Из чего сделана ядерная бомба

Ядерная бомба — история появления ядерного оружия

Ядерная бомба — самое мощное оружие, придуманное человечеством. Два атомных взрыва, прогремевшие над Хиросимой и Нагасаки (6 и 9 августа 1945 г.) стали моментом, переломившим историю цивилизации, изменившим мировоззрение людей и политику государств.

Кадр аэрофотосъемки с борта бомбардировщика B-29 «Enola Gay»

Первый взрыв стал практическим результатом трехлетних усилий американских ученых, но о возможности военного применения атомных реакций теоретики задумались гораздо раньше.

История создания оружия

Теоретические начала военного применения атомного распада были заложены открытием радиоактивности семьей Кюри (1898 г.), работами Э. Резерфорда (1911 г.). Практически ядро атома сумели расщепить ирландец Э. Уолтон и англичанин Д. Кокрофт (1932 г.) в Кембридже. В английском Бирмингемском университете О. Фриш и Р. Пайерлс (1939 г.) теоретически рассчитали критическую массу урана, необходимую для взрыва бомбы. Она составила 10 килограммов урана -235. Работы по конструированию атомной бомбы США и Германия начали практически одновременно (август, сентябрь 1939 г.). Но Германия, не имевшая собственных запасов урановой руды и занятая военными действиями, не могла уделять первоочередного внимания ядерному оружию. Работы В. Гейзенберга по строительству ядерного реактора двигались медленно. Из пяти методов разделения изотопов эффективным оказался только один. Практическому эксперименту получения цепной реакции (январь 1945 г.) помешал демонтаж оборудования, который провели под угрозой приближения советских войск.

Американская программа

В США над ядерной программой, запущенной письмом Л. Силарда, Ю. Вигнера, А. Эйнштейна президенту, работали не только американские физики. Использовались работы немецких физиков-эмигрантов Теллера, Бете, Блоха, Фукса, датчанина Н. Бора. Прорывным моментом проекта стало строительство под руководством Энрико Ферми Лос-Аламосского реактора, позволившего получить оружейный плутоний и уран. Перед этим итальянец, эмигрировавший в США из-за преследования евреев (1939 г.), теоретически доказал замедление нейтронов, разработал уран-графитовую схему реактора, провел практические эксперименты по получению самоподдерживающейся цепной реакции.

Энрико Ферми читает лекцию в Чикагском институте ядерных исследований

Такие масштабные работы, как создание оружия совершенного нового типа, не по силам одному человеку или небольшому коллективу ученых. В американском «Манхеттенском проекте» работало более 100000 человек, из которых 40000 составляли ученые, техники, женщины-вычислители. Тем не менее, американцы считают «отцом бомбы» Роберта Оппенгеймера.

Роберт Оппенгеймер на заседании сенатской комиссии США

В лаборатории Лос-Аламоса Оппенгеймер руководил научной частью проекта, координировал работы ученых, За организацию строительства, секретность, охрану отвечал генерал Л. Гровс, впоследствии — главный инициатор ядерной бомбардировки Японии. К началу работы над ядерным проектом Р. Оппенгеймер был автором ряда научных работ по квантовым переходам, гравитационному коллапсу, расчету свойств мезонов, доказательству теоремы Эренфеста — Оппенгеймера.

ЭТО ИНТЕРЕСНО. Результаты практического применения атомного оружия настолько поразили Р. Оппенгеймера, что он стал активным противником военного использования атома. Высказывания ученого о необходимости сдерживания, ограничения ядерной гонки привели к отстранению Оппенгеймера от секретных программ Соединенных Штатов (1954 г.).

Сырьем для получения урана-235 была урановая руда из конголезского рудника бельгийской компании. Количество руды, вывезенной перед затоплением рудника в США, было ограничено. Использовать технологию разделения разных изотопов урана на центрифуге не удалось. Для получения чистого урана-235, вступающего в реакцию расщепления, были использованы газовая диффузия, электромагнитное разделение, термодиффузия. К запланированному сроку (лето 1945 г.) очищенного урана-235 хватало только для снаряжения одной бомбы, названной «Малышом». Для подрывного устройства «Малыша» применили пушечную схему, при которой критическая масса заряда достигалась соединением двух блоков докритической массы при помощи порохового заряда. В срабатывании пушечной схемы конструкторы не сомневались, поэтому испытания единственной бомбы не проводились. Подобных трудностей не было при производстве плутония-239. Его получали из урана-238, которого было накоплено достаточно. Плутониевые заряды были изготовлены для двух бомб, названных «Штучка» и «Толстяк». Но пушечная схема для плутониевых зарядов была непригодна. Конструкторам пришлось использовать имплозивную схему подрыва, при которой десятки взрывных линз сжимали фрагменты оружейного плутония до критической массы.

Первые испытания, практическое применение ядерного оружия

Первое испытание безоболочечной бомбы «Штучка» (16 июля 1945 г.), получившее шифр «Тринити», американцы провели на полигоне Аламогордо. Наземный взрыв устройства показал мощность, равную подрыву 21 тысячи тонн тротиловой взрывчатки. Для испытательного подрыва была выбрана безжизненная, ненаселенная пустыня Нью-Мексико. Кроме человеческих жертв, несколько ученых опасались возникновения бесконтрольной реакции выгорания кислорода в атмосфере Земли.

Взрыв «Штучки» в проекте «Тринити»

Температура на месте взрыва расплавила кварцевые породы в зеленую стекловидную массу, получившую название «тринитит».
Ободренное успехом, правительство США отдало приказ подготовить ядерные боеприпасы к сбросу на Японию. Урановый и плутониевый заряды «одели» в оболочки авиабомб. При этом «Толстяк», из-за имплозивной конструкции подрыва, по размеру и весу был значительно больше «Малыша».

Макеты «Толстяка» и «Малыша» в современном музее ядерного оружия

Бомбы были оборудованы барометрическими и часовыми взрывателями, обеспечивающими воздушный подрыв заряда на высоте 500-700 метров. На обслуживании ядерного проекта работал отдельный авиационный полк под номером 509 (с 1944 г.). Именно командир этого полка Пол Тиббетс выполнил приказ военного министра (завизированный президентом Трумэном) о бомбардировке Японии.

Экипаж «Энолы Гей». Полковник Пол Тиббетс в центре (с трубкой в зубах)

Ночью 6 августа с американской авиабазы на Марианских островах вылетела группа самолетов в составе основного бомбардировщика B-29 (номер 44-86292, название «Энола Гей»), трех разведчиков, двух самолетов аэрофотосъемки, запасного бомбардировщика. Через 6 часов полета, пролетев около 2500 миль, группа достигла берегов Южной Японии. Высланные вперед разведчики сообщили об отсутствии облачности над Хиросимой, основной целью полета. В 8 утра «Энола Гей», пилотируемая П. Тиббетсом, сбросила урановую бомбу над центром Хиросимы.
В момент бомбардировки в Хиросиме жило до 250 тысяч человек, базировались крупные военные склады, штаб фельдмаршала С. Хаты, командующего обороной Южной Японии. В результате взрыва (мощность оценивается 10–17 килотоннами) от светового излучения, взрывной волны, огненного смерча погибло до 140 тысяч японцев, город выгорел в диаметре 2 километров.

