутония на промышленных реакторах. Нет ответа и на главный принципиальный вопрос: осуществим ли стационарный режим горения?

Дело в том, что при любой детонации существует некоторый минимальный размер (радиус детонационного шнура) , ниже которого устойчивого режима не существует. Вещество вследствие собственного энерговыделения разлетается быстрее, чем успевает сгореть. Особенностью же высокотемпературной термоядерной плазмы является наличие не только нижнего, но и верхнего радиуса.

Всякое вещество, предоставленное самому себе, стремится к термодинамическому равновесию, выравниванию температуры между веществом и излучением. Нетрудно подсчитать, что при рассматриваемых параметрах плазмы подавляющая часть энергии приходится на излучение. Образуется, таким образом, паразитный сток энергии от вещества, то есть от горячих материальных частиц, вступающих в ядерную реакцию, в излучение. Однако при небольшом размере „трубы“ большая часть фотонов, не набрав равновесной энергии, покидает горячую область, и энергобаланс оказывается сдвинутым в пользу материи. Этим объясняется наличие двух радиусов — разлётного и радиационного, причём первый должен быть больше некоторого значения, а второй — меньше некоторого другого.

Трудность задачи состояла в том, что радиусы эти оказались близкими. До сих пор осталось невыясненным, есть ли между ними щель, необходимая для существования устойчивого распространения.

Это, скажем так, теоретическая сторона вопроса. А вот как развивались события в плоскости политической.

В 1951 году президент США Г. Трумэн направил комиссии по атомной энергии директиву о возобновлении работы по созданию водородной бомбы. Согласно сведениям из (I) , „к концу 1950 г. Э. Теллер был в отчаянии, потеряв надежду на создание работоспособной конструкции водородной бомбы “. И здесь же: „Осознание того факта, что „классическая супербомба“ нереальна, пришло в считанные месяцы после того, как Трумэн объявил программу, обязывающую учёных сделать такую бомбу “.

К аналогичному выводу в группе Я.Б. Зельдовича пришли к концу 1953 года.

То, что вещество горит тем полней и быстрей, чем выше его плотность, следует из самых общих соображений. Задача состояла в том, чтобы понять, как достичь высокой степени сжатия.

„ Замечательные способы получения чрезвычайно высоких сжатий дейтерия впервые пришли в голову Уламу, когда он размышлял над проблемами повышения эффективности атомных бомб, основанных на делении тяжёлых элементов. У него возникла идея о фокусировке на дейтерии механической энергии, высвобождаемой при взрыве обычной атомной бомбы. Чтобы осуществить такую фокусировку, необходимо надлежащим образом направить ударную волну по окружающему материалу. Этот способ сулил колоссальное сжатие дейтерия.

Когда Улам сообщил Теллеру о своей схеме сжатия дейтерия, во время их исторической встречи в начале 1951 года, Теллер предложил вариант, согласно которому не ударные волны сжатия от взрыва атомного устройства, а радиация от этого первичного взрыва должна вызвать так называемую имплозию, приводящую к сильнейшему сжатию дейтерия. В совместном отчёте Улам и Теллер ссылаются на эти схемы сжатия как на фокусировку энергии атомного устройства с помощью „гидродинамических линз и зеркал для излучения атомного взрыва “.

„ Схема Улама-Теллера, использующая радиацию взрыва с целью сжатия и инициирования отдельно расположенного компонента бомбы, содержащего термоядерное топливо, ознаменовала полный отказ от классической концепции супербомбы Теллера “ (обе цитаты из источника I) .

Как развивались события дальше?

31 октября 1952 года был произведён взрыв (у нас его назвали физическим опытом) термоядерного устройства „Майк“, в котором американцам удалось реализовать упоминаемую схему атомного сжатия. В 1954 году США испытали боевую водородную бомбу, осуществив тем самым окончательный поворот к новой технологии, уцелевшей в основных чертах до наших дней.

Но уже в ноябре 1955 года на Семипалатинском полигоне взорвали нашу водородную бомбу новейшего образца. Стало ясно, что в споре с американскими учёными русские сумели ликвидировать разрыв. Притом в столь короткие сроки, что это не поддавалось, с точки зрения американцев, какому-либо разумному объяснению, кроме одного — шпионаж. Было выдвинуто немало и других версий, так или иначе объясняющих успех советских учёных, но спор и по сей день не закончен.

