И.В.Курчатов

История создания РДС-37 так же, как и история создания водородной бомбы в США, полна драматизма. Испытанная 22 ноября 1955 г. водородная бомба была основана на принципиально новой двухступенчатой физической схеме. Новый физический принцип родился в СССР в процессе интенсивных работ по другим направлениям конструирования водородного оружия, которым отдавался приоритет. Если ретроспективно взглянуть на историю разработки, можно увидеть, что некоторые общие идеи, развитие которых в конечном счете привело к формулировке нового принципа, были высказаны в СССР в конце 1948 г. Они были, в определенном смысле, шагом вперед по сравнению с информацией, относящейся к американским проектам водородной бомбы с детонацией дейтерия, полученной к этому времени по разведывательным каналам.

Следующий этап плановых работ по созданию водородной бомбы относится к 1952-1953 гг.

В начале 50-х гг. наряду с идеей термоядерного усиления энерговыделения ядерных зарядов обсуждалась идея возможности осуществления более эффективного сжатия ядерного материала по сравнению со сжатием, обеспечиваемым взрывом химических ВВ.

Первоначально она была сформулирована как идея использования энергии ядерного взрыва одного (или нескольких) ядерного заряда для обжатия ядерного горючего, находящегося в отдельном модуле, пространственно разделенном от первичного источника (источников) ядерного взрыва. Авторами этой идеи "ядерной имплозии" являются В.А. Давиденко и А.П. Завенягин. При всей общности она содержит принципиальное представление о двухстадийном ядерном заряде.

Первоначально предполагалось, что перенос энергии ядерного взрыва первичного источника в двухстадийном заряде должен осуществляться потоком продуктов взрыва и создаваемой ими ударной волной, распространяющейся в гетерогенной структуре заряда. В 1954 г. этот подход был проанализирован Я.Б. Зельдовичем и А.Д. Сахаровым. При этом за основу физической схемы вторичного модуля было решено взять аналог внутренней части заряда РДС-6с, то есть "слоеную" систему сферической конфигурации. Таким образом, было сформулировано конкретное представление о двухстадийном заряде на принципе гидродинамической имплозии. Следует отметить, что это была исключительно сложная система с точки зрения обоснования ее работоспособности при реальных вычислительных возможностях того времени. Основной была проблема, каким образом в подобном заряде обеспечить близкое к сферически-симметричному режиму сжатие вторичного модуля.

Окончательное осознание и формулировка основных положений нового принципа радиационной имплозии произошли в СССР только в 1954 году. Появилась изящная идея об использовании энергии рентгеновского излучения атомного заряда для переноса энергии и обжатия основного термоядерного узла.

По предложению А.Д. Сахарова для формирования направленности переноса энергии первичные и вторичные модули были заключены в единую оболочку, обладавшую хорошим качеством для отражения рентгеновского излучения, а внутри заряда были обеспечены меры, облегчавшие перенос рентгеновского излучения в нужном направлении.

Ю.А. Трутневым в ходе этой работы был предложен способ концентрации энергии рентгеновского излучения в материальном давлении, позволивший эффективно осуществлять радиационную имплозию.

Началась интенсивная расчетно-теоретическая проработка физической схемы новой водородной бомбы и исследование характеристик протекающих в ней физических процессов. Эта работа проводилась весь 1954-й год параллельно с попытками создания форсированного варианта водородной бомбы "образца" 1953 года (РДС-6с) большей мощности.

24 декабря 1954-го состоялся научно-технический совет КБ-11 под председательством И.В. Курчатова, посвященный созданию термоядерных зарядов большой мощности. В работе совета принял участие министр среднего машиностроения В.А. Малышев. С докладом о термоядерном заряде на новом физическом принципе выступил Я.Б. Зельдович.

И.В. Курчатов и Ю.Б. Харитон отметили в своих докладах, что этот принцип открывает большие возможности в разработке мощных водородных бомб и что необходимо быстрее использовать эти возможности.

Ю.Б. Харитон также выступил с предложением о проведении в 1955 г. модельного опыта натурной конструкции новой бомбы.

В итоге обсуждения совет принял решение:

1. Руководству КБ-11 представить план работ по проблеме создания новой бомбы с пояснительной запиской в Министерство среднего машиностроения.