Документальный снимок разрушений в Хиросиме

Не менее ужасающим был взрыв плутониевого заряда над Нагасаки. «Толстяка» на японский порт сбросил «В-29» под командованием майора Ч. Суини. Облачность не дала экипажу точно прицелиться, бомба была сброшена над холмами и промзоной. Поэтому, несмотря на большую мощность (21 килотонна), плутониевый заряд убил «всего» 74 тысячи японцев. Впоследствии в Японии от радиационного заражения умерло не менее 450 тысяч человек. Атомные бомбардировки не принесли немедленной капитуляции Японии, но подтолкнули СССР к объявлению войны и началу Маньчжурской операции. Только после потери Квантунской армии (разбита за 10 дней), полного освобождения Маньчжурии и севера Кореи от японских войск император согласился на капитуляцию (подписана 2 сентября 1945 г.). Но на некоторое время агрессивные военные круги США почувствовали себя монополистом, который может диктовать условия всему миру. Американские штабисты даже разработали планы «упреждающей войны» против СССР. Военные действия по плану «Троян» должны были начаться в 1950 г. Позже план скорректировали на 1957 год, для включения в него стран НАТО. Агрессивные планы остановили только первые испытания советского ядерного оружия.

Советская ядерная программа

До 1941 года советские ученые занимались теорией строения атомного ядра, цепной реакции, радиохимическими исследованиями без выхода на тему ядерного оружия. По ядерной физике проводились всесоюзные конференции, этой тематикой занимались ленинградские Радиевый институт, первый Физтех, харьковский физико-технический институт.
Первым толчком к мыслям о военном применении атомного распада стало прекращение публикаций по физике ядра в научных журналах Германии, Великобритании, США. Немецкий физик Ф. Ланге, эмигрировавший в СССР (1935 г.), в Харьковском УФТИ организовал лабораторию ударных напряжений. Еще в 1940 году Ланге и сотрудники его лаборатории В. Шпинель и В. Маслов подали Наркомату обороны СССР предложение о работах по «урановому боеприпасу», не получившее поддержки руководства. С началом войны объемы ядерных исследований были сокращены до минимума, лаборатории закрывались или эвакуировались.
К концу 1941 года в НКВД появились разведывательные донесения об интенсификации в США и Великобритании секретных разработок по атомной энергии. Советская разведка скопировала стенограмму английского «Комитета M.A.U.D.», из которой было понятно, что британские эксперты определяют реальный срок создания атомной бомбы периодом в 3-4 года. После этого ядерные исследования в СССР были засекречены, перед учеными были поставлены задачи разработки технологий очистки урана, разработке конструкции оружия.
В этой программе были изучены методы бета-спектроскопии ядер, обнаружено ядерное деление под действием космического излучения, в импульсных количествах получен препарат плутония. Полная технология выделения плутония из облученного урана была разработана Радиевым институтом (1946 г., руководитель В. Хлопин). Сотрудники ГИПХ (Н. Хованский, Я. Зильберман) создали технологическую часть для строительства радиохимического завода.
Руководителем советского атомного проекта стал И. В, Курчатов (март 1943 г.). До этого назначения сорокалетний ученый:

• был приглашен академиком А. Иоффе в ЛФТИ (1925 г.);
• начал заниматься атомной физикой, заведует физическим отделом, специальной лабораторией ЛФТИ (1930-1932 гг.);
• участвует в конструировании и запуске ленинградского циклотрона (1932-1937 гг.);
• изучает захват нейтрона протоном, открывает селективное поглощение нейтронов, резонансные явления процесса (в коллективе, 1935-1940 гг.);
• получает ядерные константы для реакции деления урана (1939 г.);
• теоретически доказывает возможность цепной реакции урана и тяжелой воды (1940 г.);
• разрабатывает систему размагничивания корабельных корпусов, внедряет защиту от магнитных мин на Балтийском, Черноморском флоте (1940-1941 гг.).

На первом этапе проекта (1943-1945 гг.) Курчатовская «Лаборатория №2» проводила исследовательские работы, изучала методы получения металлического урана и карбида урана. Для этих работ Курчатов добился демобилизации из армии нужных специалистов. После американских взрывов практические работы резко ускорились.
Были построены экспериментальный реактор (на основе циклотрона, перевезенного из Ленинграда) и рабочий реактор для получения оружейного плутония (декабрь 1946 г.). Для получения изотопов урана использовалась газодиффузионная методика. На их основе в закрытой зоне «Комбинат 817» (Озерск Челябинской области) заработал промышленный реактор (июнь 1948 г.). Комбинат «Маяк» начал производство плутония по ацетатно-осадительной технологии, произвел оружейный плутоний в количестве, необходимом для первого испытания (1949 г.). Одновременно были изобретены запалы для бомб на полоний-бериллиевых источниках.
Правой рукой Курчатова в атомном проекте стал Ю. Харитон. Под его научным руководством был построен и заработал секретный КБ-11 в закрытой зоне («Кремлев», «Арзамас-75», «Арзамас-16», Саров Нижегородской области).

Игорь Васильевич Курчатов и Юлий Борисович Харитон на отдыхе в Семипалатинске

Главный конструктор засекреченного КБ-11 был занят конструированием плутониевого устройства, увеличением мощности, снижением веса бомбы, скопированной с американской схемы (полученной от советских разведчиков). При этом был найден ряд новых решений, позволивших вдвое улучшить исходные параметры американского образца.
Третьей ключевой точкой промышленного изготовления боеприпаса стало сборочное производство, организованное под Заречным (Пензенская область). Объект, проходящий по секретной документации как «Пенза-19», был построен на базе приборостроительного завода №1134. На загородных закрытых территориях, которые в обиходе назывались «Второе производство», «База оборудования» до 2002 года собирались все устройства разработки Сарова и Снежинска («Челябинск-50»).

Макет авиабомбы «РДС-2» в музее Заречного

ЭТО ИНТЕРЕСНО. В Заречном, на базе ПО «Старт», работает один из трех российских музеев ядерного оружия. Два других музея открыты в Сарове и Снежинске (дублер «Арзамаса-16» был построен под Челябинском в 1957 г.).
Испытания «РДС-1» (кодовое название наземного устройства без авиационной оболочки) были проведены на Семипалатинском полигоне в 1949 г. К утру 29 августа устройство было собрано. В 7 утра с пульта руководства была отдана команда на подрыв заряда в 20 килотонн.

Подлинный пульт запуска ядерного устройства на первых испытаниях демонстрируется в музее Сарова

На полигоне (в 170 километрах от областного центра) была построена сорокаметровая стальная вышка, По территории полигона концентрическими окружностями разместили несколько тысяч приборов и датчиков излучения. На десятикилометровом круге были построены военные фортификации, гражданские объекты (жилые дома, бетонные производственные цеха). На позициях разместили технику — танки, самолеты, орудия. В войсковых укрытиях (окопах и блиндажах) были привязаны овцы и козы. На дальнем диаметре разместились вольеры с подопытными животными (кроликами, свиньями, крысами). Все дома, мосты были разрушены или сгорели, так же как грузовики. Ударной волной перевернуло пушки и танки. Уцелели только монолитные каркасы зданий из железобетона.