Виднейший теоретик Лос-Аламоса Г. Бете считает, что открытие Улама-Теллера имело случайный характер. И потому признать, что русский проект развивался по аналогичному пути без американского влияния, — значит уверовать в совершенно невероятное совпадение.

Первоначально „русское чудо“ связывали с предательством Фукса. Однако вскоре разобрались, что Фукс был разоблачён и прекратил свою деятельность в пользу Советского Союза раньше, чем возникла идея Улама. Затем было высказано предположение (переросшее в уверенность) , что русские сумели взять продукты от взрыва „Майк“, распространившиеся в атмосфере, и расшифровать их.

В радиоактивных продуктах взрыва содержится определённая информация — это известно учёным. К примеру, количество трансурановых элементов, рождённых в результате взаимодействия ядерных и термоядерных нейтронов с тяжёлыми атомами, сильно зависит от того, насколько быстро протекают реакции. Скорость же реакции пропорциональна плотности вещества, и наличие далёких трансуранов может свидетельствовать о высокой степени сжатия.

Это теоретически. А на практике дело обстоит следующим образом.

Во-первых, трансуранов мало, их улавливание из атмосферного облака — дело хлопотливое и требует большой тщательности. Подтверждение этой мысли находим у академика Харитона:

„ Получили ли советские учёные полезную информацию для конструирования водородного оружия в результате радиохимического анализа атмосферных проб после термоядерного взрыва в США 1 ноября 1952 г.? Определённо нет, т. к. организация работ у нас была в то время ещё на недостаточно высоком уровне и полезных результатов не дала “ (II) .

Нужно заметить, что и позже, когда подобная работа была хорошо организована, нас интересовали не столько радиоактивные трансурановые элементы, сколько осколки деления, соотношения между различными изотопами, из которых мы выводили степень „термоядерности“, наличие тех или иных ядерных и конструктивных материалов и т. п.

Во-вторых, сведения о сжатии не дают возможности сделать заключение о том, как оно достигнуто, то есть носят косвенный характер. Если бы из анализа радиоактивности последовали тогда глубокие революционные выводы, как представляет себе Г. Бете, то это носило бы характер сенсации. Информация непременно пришла бы к исполнителям в своём первичном виде, так как в самой по себе в ней не содержится для нас элементов секретности. Но тут я со всей определённостью утверждаю, что за всё время наших радиохимических поисков в атмосфере никаких необычных сведений мы не извлекли.

Наконец, в-третьих. „ Бете спросили, не является ли трёхлетний интервал между испытанием „Майк“ и взрывом первой советской водородной бомбы в 1955 г. примерно тем периодом, который требовался Советам для переработки информации по осколкам в атмосферных осадках, чтобы сконструировать и создать собственную водородную бомбу. На это Бете отвечал так: „Думаю, вы правы. Я тоже так считаю “ (I) .

Так вот, никакого трёхлетнего интервала не было. Максимум год-полтора. В 1953 году мы были полностью заняты своими внутренними делами, подготовили и провели испытание своей водородной бомбы — знаменитой сахаровской „слойки“. При этом были уверены, что вместе со „слойкой“ мы не только догоняем, но даже перегоняем Америку. Бомба подготавливалась к испытанию сразу в боевом варианте. В ней в качестве основного термоядерного горючего использовался дейтерид лития, а не газообразный или жидкий (замороженный) дейтерий * .

Конечно, уже тогда мы были наслышаны об испытании „Майк“, но только несколько лет назад я узнал об истинном назначении опыта, его глубоком содержании. В то время мы думали, что в США взорвали „дом с жидким дейтерием“ ради утверждения приоритета. По сути — реализовали схему, близкую к детонационной „трубе“ Франк-Каменецкого-Зельдовича. Вроде того, что американцы богатые: нагромоздили кубометры — и шарахнули, лишь бы произвести эффект. Так всегда была настроена внутренняя наша пропаганда. Всегда говорилось именно так — и никогда по-другому. Я никого не хочу обвинять — может, в той ситуации это было оправданно и разумно. Но теперь мне совершенно ясно, что уже в 52-м американцы взорвали „третью“ идею, если говорить в терминологии Сахарова. Да, её взорвали на земле, но они всё проверили и подтвердили то, что сумели сделать новую бомбу.