2. Разрешить до утверждения плана работ по этой проблеме разработку бомбы-устройства и проведение испытания на полигоне N2 в 1955 году.

В течение первого полугодия 1955 г. велись исследовательские и конструкторские разработки опытного образца бомбы-устройства, получившего индекс РДС-37, для проверки новой физической схемы.

Техническое задание на изготовление водородной бомбы новой конструкции было выдано физиками-теоретиками 3 февраля 1955 года.

Важное значение для успеха разработки двухстадийного термоядерного заряда имели работы по созданию первичного источника энергии и обеспечению выхода из него энергии рентгеновского излучения, которыми руководил Я.Б. Зельдович.

В развитии принципа радиационной имплозии следует отметить роль, которую сыграл Д.А. Франк-Каменецкий, выпустивший в конце 1954 г. совместно с А.Д. Сахаровым отчет, в котором анализировались многие научные аспекты нового принципа и возможности его применения для создания различных типов термоядерных зарядов.

Расчетно-теоретические работы и уточнение конструкции РДС-37 продолжались вплоть до окончательной сборки и отправки бомбы на полигон.

Для проверки хода работ по плану разработки новой физической схемы заряда в КБ-11 прибыли новый министр среднего машиностроения А.П. Завенягин, руководители Главного управления П.М. Зернов, Н.И. Павлов. На состоявшемся 27 мая 1955 г. совещании был рассмотрен вопрос о состоянии работ по разработке бомбы-устройства РДС-37. Сообщение по этому вопросу сделал Я.Б. Зельдович. Он изложил результаты анализа протекания в устройстве РДС-37 термоядерной реакции. Последовал вопрос Завенягина: "Имеются ли еще какие-либо сомнения?" - "Если говорить о мощности с точностью лишь ±40%, то сомнений нет", - ответил Зельдович.

В разработке столь сложной системы, какой является термоядерный заряд РДС-37, была особенно велика роль математических расчетов.

В ряде случаев расчеты уравнений в частных производных кардинально исправляли представления о работе того или иного узла или о роли того или иного изменения в системе. Эти расчеты проводились в основном в Отделении прикладной математики Математического института АН СССР под общим руководством М.В. Келдыша и А.Н. Тихонова. Многие расчеты проводились на электронной машине "Стрела". Были решены весьма сложные задачи разработки методов расчета, программирования и организации технологии расчетов.

Разработка РДС-37 потребовала больших конструкторских, экспериментальных, технологических работ, проводившихся под руководством главного конструктора и научного руководителя КБ-11 Ю.Б. Харитона.

Важным этапом в подготовке к испытанию заряда РДС-37 была работа комиссии летом 1955 г. под председательством И.Е. Тамма. В ее состав входили выдающиеся ученые: В.Л. Гинзбург, Я.Б. Зельдович, М.В. Келдыш, М.А. Леонтович, А.Д. Сахаров, И.М. Халатников.

В докладе комиссии, подготовка которого была завершена 29 июня 1955 г., было констатировано, что новый принцип открывает совершенно новые возможности в области конструирования ядерного оружия. Детально рассмотрев состояние расчетно-теоретических работ по предложенной КБ-11 конструкции заряда РДС-37, комиссия подтвердила целесообразность его полигонного испытания.

Подготовка полигона и измерительных методик к испытаниям

Испытаниями руководил, как и в первые годы, И.В. Курчатов. В них также принимало участие руководство Вооруженными Силами СССР (А.М. Василевский). Совет Министров СССР в специальном постановлении возложил проведение летных испытаний бомбы-устройства РДС-37 на КБ-11, ВВС и полигон N2 МО.

Общее руководство авиационным обеспечением испытаний было возложено на генерал-майора В.А. Чернореза. В качестве самолета-носителя был определен самолет Ту-16, который поступил на вооружение в 1954 г.

Для обеспечения безопасности экипажа в ОКБ-167 с 25 октября по 16 ноября 1955 г. была проведена специальная подготовка самолета к испытаниям. Для решения конкретных проблем обеспечения безопасности самолета на полигоне работала команда ведущих разработчиков Ту-16, ученых из ВИАМ, НИИ ПДС, МИАН (А.А. Архангельский, А.В. Надашкевич, А.А. Дородницин, К.А. Семендяев и др.).