Следующие этапы советской программы

По наращиванию мощности ядерного заряда СССР перегнал США уже через 7 лет. В конструкции термоядерной бомбы советские физики применили бомбардировку оболочки из урана-238 быстрыми нейтронами. Номинальная мощность трехоболочечного заряда могла составить полторы мегатонны. Но для испытаний изготовили заряд с одной оболочкой. Тем не менее, взрыв над полигоном «Сухой Нос» (Новая Земля, октябрь 1961 г.) зафиксировал мощность 58,6 килотонны.

Макет рекордной «Царь-бомбы» в натуральную величину

Раньше об этом испытании было известно только из официальных сообщений. Теперь вы можете посмотреть видео на основе архивных киносъемок, который «Росатом» рассекретил к 75-летнему юбилею создания атомной отрасли.

Бомба спускалась на 5 парашютах, чтобы бомбардировщик успел улететь до срабатывания заряда (через 188 секунд) на безопасное расстояние. При взрыве зафиксирован огненный шар (до 5 километров в диаметре), грибовидное облако, поднявшееся на 67 км (с шириной 95 км). Сейсмологи зарегистрировали пятибалльное землетрясение, ударная волна обогнула Землю трижды.

ЭТО ИНТЕРЕСНО. Для сброса рекордного ядерного боеприпаса серийный бомбардировщик Ту-95В был модернизирован. Но машина вышла трудноуправляемой, со слишком большим взлетным весом. В серию модернизированная модель не пошла. Для новых военных доктрин использовались тактические и стратегические ракеты.

Совершенствование ядерного оружия и гонка вооружений

Реальные примеры создания ядерного оружия заставили технически развитые страны Европы, Азии запустить собственные атомные программы. До нынешнего времени ядерные испытания провели:

• Великобритания (1952 г., 25 килотонн);
• Франция (1960 г., 60 килотонн);
• Китай (1964 г., 22 килотонны);
• Индия (1974 г.,12 килотонн);
• Пакистан (1998 г., 9 килотонн);
• КНДР (2006 г. 2 килотонны).

Следующим типом ядерного оружия стала нейтронная бомба.

Принципиальная схема нейтронной бомбы

В основе нейтронного устройства используется маломощный термоядерный заряд. При взрыве нейтронный выброс опережает ударную волну, увеличивая радиус поражения и действуя избирательно. При взрыве нет радиационной опасности, нейтронный поток быстро рассеивается. Нейтронные заряды (включая артиллерийские) предназначены для поражения войск и населения, не разрушают технику, инфраструктурные объекты.

Топ интересных фактов

Из интересных фактов процесса изобретения и совершенствования атомного оружия можно выделить такие:

1. Несмотря на высший уровень секретности, чертежи и технологии оружия неоднократно похищали. По соблюдению секретности на первом месте стоит Израиль. О том, что Израиль владеет ядерным оружием есть только предположения.
2. Сложность процесса расчета имплозивной схемы подрыва плутониевой бомбы стала мощным толчком к развитию кибернетики. Идея использования для расчета электронных устройств подтолкнула изобретение компьютеров.
3. Самое большое количество боеголовок установлено в стационарные баллистические ракеты наземного базирования. Но опаснее всего разделяющиеся боеголовки подводных ракет, которые можно запустить от морских побережий Европы, Америки с минимальным подлетным временем.

Эволюция средств доставки

Дальнейшая эволюция ядерного оружия шла по линии совершенствования средств доставки. Подлетное время высотных стратегических бомбардировщиков исчислялось часами полета. К тому же они быстро стали доступными высотным перехватчикам и зенитным ракетам.
Советские оружейники оказались и от ядерного артиллерийского снаряда.

Макет тяжёлого снаряда, из экспозиции ядерного вооружения на выставке в Манеже

Тактический снаряд не был принят на вооружение из-за большой опасности несанкционированного применения. Метод запуска из «черного чемоданчика» высших инстанций (верховного главнокомандующего) работает и поныне.
Основными средствами доставки ядерных боеголовок стали наземные и подводные баллистические ракеты

Макеты боеголовок баллистической и подводной ракет

В результате эволюции средств доставки ядерными боеголовками современные армии оснащают:

• баллистические межконтинентальные ракеты;
• зенитные ракеты;
• наземные и морские «крылатые» ракеты;
• ракеты подводного пуска (с разделяющимися боеприпасами).

Опасности ядерного вооружения

По приблизительным подсчетам к 1987 году в мире накопилось до 63000 ядерных боезарядов. С пикового значения это количество снижалось, сейчас оценивается в пределах 14000–16000 единиц (без учета тактических вооружений). После распада СССР Украина, Беларусь, Казахстан отказались от ядерного статуса (боеголовки вывезены в Россию в 1996 г.). Договор ДНЯО (о нераспространении ядерного оружия) подписали все ядерные государства, кроме Пакистана, Индии, Израиля (предположительно владеет ядерным вооружением). КНДР вышла из ДНЯО накануне собственных испытаний.
Учитывая, что подлетное время позволяет засечь время старта ракет (наземных и подводных) и запустить собственные в ответ, теория первого безнаказанного удара отошла к нереальным стратегиям. Любой ядерный конфликт может закончиться полноценной войной. По прогнозам экспертов, подрыв нескольких тысяч боеголовок уничтожит человечество. Теория «ядерного сдерживания» пока работает. Но было уже немало кризисных ситуаций, в которых атомная война могла начаться случайно, вплоть до сбоя радиолокационных станций.
ЭТО ИНТЕРЕСНО. Разборка устаревших атомных зарядов не менее опасна, чем сборка. Так, в одном из цехов Заречного при разборке списанных боеприпасов произошло самовозгорание урана (2003 г.). От горения уран не взрывается, но крупный пожар может привести в действие взрыватели исправных боеголовок на утилизационных складах.
Здравомыслящие политики, ученые, военные эксперты понимают, что ракеты с ядерными боеголовками потеряли свое значение, как оружие «первого удара». Но заявления о возможности применения ядерного оружия по-прежнему звучат от лидеров авторитарных государств, таких как КНДР. Опасность «ядерной зимы» продолжает угрожать миру.

Водородная против атомной. Что нужно знать о ядерном оружии

Северная Корея угрожает США испытаниями сверхмощной водородной бомбы в Тихом океане. Япония, которая может пострадать из-за испытаний, назвала планы КНДР абсолютно неприемлемыми. Президенты Дональд Трамп и Ким Чен Ын ругаются в интервью и говорят об открытом военном конфликте. Для тех, кто не разбирается в ядерном оружии, но хочет быть в теме, «Футурист» составил путеводитель.

Как работает ядерное оружие?

Как и в обычной динамитной шашке, в ядерной бомбе используется энергия. Только высвобождается она не в ходе примитивной химической реакции, а в сложных ядерных процессах. Существует два основных способа выделения ядерной энергии из атома. В ядерном делении ядро ​​атома распадается на два меньших фрагмента с нейтроном. Ядерный синтез – процесс, с помощью которого Солнце вырабатывает энергию – включает объединение двух меньших атомов с образованием более крупного. В любом процессе, делении или слиянии выделяются большие количества тепловой энергии и излучения. В зависимости от того, используется деление ядер или их синтез, бомбы делятся на ядерные (атомные) и термоядерные.

А можно поподробнее про ядерное деление?