А в Арзамасе-16 в начале 50-х развивались два направления: „труба“ и „слойка“. И если „труба“ не сулила скорого успеха и всё более очевидной становилась её бесперспективность, то в отношении „слойки“ всё складывалось удачно. К ней было приковано всеобщее внимание, она подготавливалась к испытаниям и была нашей национальной гордостью.

В „слойке“ использовалось интересное предложение А.Д. Сахарова. В состав атомного заряда включались слои из водородонесущего материала (дейтерид лития) для усиления деления по схеме деление-синтез-деление. Исходно плотность лёгких и тяжёлых слоёв отличалась в десятки раз. При взрыве, когда материал разогревался и ионизировался, происходило сильное сжатие лёгких слоёв со стороны тяжёлых, что способствовало резкому возрастанию скорости термоядерных реакций.

Эту идею между собой стали называть „сахаризацией“. Когда в группе Франк-Каменецкого-Зельдовича поняли, что конкурировать с ней не сможем, работы по „трубе“ были свёрнуты ** . Рассуждали примерно так: есть водородная бомба, чего мы будем ещё какую-то следующую громоздить — с неизвестным исходом и огромной затратой и своих усилий, и материальных средств?! Так что с благословения Зельдовича и Франк-Каменецкого мы это дело прекратили.

А уже в августе 1953 года на башне Семипалатинского полигона была успешно испытана первая советская водородная бомба. Подтвердились расчёты, полный триумф. А.Д. Сахаров за несколько месяцев становится доктором физико-математических наук, академиком, лауреатом Сталинской премии, Героем Социалистического Труда, провозглашается, несмотря на молодость лет, „отцом“ водородной бомбы…

„ В США есть физики, которые, по-видимому из-за недостатка информации, полагают, что советская бомба, испытанная 12 августа 1953 г., не была „настоящей“ водородной бомбой… Мощность заряда, испытанного в 1953 г., примерно в 20 раз превосходила мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму и имевшей такие же габариты и вес. Уже по этой причине испытанный заряд поднимал уровень ядерного оружия на новую ступень. Более того, схема этого заряда допускала создание водородной бомбы мощностью до одной мегатонны. Очень важным показателем испытанного заряда являлась его „термоядерность“, т. е. вклад собственно термоядерных реакций в полную величину мощности. Этот показатель приближался к 15 amp;ndash;20 процентам “ (II) .

Никто не сомневался в то время, что и дальше мы будем идти по своему, отечественному пути, развивая первый успех. Однако к концу 1953 года, в самый разгар эйфории и, казалось бы, вопреки логике, события стали стремительно развиваться совсем в другом направлении.

Такой поворот был неожиданным не только для меня. По-видимому, аналогичное ощущение испытывал и А.Д. Сахаров. Вот что мы находим в его „Воспоминаниях“:

„ Через несколько дней (после выборов в Академию наук в ноябре 1953 г. — Л.Ф.) меня вызвал к себе Малышев и попросил представить ему докладную записку, в которой написать, как мне рисуется изделие следующего поколения, его принцип действия и примерные характеристики. Конечно, мне следовало отказаться: сказать, что подобные вещи не делаются с ходу и одним человеком, что необходимо осмотреться, подумать. Но у меня была идея, не слишком оригинальная и удачная, но в тот момент она казалась мне многообещающей. Посоветоваться мне было не с кем. Я написал требуемую докладную…

Через две недели я был приглашён на заседание Президиума ЦК КПСС…

Результатом заседания… были два постановления, вскоре принятые Советом Министров и ЦК КПСС. Одно из них обязывало наше Министерство в 1954 amp;ndash;1955 гг . разработать и испытать то изделие, которое я так неосторожно анонсировал. … Другое постановление обязывало ракетчиков разработать под этот заряд (подчёркнуто А.Д. Сахаровым. — Л.Ф.) межконтинентальную баллистическую ракету.

Существенно, что вес заряда, а следовательно, и весь масштаб ракеты был принят на основе моей докладной записки. Это предопределило работу всей огромной конструкторско-производственной организации на долгие годы. Именно эта ракета вывела на орбиту первый искусственный спутник Земли в 1957 г. и космический корабль с Юрием Гагариным на борту в 1961 г. Тот заряд, под который это всё делалось много раньше, однако, успел „испариться“, и на его место пришло нечто совсем иное… “

Из приведённых цитат становится ясно, что в конце 1953 года в СССР принимались необычайно важные военные решения на самом высоком уровне. Но, как теперь проясняется, они имели лишь косвенное влияние на реальное развитие последовавших вскоре событий. Почему? Что случилось за короткий промежуток времени конца 1953-го — самого начала 1954 года?