С целью увеличения дистанции от места взрыва до самолета-носителя и уменьшения светового импульса до допустимого уровня руководством было принято решение оборудовать бомбу парашютом типа ПГ-4083, разработанным для бомбы РДС-6с НИИ парашютно-десантного снаряжения. Заказ на парашюты был выдан МСМ 17 октября 1955 г., а 28 октября 1955-го они были доставлены на полигон N2 МО (10 дней от заказа г. Арзамас-16 до поставки - полигон, Казахстан!)

Бомба была подготовлена специалистами КБ-11 и передана для подвески к самолету в 6 часов 45 минут 20 ноября 1955 г., но из-за отсутствия визуальной видимости цели и отказа радиолокационного бомбардировочного прицела бомбометание не состоялось. Самолету с бомбой было дано разрешение на посадку только после того, как Я.Б. Зельдович и А.Д. Сахаров дали письменное заключение о безопасности посадки самолета с зарядом, а специалисты ВВС проанализировали все сценарии аварийной ситуации при посадке самолета.

РДС-37 открывает дорогу к современному термоядерному оружию

Испытание бомбы было проведено 22 ноября 1955 года. В 6 часов 55 минут бомба была подвешена к самолету. Самолет вылетел в 8 часов 34 минуты. Командир экипажа - Ф.П. Головашко.

В 9 часов 47 минут было произведено прицельное бомбометание с высоты 12 км и при скорости самолета 985 км/ч. Бомба была сброшена над опытной площадкой П5. Взрыв бомбы произошел на высоте 1550 м. В этот момент самолет находился от места взрыва на расстоянии 15 км.

Приведем описание взрыва из отчета, подготовленного сотрудниками Семипалатинского полигона:

"Исключительно большая мощность взрыва, а также обусловленные ею значительные размеры светящейся области и длительное свечение позволили отчетливо пронаблюдать весь процесс развития светящейся области от небольшого шара до сферы значительных размеров, деформацию ее ударной волной, отраженной от поверхности земли, и образование больших областей конденсации содержащихся в воздухе водяных паров. Из-за облачности в районе испытаний, к сожалению, не удалось полностью понаблюдать развитие облака взрыва, которое представляло собой исключительно грандиозную картину даже в сравнении с облаком такого мощного взрыва, как взрыв бомбы РДС-6с в 1953 году. Наблюдатели, находившиеся в 35 км от эпицентра, в специальных очках, лежа на поверхности грунта, в момент вспышки ощутили сильный приток тепла, а при подходе ударной волны - двукратный сильный и резкий звук, напоминающий грозовой разряд, а также давление на уши.

Из всего облака взрыва длительное время была видна его нижняя часть - пылевой столб и клубы пыли. Масштабы этого явления также не идут ни в какое сравнение со взрывами ранее испытанных зарядов. Пыль, поднявшаяся над опытным полем до естественных облаков, перемешавшись с ними, образовала свинцово-черную тучу. Гонимая ветром, туча медленно надвигалась на лабораторный корпус и жилой городок полигона. Если учесть, что раньше (примерно через 3 минуты после взрыва) здесь прошла ударная волна, вызвавшая многочисленные разрушения остекления, дверей, рам, легких перегородок и т.п. и сопровождавшаяся сильным многократным звуком, становится совершенно очевидным, что даже для неискушенного наблюдателя одна лишь внешняя картина могла служить наиболее ярким свидетельством исключительно большой мощности взрыва бомбы РДС-37.

Произведенный впервые взрыв бомбы колоссальной мощности позволил получить важные экспериментальные данные".

После прохождения ударной (звуковой) волны население режимных зон и проживающее в пункте "М" (городок испытателей) было полностью укрыто в помещениях до выяснения радиационной обстановки.

Результаты воздушной и наземной радиационных разведок на радиоактивном следе после воздушного взрыва термоядерной бомбы РДС-37 однозначно показали, что доза внешнего гамма-излучения за пределами территории полигона менее 0,3 Р, и поэтому можно утверждать, что не было облучения населения с превышением дозовых пределов.