Взрыв атомной бомбы над Хиросимой (1945 г)

Как вы помните, атом состоит из трех типов субатомных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Центр атома, называемый ядром, состоит из протонов и нейтронов. Протоны положительно заряжены, электроны – отрицательно, а нейтроны вообще не имеют заряда. Отношение протон-электрон всегда один к одному, поэтому атом в целом имеет нейтральный заряд. Например, атом углерода имеет шесть протонов и шесть электронов. Частицы удерживаются вместе фундаментальной силой – сильным ядерным взаимодействием.

Свойства атома могут значительно меняться в зависимости от того, сколько различных частиц в нем содержится. Если изменить количество протонов, у вас будет уже другой химический элемент. Если же изменить количество нейтронов, вы получите изотоп того же элемента, что у вас в руках. Например, углерод имеет три изотопа: 1) углерод-12 (шесть протонов + шесть нейтронов), стабильную и часто встречающуюся форму элемента, 2) углерод-13 (шесть протонов + семь нейтронов), который является стабильным, но редким и 3) углерод-14 (шесть протонов + восемь нейтронов), который является редким и неустойчивым (или радиоактивным).

Большинство атомных ядер стабильны, но некоторые из них неустойчивы (радиоактивны). Эти ядра спонтанно излучают частицы, которые ученые называют радиацией. Этот процесс называется радиоактивным распадом. Существует три типа распада:

Альфа-распад: ядро ​​выбрасывает альфа-частицу – два протона и два нейтрона, связанных вместе. Бета-распад: нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино. Выброшенный электрон является бета-частицей. Спонтанное деление: ядро распадается на несколько частей и выбрасывает нейтроны, а также излучает импульс электромагнитной энергии – гамма-луч. Именно последний тип распада используется в ядерной бомбе. Свободные нейтроны, выброшенные в результате деления, начинают цепную реакцию, которая высвобождает колоссальное количество энергии.

Из чего делают ядерные бомбы?

Их могут делать из урана-235 и плутония-239. Уран в природе встречается в виде смеси трех изотопов: 238 U (99,2745 % природного урана), 235 U (0,72 %) и 234 U (0,0055 %). Наиболее распространенный 238 U не поддерживает цепную реакцию: на это способен лишь 235 U. Чтобы достичь максимальной мощности взрыва, необходимо, чтобы содержание 235 U в «начинке» бомбы составляло не менее 80%. Поэтому уран приходится искусственно обогащать. Для этого смесь урановых изотопов разделяют на две части так, чтобы в одной из них оказалось больше 235 U.

Обычно при разделении изотопов остается много обедненного урана, не способного вступить в цепную реакцию – но есть способ заставить его это сделать. Дело в том, что плутоний-239 в природе не встречается. Зато его можно получить, бомбардируя нейтронами 238 U.

Как измеряется их мощность?

​Мощность ядерного и термоядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола, которое нужно взорвать для получения аналогичного результата. Она измеряется в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Мощность сверхмалых ядерных боеприпасов составляет менее 1 кт, в то время как сверхмощные бомбы дают более 1 Мт.

Мощность советской «Царь-бомбы» составляла по разным данным от 57 до 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте, мощность термоядерной бомбы, которую в начале сентября испытала КНДР, составила около 100 килотонн.

Кто создал ядерное оружие?

Американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс

В 1930-х годах итальянский физик Энрико Ферми продемонстрировал, что элементы, подвергшиеся бомбардировке нейтронами, могут быть преобразованы в новые элементы. Результатом этой работы стало обнаружение медленных нейтронов, а также открытие новых элементов, не представленных на периодической таблице. Вскоре после открытия Ферми немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман бомбардировали уран нейтронами, в результате чего образовался радиоактивный изотоп бария. Они пришли к выводу, что низкоскоростные нейтроны заставляют ядро ​​урана разрываться на две более мелкие части.

Эта работа взбудоражила умы всего мира. В Принстонском университете Нильс Бор работал с Джоном Уилером для разработки гипотетической модели процесса деления. Они предположили, что уран-235 подвергается делению. Примерно в то же время другие ученые обнаружили, что процесс деления привел к образованию еще большего количества нейтронов. Это побудило Бора и Уилера задать важный вопрос: могли ли свободные нейтроны, созданные в результате деления, начать цепную реакцию, которая высвободила бы огромное количество энергии? Если это так, то можно создать оружие невообразимой силы. Их предположения подтвердил французский физик Фредерик Жолио-Кюри. Его заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия.

Над созданием атомного оружия трудились физики Германии, Англии, США, Японии. Перед началом Второй мировой войны Альберт Эйнштейн написал президенту США Франклину Рузвельту о том, что нацистская Германия планирует очистить уран-235 и создать атомную бомбу. Сейчас выяснилось, что Германия была далека от проведения цепной реакции: они работали над «грязной», сильно радиоактивной бомбой. Как бы то ни было, правительство США бросило все силы на создание атомной бомбы в кратчайшие сроки. Был запущен «Манхэттенский проект», которым руководили американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс. В нем участвовали крупные ученые, эмигрировавшие из Европы. К лету 1945 года было создано атомное оружие, основанное на двух видах делящегося материала — урана-235 и плутония-239. Одну бомбу, плутониевую «Штучку», взорвали на испытаниях, а еще две, уранового «Малыша» и плутониевого «Толстяка» сбросили на японские города Хиросиму и Нагасаки.

Как работает термоядерная бомба и кто ее изобрел?

Термоядерная бомба основана на реакции ядерного синтеза. В отличие от ядерного деления, которое может проходить как самопроизвольно, так и вынужденно, ядерный синтез невозможен без подвода внешней энергии. Атомные ядра заряжены положительно — поэтому они отталкиваются друг от друга. Эта ситуация называется кулоновским барьером. Чтобы преодолеть отталкивание, необходимо разогнать эти частицы до сумасшедших скоростей. Это можно осуществить при очень высокой температуре — порядка нескольких миллионов кельвинов (отсюда и название). Термоядерные реакции бывают трех видов: самоподдерживающиеся (проходят в недрах звезд), управляемые и неуправляемые или взрывные – они используются в водородных бомбах.

Статья по теме

Идею бомбы с термоядерным синтезом, инициируемым атомным зарядом, предложил Энрико Ферми своему коллеге Эдварду Теллеру еще в 1941 году, в самом начале Манхэттенского проекта. Однако тогда эта идея оказалась не востребована. Разработки Теллера усовершенствовал Станислав Улам, сделав идею термоядерной бомбы осуществимой на практике. В 1952 году на атолле Эниветок в ходе операции Ivy Mike испытали первое термоядерное взрывное устройство. Однако это был лабораторный образец, непригодный в боевых действиях. Год спустя Советский Союз взорвал первую в мире термоядерную бомбу, собранную по конструкции физиков Андрея Сахарова и Юлия Харитона. Устройство напоминало слоёный пирог, поэтому грозное оружие прозвали «Слойкой». В ходе дальнейших разработок на свет появилась самая мощная бомба на Земле, «Царь-бомба» или «Кузькина мать». В октябре 1961 года ее испытали на архипелаге Новая Земля.

Из чего делают термоядерные бомбы?

Если вы думали, что водородные и термоядерные бомбы — это разные вещи, вы ошибались. Эти слова синонимичны. Именно водород (а точнее, его изотопы — дейтерий и тритий) требуется для проведения термоядерной реакции. Однако есть сложность: чтобы взорвать водородную бомбу, необходимо сначала в ходе обычного ядерного взрыва получить высокую температуру — лишь тогда атомные ядра начнут реагировать. Поэтому в случае с термоядерной бомбой большую роль играет конструкция.