Запомнилось одно не совсем обычное совещание у руководства. Как я, тогда совсем „зелёный“, туда попал, не знаю. Скорее всего — по прихоти Я.Б. Зельдовича. Детали обсуждения стёрлись из памяти, но главный мотив, ради чего собрались, отчётливо запомнился. Речь шла ни много ни мало о том, чтобы прекратить всю предыдущую деятельность, включая „трубу“ и „слойку“, и переключиться на поиск новых решений.

— Зачем так резко? — подал реплику кто-то из присутствовавших. — Давайте развивать старое и искать новое…

— Нет-нет! — незамедлительно последовало возражение И.Е. Тамма, выраженное в энергичной форме и потому хорошо запомнившееся. — Человек консервативен. Если ему оставить старое и поручить новое, то он будет делать только старое. Мы должны завтра объявить: „Товарищи, всё, что вы делали до сих пор, никому не нужно. Вы безработные“. Я уверен, что через несколько месяцев мы достигнем цели…

Мудрый И.Е. Тамм оказался прав. Должен оговориться, что в то время мне очень нравился революционный характер совещания и последовавший затем бурный порыв. Понимание того, почему всё так обернулось, пришло гораздо позже, спустя десятилетия.

В какой-то момент „наверху“, видимо, поняли, что ни Зельдович со своей командой, ни Сахаров со своей не сделали того, что надо, и требуется решительный шаг. Прорыв, если хотите. Этот шаг и был сделан. Как — это другой вопрос.

Спустя некоторое время после „революционного переворота“ до меня дошёл слух, что радиостанция Би-би-си передала в общих чертах содержание состоявшегося совещания. Была ли такая передача на самом деле или всё это домыслы, искусственно возбуждаемые и направляемые на поддержание нашей бдительности, мне не известно.

Тогда же появился эскиз, по поводу которого было сказано, что его просил рассмотреть А.П. Завенягин, работавший в то время заместителем министра среднего машиностроения. По своему плоскостному изображению эскиз напоминал лезвие безопасной бритвы (поэтому так и назывался у нас: „бритва“) , а по содержанию, как теперь ясно, — механическую модель Улама. Хотя затем этот вариант из-за тяжеловесности был отвергнут, некоторые принципиальные черты, зародившиеся на ранней стадии, сохранились до конца.

Я не помню другого времени, до такой степени насыщенного творчеством, поиском, что разом пропали внутренние перегородки, делившие людей по узким темам, а вместе с ними исчезла и мелочная секретность. Возник могучий коллектив единомышленников. Помнится, шутили:

— Если нарисуешь один круг — это секретно, два — совершенно секретно, а уж когда три — особой важности…

Спустя несколько месяцев внезапно появились, как свет в тёмном царстве, новые идеи, и стало ясно, что настал „момент истины“. Молва приписывала эти основополагающие, в духе радиационных идей Теллера, мысли то Я.Б. Зельдовичу, то А.Д. Сахарову, то обоим, то ещё кому-то, но всегда в какой-то неопределённой форме: вроде бы, кажется… К тому времени я хорошо был знаком с Я.Б. Зельдовичем, но ни разу не слышал от него прямого подтверждения на сей счёт. Как, впрочем, и непосредственно от А.Д. Сахарова. То, что мы сотворили тогда, по своей сути вошло во все последующие устройства.

Посчитав, что дело сделано и патриотический долг выполнен, уезжали с „объекта“ в Москву группы И.Е. Тамма и Н.Н. Боголюбова. А между тем как раз в это время активизировалась деятельность основных исполнителей — теоретиков, математиков, физиков-экспериментаторов, конструкторов, инженеров. Вера в плодотворность идеи, в её универсальность была настолько велика, что тогда же было принято решение о создании нового научно-ядерного центра — на Урале.

Переезды, затрагивающие судьбы людей, совсем не способствовали тому, чтобы сосредоточиться на доведении новой конструкции до испытания. По сути дела, над её созданием мы работали только в 1954 году и в начале 1955-го. А в ноябре 55-го было проведено испытание водородной бомбы нового образца — результат оказался ошеломляющим. Все прочие варианты были отставлены. Появились первые в стране лауреаты Ленинской премии во главе с И.В. Курчатовым, многим руководителям было присвоено звание Героя (кому впервые, кому во второй и даже в третий раз) , чинам поменьше раздали ордена разного достоинства.