Городок испытателей в то время быстро рос, строились трехэтажные дома, новая школа, появилось много детей. В четвертом классе, где я учился, было более 30 учеников. Надо сказать, что при ядерных испытаниях "гражданское" население городка чувствовало себя очень спокойно, не было никакой нервозности, а тем более паники. При испытании РДС-37 (65 км от эпицентра) мы были размещены в больших армейских палатках, которые были развернуты непосредственно перед пятым сектором, где размещалось руководство испытания (И.В. Курчатов, А.Д. Сахаров, Н.Н. Семенов и др.). На меня сильное впечатление произвело именно воздействие звуковых волн: после вспышки я выбежал из палатки, а когда прошла первая звуковая волна, от страха я залетел в палатку и залез под стол. В городе было много разрушений стекол, и, к моей радости, стена в квартире, где жил мой товарищ, рухнула. Мы долгое время жили одной семьей.

Сводные материалы по результатам испытания изделия РДС-37 были подписаны И.В. Курчатовым, Ю.Б. Харитоном, Н.Н. Семеновым, А.Д. Сахаровым, Я.Б. Зельдовичем, М.А. Садовским, А.В. Енько, Б.М. Мамотовым, И.Н. Гуреевым.

Постановлением Совета Министров СССР по вопросам работы конструкции атомных бомб и определения их мощности в 1955 г. была образована комиссия, в состав которой вошли И.В. Курчатов (председатель), Ю.Б. Харитон, Б.Г. Музруков, Н.И. Павлов, Е.А. Негин, В.А. Давиденко и др.

На заседание этой комиссии по определению мощности взрыва бомбы-устройства РДС-37 были приглашены В.А. Болятко, А.В. Енько, Б.М. Мамотов, Б.А. Олисов, О.И. Лейпунский, В.Ю. Гаврилов, М.А. Садовский, Г.И. Бенецкий, И.Н. Гуреев, Н.Н. Семенов. О результатах определения тротилового эквивалента водородной бомбы РДС-37 основной доклад сделал инженер-полковник И.Н. Гуреев. Энерговыделение РДС-37 составило 1,6 Мт ТЭ.

Рассмотрев результаты испытания экспериментальной бомбы РДС-37 на заседании 24 ноября 1955 года, комиссия отметила: успешно испытана конструкция водородной бомбы, основанная на новом принципе; необходимо дальнейшее детальное исследование процессов, протекающих при взрыве бомбы этого типа; дальнейшую разработку водородных бомб следует проводить на основе широкого использования принципов, положенных в основу бомбы РДС-37.

Одним из наиболее интересных является вопрос о том, каким образом возникли идеи об основных элементах схемы термоядерного узла РДС-37 - первого двухстадийного термоядерного заряда на принципе имплозии. По своему структурному типу этот узел аналогичен гетерогенному ядру РДС-6с, откорректированному для существенно иных граничных условий, определяющих имплозию. Тем не менее можно отметить, что РДС-6с оставил в "наследство" РДС-37 целый ряд важнейших идей: сферическую конфигурацию термоядерного узла; слоеную структуру горючего из дейтерида лития-6 и урана-238; урановое инициирующее ядро.

Это был абсолютно оригинальный подход, который априори ниоткуда не следовал и определялся исключительно наличием в СССР предыстории, связанной с РДС-6с. Можно сказать, что успешное испытание РДС-37 является основным результатом разработки РДС-6с, испытанной 12 августа 1953 года (400 кт ТЭ). Указанные идеи, взятые из РДС-6с, оказывали длительное влияние практически на всю разработку термоядерного оружия СССР.

Энерговыделение заряда в эксперименте составило 1,6 Мт, точность расчетов - 10%, а так как по соображениям безопасности для населения на Семипалатинском полигоне заряд испытывался на неполную мощность, то прогнозируемое полномасштабное энерговыделение заряда составляло 3 Мт (это тоже смелый научный шаг). Коэффициент усиления энерговыделения в РДС-37 составлял около двух порядков, в заряде не использовался тритий, термоядерным горючим был дейтерид лития, а основным делящимся материалом был U-238.

Созданием заряда РДС-37 был совершен прорыв в решении проблемы термоядерного оружия, а сам заряд явился прототипом всех последующих двухстадийных термоядерных зарядов СССР.

В работах по созданию заряда РДС-37 принимал участие большой коллектив физиков-теоретиков. В отчете А.Д. Сахарова и Ю.А. Романова о работе теоретического сектора N1 от 06.08.1954 г. подчеркивалось, что "основные принципы" атомного обжатия "выработаны в результате коллективной работы...