Широко известны две схемы. Первая — сахаровская «слойка». В центре располагался ядерный детонатор, который был окружен слоями дейтерида лития в смеси с тритием, которые перемежались со слоями обогащенного урана. Такая конструкция позволяла достичь мощности в пределах 1 Мт. Вторая — американская схема Теллера — Улама, где ядерная бомба и изотопы водорода располагались раздельно. Выглядело это так: снизу — емкость со смесью жидких дейтерия и трития, по центру которой располагалась «свеча зажигания» — плутониевый стержень, а сверху — обычный ядерный заряд, и все это в оболочке из тяжелого металла (например, обедненного урана). Быстрые нейтроны, образовавшиеся при взрыве, вызывают в урановой оболочке реакции деления атомов и добавляют энергию в общую энергию взрыва. Надстраивание дополнительных слоев дейтерида лития урана-238 позволяет создавать снаряды неограниченной мощности. В 1953 году советский физик Виктор Давиденко случайно повторил идею Теллера — Улама, и на ее основе Сахаров придумал многоступенчатую схему, которая позволила создавать оружие небывалых мощностей. Именно по такой схеме работала «Кузькина мать».

Какие еще бомбы бывают?

Еще бывают нейтронные, но это вообще страшно. По сути, нейтронная бомба — это маломощная термоядерная бомба, 80% энергии взрыва которой составляет радиация (нейтронное излучение). Это выглядит как обычный ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок с изотопом бериллия — источником нейтронов. При взрыве ядерного заряда запускается термоядерная реакция. Этот вид оружия разрабатывал американский физик Сэмюэль Коэн. Считалось, что нейтронное оружие уничтожает все живое даже в укрытиях, однако дальность поражения такого оружия невелика, так как атмосфера рассеивает потоки быстрых нейтронов, и ударная волна на больших расстояниях оказывается сильнее.

А как же кобальтовая бомба?

Нет, сынок, это фантастика. Официально кобальтовых бомб нет ни у одной страны. Теоретически это термоядерная бомба с оболочкой из кобальта, которая обеспечивает сильное радиоактивное заражение местности даже при сравнительно слабом ядерном взрыве. 510 тонн кобальта способны заразить всю поверхность Земли и уничтожить все живое на планете. Физик Лео Силард, описавший эту гипотетическую конструкцию в 1950 году, назвал ее «Машиной судного дня».

Что круче: ядерная бомба или термоядерная?

Натурный макет «Царь-бомбы»

Водородная бомба является гораздо более продвинутой и технологичной, чем атомная. Ее мощность взрыва намного превосходит атомную и ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов. При термоядерной реакции на каждый нуклон (так называются составляющие ядра, протоны и нейтроны) выделяется намного больше энергии, чем при ядерной реакции. К примеру, при делении ядра урана на один нуклон приходится 0,9 МэВ (мегаэлектронвольт), а при синтезе ядра гелия из ядер водорода выделяется энергия, равная 6 МэВ.

Как бомбы доставляют до цели?

Статья по теме

Поначалу их сбрасывали с самолетов, однако средства противовоздушной обороны постоянно совершенствовались, и доставлять ядерное оружие таким образом оказалось неразумным. С ростом производства ракетной техники все права на доставку ядерного оружия перешли к баллистическим и крылатым ракетам различного базирования. Поэтому под бомбой теперь подразумевается не бомба, а боеголовка.

Есть мнение, что северокорейская водородная бомба слишком большая, чтобы ее можно было установить на ракете — поэтому, если КНДР решит воплотить угрозу в жизнь, ее повезут на корабле к месту взрыва.

Каковы последствия ядерной войны?

Хиросима и Нагасаки — это лишь малая часть возможного апокалипсиса. ​Например, известна гипотеза «ядерной зимы», которую выдвигали американский астрофизик Карл Саган и советский геофизик Георгий Голицын. Предполагается, что при взрыве нескольких ядерных боезарядов (не в пустыне или воде, а в населенных пунктах) возникнет множество пожаров, и в атмосферу выплеснется большое количество дыма и сажи, что приведет к глобальному похолоданию. Гипотезу критикуют, сравнивая эффект с вулканической активностью, которая оказывает незначительный эффект на климат. Кроме того, некоторые ученые отмечают, что скорее наступит глобальное потепление,чем похолодание — впрочем, обе стороны надеются, что мы этого никогда не узнаем.

Разрешено ли использовать ядерное оружие?

После гонки вооружений в XX веке страны одумались и решили ограничить использование ядерного оружия. ООН были приняты договоры о нераспространении ядерного оружия и запрещении ядерных испытаний (последний не был подписан молодыми ядерными державами Индией, Пакистаном, и КНДР). В июле 2017 года был принят новый договор о запрещении ядерного оружия.

«Каждое государство-участник обязуется никогда и ни при каких обстоятельствах не разрабатывать, не испытывать, не производить, не изготавливать, не приобретать иным образом, не иметь во владении и не накапливать ядерное оружие или другие ядерные взрывные устройства,» — гласит первая статья договора.

Однако документ не вступит в силу до тех пор, пока его не ратифицируют 50 государств.

Ядерное оружие

Ядерный гриб от атомной бомбы мощностью 23 кт. на испытаниях (Невада, 1953 год).

Я́дерное ору́жие — оружие массового поражения, действие которого основано на поражающих факторах [1] [2] , ядерная война с эквивалентом в 100 ядерных взрывов размера бомбардировки Хиросимы может привести к десяткам миллионов жертв из-за долгосрочных изменений климата планеты (ядерная зима), не учитывая прямых жертв взрывов.

Содержание

Принцип действия [ ]

Действие ядерного оружия основано на использовании энергии взрыва ядерного взрывного устройства, высвобождающейся в результате неуправляемой лавинообразно протекающей цепной реакции деления тяжёлых ядер и/или реакции термоядерного синтеза.

Ядерные взрывные устройства [ ]

Существует ряд веществ, способных привести к цепной реакции деления. В ядерном оружии используются уран-235 или плутоний-239. Уран в природе встречается в виде смеси трёх изотопов: 238 U (99,2745 % природного урана), 235 U (0,72 %) и 234 U (0,0055 %). Цепную ядерную реакцию поддерживает только изотоп 235 U. Для обеспечения максимальной энергоёмкости уранового взрывного устройства (урановой ядерной бомбы) содержание 235 U в нём должно быть не менее 80 %. Поэтому при производстве оружейного урана для повышения доли 235 U выполняют обогащение урана. Обычно в ядерном оружии используют 235 U с обогащением выше 90 %, либо 239 Pu с обогащением 94 %. Также были созданы экспериментальные ядерные заряды на базе 233 U, но 233 U не нашёл применения в ядерном оружии, несмотря на меньшую критическую массу урана-233 по сравнению с ураном-235, из-за примеси 232 U, продукты распада которого создают жёсткое проникающее излучение для персонала, обслуживающего такое ядерное оружие.