* * *

Оглядываясь на то время и оценивая влияние американского „фактора“ на наше развитие, могу вполне определённо сказать, что у нас не было чертежей или точных данных, поступивших извне. Но и мы были не такими, как во время Фукса и первой атомной бомбы, а значительно более понимающими, подготовленными к восприятию намёков и полунамёков. Меня не покидает ощущение, что в ту пору мы не были вполне самостоятельными.

В статье Хирта и Мэтьюза многое сказано про американскую водородную бомбу. Особенно много — для тех, кто понимает, кто варился в этом котле. Подобной откровенности мы не допускали. А они решились. И стало ясно, что мы, в общем-то, их повторяли.

Не так давно мне пришлось побывать в известном ядерном центре США Ливерморе. Там рассказали одну историю, которая горячо обсуждалась в Америке и почти не известна в России. Вскоре после испытания „Майк“ в поезде, следовавшем из Принстона в Вашингтон, доктор Виллер (J.A. Wheeler) перевозил сверхсекретный документ, касающийся новейшего ядерного устройства. По неизвестным (или случайным) причинам документ исчез — он всего на несколько минут был оставлен без присмотра в туалете. Несмотря на предпринятые меры — остановлен поезд, осмотрены все пассажиры, обочины железнодорожного пути на всём протяжении, — документа не обнаружили. На мой прямой вопрос к учёным Ливермора, можно ли по тому документу получить информацию о технических деталях и устройстве в целом, я получил утвердительный ответ.

В связи с этим вспоминается эпизод, описанный в „Воспоминаниях“ А.Д. Сахаровым:

„ Я расскажу тут об одном забавном эпизоде, который, возможно, произошёл много раньше или позже (я нарочно не уточняю даты) . Нам показывали фотографии каких-то документов, большинство из них были перекошены, видимо, фотографу было некогда установить свой микроаппарат. Среди фотографий был один подлинник, ужасно измятый. Я наивно спросил: „Почему этот документ в таком состоянии?“ — „Видите ли, его пришлось выносить в трусиках. “

Хочешь не хочешь — выстраивается и у меня своя, доморощенная версия „влияния“.

* В нашей „слойке“ и в последующих модификациях советского водородного оружия вместо жидкого дейтерия использовался „сухой“ гидрит лития-6 . Нейтрон (первоначально от деления урана) с хорошим сечением взаимодействует с литием-6 , образующийся тритий тут же вступает в реакцию с дейтерием. Характерно, что если на входе имеется нейтрон произвольной энергии, то на выходе появляется высокоэнергетичный нейтрон, способный делить любой уран, включая уран-238 . По совокупности причин в последовательности деление-синтез-деление возникает разветвлённая цепь, очень эффективная по темпу энерговыделения и технически привлекательная. Была построена целая индустрия изотопного разделения лития, которая предусматривала использование ртути. Помню время, когда в аптеках исчезли градусники. Идея применения реакции на литии-6 исходила от теоретиков ФИАНа (В.Л. Гинзбург) и была очень плодотворной.

** Термоядерная детонация, несостоявшаяся в своём первоначальном виде Д amp;ndash;“трубы„, много позднее была развита на другой основе, в свете новых идей. Рассуждения, приведшие к реальной конструкции, кратко сводятся к следующему.

Вообразим себе полый цилиндр, внутри которого эквидистантно расположены шары, наполненные дейтерием. Реакция в первом шаре путём его сжатия инициируется слабомощным атомным взрывом. Выделившаяся термоядерная энергия первого шара транслируется на второй шар, от второго — на третий и т. д. Такой заряд в „чистом“ исполнении (за исключением инициирования) был применён при строительстве трассы канала для переброски воды из Печоры в мелеющий Каспий. Модная в своё время экологическая задача вскоре потеряла актуальность, а искусственная траншея от ядерного взрыва постепенно заплыла и заросла.

Термоядерная детонация по внешнему признаку напоминает горение бикфордова шнура, но с другой скоростью и энергетикой. При её осуществлении происходит переход от конечной энергии инициирования к произвольно большой, если режим устойчив. Термоядерная детонация имеет особую привлекательность для мирной энергетики, если удастся провести её инициирование не от взрывных источников, а, например, от лазеров.