Альтернативой процессу обогащения урана служит создание плутониевых ядерных взрывных устройств на основе изотопа плутоний-239 в качестве основного ядерного взрывчатого вещества. Плутоний не встречается в природе, и этот элемент получают искусственно, облучая нейтронами 238 U. Технологически такое облучение осуществляют в ядерных реакторах. После облучения уран с полученным плутонием отправляют на радиохимический завод, где химическим способом извлекают наработанный плутоний. Регулируя параметры облучения в реакторе, добиваются преимущественной наработки нужного изотопа плутония.

Термоядерные взрывные устройства [ ]

В термоядерном взрывном устройстве высвобождение энергии происходит в процессе сверхбыстрой (взрывной) реакции термоядерного синтеза дейтерия и трития в более тяжёлые элементы. При этом в реакции термоядерного синтеза заключён основной источник энергии взрыва. Основное рабочее вещество большинства современных термоядерных взрывных устройств — дейтерид лития. Подрыв основного боевого заряда — заряда дейтерида лития — выполняется маломощным встроенным ядерным взрывным устройством, выполняющим функцию детонатора (при взрыве ядерного взрывного устройства-детонатора выделяется энергия, более чем достаточная для запуска взрывной термоядерной реакции). Реакции термоядерного синтеза — намного более эффективный источник энергии, и, кроме того, возможно конструктивным усовершенствованием делать термоядерное взрывное устройство сколь угодно мощным, то есть отсутствуют принципиальные физические ограничения мощности термоядерного взрывного устройства.

Ядерные взрывные устройства с усилением (бустингом) [ ]

Особый подкласс ядерных взрывных устройств (деления) — ядерные устройства с усилением (бустингом). Ядерное оружие с усилением — это заряд деления, мощность взрыва которого увеличивается за счет небольшого количества термоядерных реакций, но это не термоядерная бомба. В усиленном заряде деления нейтроны, образующиеся в результате реакций синтеза, служат в первую очередь для повышения эффективности заряда деления. Существует два типа зарядов деления с усилением (бустированием): с внутренним бустированием (или бустированием ядра), в котором смесь дейтерия и трития впрыскивается в центральную часть ядра заряда, и с внешним бустированием (или бустированием тампера), в котором концентрические оболочки из дейтерида лития 6 и обедненного урана (тампера) наслаиваются снаружи основного заряда деления. Внешний метод бустирования использовался в советской экспериментальной ядерной бомбе РДС-6с («Слойке»), первом частично термоядерном одноступенчатом оружии, и позже, в созданном на его основе, в единственном экземпляре, и испытанном бестритиевом заряде РДС-27. Однако, в дальнейшем оказалось, что такая схема зарядов тупиковая, быстро устарела и больше не использовалась, из-за целого ряда присущих ей недостатков.

Основное физическое отличие ядерного взрывного устройства с термоядерным усилением от термоядерного взрывного устройства в том, что большая часть от общего выделения энергии в таком ядерном взрывном устройстве с усилением приходится на основной заряд делящегося вещества (на реакции деления).

Общей особенностью ядерных взрывных устройств с усилением — является намного большая (на десятки процентов) мощность, чем у ядерного взрывного устройства без такового, за счет большего коэффициента использования делящегося вещества.

Другие типы [ ]

Другие типы ядерного оружия:

• Нейтронная бомба — основное поражающее действие которой основано на нейтронном излучении, поражающим живую силу противника, например, защищенную бронёй танка.
• Также теоретически возможно, но не известно о практическом использовании, создание радиологических бомб (грязных бомб), в которых под действием быстрых нейтронов термоядерного синтеза образуются в большом количестве радиоактивные изотопы кобальта, цинка, тантала и др., которые могут на достаточно длительное время заражать значительную территорию противника, см. кобальтовая бомба.

Виды ядерных взрывов [ ]

Ядерные взрывы могут быть следующих видов [3] :

• воздушный — в тропосфере;
• высотный — в верхних слоях атмосферы и в ближнем околопланетном космосе;
• космический — в дальнем околопланетном космосе и далее;
• наземный взрыв — у самой земли;
• подземный взрыв (под поверхностью земли);
• надводный (у самой поверхности воды);
• подводный (под водой).

Поражающие факторы [ ]

Соотношение мощности воздействия различных поражающих факторов зависит от конкретной физики ядерного взрыва. Например, для термоядерного взрыва характерны более сильные, чем у так называемого атомного взрыва, световое излучение, гамма-лучевой компонент проникающей радиации, но значительно более слабые корпускулярный компонент проникающей радиации и радиоактивное заражение местности.

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, которые зачастую смертельны для человека, испытывают мощное психологическое воздействие от ужасающей картины взрыва и разрушений. Электромагнитный импульс (ЭМИ) непосредственного влияния на живые организмы не оказывает, но может нарушить работу электронной аппаратуры (ламповая электроника и фотонная аппаратура сравнительно нечувствительны к воздействию ЭМИ).

Классификация ядерных боеприпасов [ ]

Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории:

• ядерные («атомные») — однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжёлых ядер (урана-235 или плутония-239) с образованием более лёгких элементов;
• ядерные («атомные») — однофазные или одноступенчатые взрывные устройства с термоядерным усилением (бустингом), которые подразделяются на устройства с внутренним бустированием, и на устройства с внешним бустированием.
• термоядерные («водородные») — двухфазные или двухступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжёлых ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса.
• термоядерные («водородные») — трехфазные или трехступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются три физических процесса, локализованных в различных областях пространства. В отдельную категорию следует выделить трехступенчатое термоядерное оружие, используемое для создания термоядерных взрывных устройств сверхбольшой мощности (мощностью от нескольких, предположительно, от 2,5—5 мегатонн до десятков мегатонн. Связано это с тем, что 1 ступень деления не может обеспечить достаточное количество энергии рентгеновского излучения, которое необходимо для обеспечения взрыва «больших» термоядерных ступеней. В трехступенчатых устройствах 1 ступень деления (с мощностью взрыва до десятков килотонн), используется для радиационной имплозии 2 («небольшой») термоядерной ступени, (с мощностью взрыва в несколько сотен килотонн), и уже излучение этой 2 термоядерной ступени (вместе с излучением 1 ступени) используется для радиационной имплозии 3 («большой») термоядерной ступени, с мощностью взрыва от 2,5—5 мегатонн до многих десятков мегатонн. Примером трехступенчатого оружия созданного в СССР являлась так называемая «Царь-бомба» (АН-602), в которой 2 небольшие 1 ступени деления (с мощностью взрыва до десятков килотонн), использовались для радиационной имплозии 2 («небольших») термоядерных 2 ступеней, (с мощностью взрыва по 750 килотонн), и уже излучение этих 2 термоядерных ступеней (вместе с излучением 1 ступеней) использовалось для радиационной имплозии 3 («большой») термоядерной ступени, (с мощностью взрыва от 50 мегатонн до 100 мегатонн). В «Царь-бомбе» (АН-602) две первые и две вторые ступени размещались симметрично с 2 сторон от третьей («большой») термоядерной ступени, по так называемой «бифилярной» схеме.

По этому же принципу, который использовали для создания трехфазных или трехступенчатых взрывных устройств, возможно создание термоядерного оружия с еще большим числом ступеней, например, 4 и более ступеней, с мощностью в сотни и тысячи мегатонн (гигатонны), но по целому ряду причин, никакой практической необходимости в этом нет.

Реакция термоядерного синтеза, как правило, развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов. Только ранние ядерные устройства в 1940-х годах, немногочисленные бомбы пушечной сборки в 1950-х, некоторые ядерные артиллерийские снаряды, а также, возможно, изделия слаборазвитых в плане ядерных технологий государств (ЮАР, Пакистан, КНДР) не используют термоядерный синтез в качестве усилителя мощности ядерного взрыва или главного источника энергии взрыва.

Вторая ступень любого термоядерного взрывного устройства может быть оснащена тампером — отражателем нейтронов. Тампер изготовляется из 238 U, который эффективно делится от быстрых нейтронов реакции синтеза. Так достигается многократное увеличение общей мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных осадков. После знаменитой книги «Ярче тысячи солнц», написанной Р. Юнгом в 1958 году по «горячим следам» Манхэттенского проекта, такого рода «грязные» термоядерные боеприпасы довольно часто (с подачи Р. Юнга) принято называть FFF (fusion-fission-fusion) или трёхфазными. Однако этот термин не вполне корректен, и его не стоит использовать. Почти все «FFF» относятся к двухфазным и различаются только материалом тампера, который в «чистом» боеприпасе может быть выполнен из свинца, вольфрама и т. д. , а в «грязном» из 238 U. По сведениям из расследования шпионских скандалов, тампер в современных малогабаритных и мощных боеприпасах изготовляется из 235 U, который эффективно делится от любых (быстрых и медленных) нейтронов реакции синтеза, и позволят значительно увеличить мощность взрыва такого боеприпаса, по сравнению с тампером из 238 U. Также тампер 2 ступени может быть изготовлен, кроме 238 U, или из обогащенного урана с различной степенью обогащения 235 U, или из 239 Pu, и различных комбинаций указанных выше материалов.

Исключением являются устройства типа «Слойки» Сахарова, которые следует отнести к однофазным с бустированием, хотя они имеют слоистую структуру взрывного заряда (ядро из плутония — слой дейтерида лития-6 — слой урана-238). В США такое устройство получило название «Alarm Clock» («Часы с будильником»). Схема последовательного чередования реакций деления и синтеза реализована в двухфазных боеприпасах, в которых можно насчитать до 6 слоёв при весьма «умеренной» мощности. Примером служит относительно современная ракетная боеголовка W88, в которой первая секция (primary) содержит два слоя, вторая секция (secondary) имеет три слоя, и ещё одним слоем является общая для двух секций оболочка из урана-238 (см. рисунок).

Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие — двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50—75 % энергии получается за счёт термоядерного синтеза. Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны, то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход нейтронов при взрывах однофазных ядерных взрывных устройств сравнимой мощности. За счёт этого достигается существенно больший вес таких поражающих факторов, как нейтронное излучение и наведённая радиоактивность (до 30 % от общего энерговыхода), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танковых войск и живой силы. Существуют мифические представления о том, что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола, которое нужно взорвать для получения той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт) (1 кт = 1000 т, 1 Мт = 1 000 000 т). Тротиловый эквивалент условен: во-первых, распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса, и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва. Во-вторых, просто невозможно добиться полного сгорания соответствующего количества химического взрывчатого вещества.

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

• сверхмалые — менее 1 кт;
• малые (1—10 кт);
• средние (10 — 100 кт);
• крупные (большой мощности) — от 100 кт до 1 Мт;
• сверхкрупные (сверхбольшой мощности) — свыше 1 Мт.

Варианты детонации ядерных боеприпасов [ ]

Существуют две основные схемы детонации: пушечная, иначе называемая баллистической, и имплозивная. Отметим, что практически во всех современных «зарядах» используются оба принципа в их комбинации. «Пушечная» схема представляет собой метод набора надкритической массы делящегося вещества сборки (либо других вариантов управления, например «глушения» аварийного) путём введения в неё различных регулировочных элементов (как в абсолютно любом реакторе). Имплозивная схема — это метод достижения и превышения критической массы заряда делящегося вещества посредством сжатия заряда делящегося вещества ударными волнами взрывов неядерных взрывных зарядов, направленными на его центр.

Пушечная схема [ ]

Боеприпас пушечной схемы. 1 — пороховой заряд, 2 — орудийный ствол, 3 — урановый снаряд, 4 — урановая мишень

Возможность преждевременного развития цепной реакции до полного соединения блоков.

«Пушечная схема» использовалась в некоторых моделях ядерных боеприпасах первого поколения. Суть пушечной схемы заключается в выстреливании зарядом пороха одного блока делящегося материала докритической массы («пулей») в другой — неподвижный («мишень»). Блоки рассчитаны так, что при соединении с некоторой расчётной скоростью их общая масса становится надкритической, массивная оболочка заряда обеспечивает выделение значительной энергии (десятки килотонн Т. Э.) раньше, чем блоки испарятся. Конструкция заряда также обеспечивала предотвращение испарения «снаряда и мишени» до момента развития необходимой скорости, также в ней были приняты меры по снижению этой скорости с 800 м/с до 200—300 м/с, что позволило значительно облегчить конструкцию. Также были приняты специальные меры по предотвращению разрушения «снаряда» в момент «выстрела», так как перегрузки при его разгоне по столь короткому «стволу» были значительными.

Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет на два порядка более высокий нейтронный фон, что резко повышает вероятность преждевременного развития цепной реакции до соединения блоков, приводя к неполному выходу энергии — т. н. «шипучке», (англ. fizzle ). В случае использовании плутония в боеприпасах пушечной схемы требуемая скорость соединения частей заряда была технически недостижимой. Кроме того, уран лучше, чем плутоний выдерживает механические перегрузки. Поэтому плутониевые бомбы используют имплозивную схему подрыва, которая технически значительно более сложна и требует большого объёма инженерных расчётов.

Устройство боеприпаса L-11 «Little Boy»: 1 — броневая плита, 2 — электрозапалы Марк-15, 3 — казённая часть орудийного ствола с заглушкой, 4 — мешочки с Имплозивная схема [ ]

Принцип действия имплозивной схемы подрыва — по периметру делящегося вещества взрываются заряды конвенционального ВВ, которые создают взрывную волну, «сжимающую» вещество в центре и инициирующую цепную реакцию.

Имплозивная схема детонации использует обжатие делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом химических взрывных зарядов. Для фокусировки ударной волны используются так называемые взрывные линзы. Подрыв производится одновременно во многих точках с высокой точностью. Это достигается при помощи детонационной разводки: от одного взрывателя по поверхности сферы расходится сеть канавок, заполненных взрывчатым веществом. Форма сети и её топология подбираются таким образом, чтобы в конечных точках взрывная волна через отверстия в сфере достигала центров взрывных линз одновременно (на первых зарядах каждая линза подрывалась собственным детонатором, для чего управляющее устройство должно было подать на все синхронный импульс). Формирование сходящейся ударной волны обеспечивалось использованием взрывных линз из «быстрой» и «медленной» взрывчаток — ТАТВ (триаминотринитробензол) и боратола (смесь тринитротолуола с нитратом бария), и некоторыми добавками (см. анимацию). Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее сложных и трудоёмких задач. Для её решения потребовалась выполнить гигантский объём сложных вычислений по гидро- и газодинамике. По такой схеме было исполнено первое ядерное взрывное устройство «Gadget» (англ. gadget — приспособление), взорванное на башне с целью проверки на практике работы имплозивной схемы в ходе испытаний «Trinity» («Троица») 16 июля 1945 года на полигоне неподалёку от местечка Аламогордо в штате Нью-Мексико. Вторая из применённых атомных авиабомб — «Толстяк» («Fat Man»), — сброшенная на Нагасаки 9 августа 1945 года, была исполнена по такой же схеме. Фактически, «Gadget» был лишённым внешней оболочки прототипом «Толстяка». В этой атомной бомбе в качестве нейтронного инициатора был использован так называемый «ёжик» (англ. urchin ) (технические подробности см. в статье «Толстяк»). Впоследствии эта схема была признана малоэффективной, и неуправляемый тип нейтронного инициирования почти не применялся в дальнейшем.

Бустеризация ядерного взрыва [ ]

Так называемая бустеризация ядерного взрыва дейтериево-тритиевой смесью была задумана американскими ядерщиками ещё в 1947-49 годах. Но применение этой схемы стало возможным только в 50-х годах. Так, ядерная бомба Orange Herald мощностью в 720 кт из 17 кг 235 U, была испытана британскими специалистами 31 мая 1957 года и имела в центре сборки гидриды лития-6, но с дейтерием (дейтерид лития) и тритием (тритид лития) (LiD/LiT).

В современных ядерных боеприпасах (на основе реакции деления) в центре полой сборки обычно размещается (закачивается перед детонацией) небольшое количество (граммы (порядка 3-6 грамм)) термоядерного топлива (дейтерия и трития) в виде газа (из-за распада трития его в ядерных боеприпасах надо обновлять раз в несколько лет).

Этот дейтериево-тритиевый газ при ядерном взрыве неизбежно нагревается, сжимается ещё в самом начале процесса деления до такого состояния, что в нём начинается мизерная по объёму термоядерная реакция синтеза, которая даёт незначительный прирост общего выхода энергии — для примера: 5 граммов такого газа в ходе реакции синтеза дают прирост лишь в 1,73 % от общей мощности взрыва в 24 кт для небольшой ядерной бомбы из 4,5 кг плутония. Но нейтроны при бустеризации позволяют полностью прореагировать в реакции деления 1,338 кг плутония или 29,7 % от всей массы плутония — в бомбах без бустеризации доля полностью прореагировавшего плутония ещё меньше (около 13 % — как у бомбы «Fat Man»). Выделяющиеся от этой небольшой по объёму реакции синтеза (прямо в центре сборки) многочисленные высокоэнергичные (быстрые) нейтроны инициируют новые цепные реакции во всем объёме сборки и тем самым возмещают убыль нейтронов, покидающих активную зону реакции во внешних частях сборки. Потому это устройство часто именуется на схемах как дейтерий-тритиевый инициатор нейтронов [4] [5] .

Нейтроны при бустеризации имеют энергию около 14 МэВ, что в 14 раз больше энергии «обычных» нейтронов от реакции деления. Поэтому они дают при столкновении с ядром делящегося материала больше вторичных нейтронов (4,6 против 2,9 для случая плутония Pu-239) [6] .

Применение подобных инициаторов приводит к многократному росту энергетического выхода от реакции деления и более эффективному использованию основного делящегося вещества.

Изменяя количество газовой смеси дейтерия и трития, нагнетаемой в заряд, можно получать боеприпасы с регулируемой в широких пределах мощностью взрыва (см. Ядерная боеголовка изменяемой мощности).

Конструкция типа «Swan» [ ]

Форма сборки ЯО

Описанная схема сферической имплозии архаична и с середины 1950-х годов почти не применяется. Принцип действия конструкции типа «Swan» (англ. swan — лебедь), основан на использовании делящейся сборки особой формы, которая в процессе инициированной в одной точке одним взрывателем имплозии, сжимается в продольном направлении и превращается в надкритическую сферу. Сама оболочка состоит из нескольких слоёв взрывчатого вещества с разной скоростью детонации, которую изготавливают на основе сплава октогена и пластика в нужной пропорции и наполнителя — пенополистирола, так что между ним и находящейся внутри ядерной сборкой остаётся заполненное пенополистиролом пространство. Это пространство вносит нужную задержку за счёт того, что скорость детонации взрывчатки превышает скорость движения ударной волны в пенополистироле. Форма заряда сильно зависит от скоростей детонации слоёв оболочки и скоростью распространения ударной волны в полистироле, которая в данных условиях гиперзвуковая. Ударная волна от внешнего слоя взрывчатки достигает внутреннего сферического слоя одновременно по всей поверхности. Существенно более лёгкий тампер выполняется не из 238 U, а из хорошо отражающего нейтроны бериллия. Можно предположить, что необычное название данной конструкции — «Лебедь» (первое испытание — Inca в 1956 г.) было подсказано формой шеи лебедя. Таким образом оказалось возможным отказаться от сферической имплозии и, тем самым, решить крайне сложную проблему субмикросекундной синхронизации взрывателей на сферической сборке и таким образом упростить и уменьшить диаметр имплозивного ядерного боеприпаса с 2 м у «Толстяка» до 30 см и менее в современных ядерных боеприпасах. На случай нештатного срабатывания детонатора существует несколько предохранительных мер, предотвращающих равномерное обжатие сборки и обеспечивающих её разрушение без ядерного взрыва. Меры основаны на том, что конструкцию в режиме хранения стремятся делать «полуразобранной». «Досборка» производится автоматически, по команде — такая операция называется операцией взведения.

Термоядерные боеприпасы [ ]

Конструкция Теллера — Улама для двухфазного боеприпаса («термоядерная бомба»).

Конструкция термоядерного боеприпаса образца 1950-х годов с цилиндрическим зарядом термоядерного синтеза (в современных конструкциях используются сферические вторичные ступени).
А) первичная ступень деления;
В) вторичная ступень термоядерного синтеза;
1) линзы, фокусирующие ударную волну от взрыва химического ВВ;
2) уран-238 (тампер) покрытый слоем бериллиевого отражателя нейтронов;
3) вакуум вокруг подвешенного плутониевого ядра;
4) тритий внутри полого плутониевого или уранового ядра;
5) полость, заполненная полистироловой пеной;
6) урановый (обжимающий) тампер;
7) дейтерид лития-6 (термоядерное топливо);
8) плутониевый стержень зажигания;
9) корпус для отражения рентгеновского излучения.

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципе деления тяжёлых элементов, ограничивается десятками килотонн. Энерговыход (англ. yield ) однофазного ядерного взрывного устройства, усиленного термоядерным топливом внутри делящейся сборки ( Boosted fission weapon (англ.) ( 1000 км/с , поэтому она быстро становится докритической и бо́льшая часть делящегося вещества не успевает прореагировать и просто разбрасывается ядерным взрывом. Например, в сброшенном на город Нагасаки «Толстяке» прореагировало не более 20 % из 6,2 кг заряда плутония, а в уничтожившем Хиросиму «Малыше» с пушечной сборкой распалось только 1,4 % из 64 кг обогащённого примерно до 80 % урана. Самый мощный в истории однофазный боеприпас — британский, взорванный в ходе испытаний Orange Herald в 1957 году, достиг мощности 720 кт . Многоугольная схема однофазного ядерного взрывного устройства, представляющая собой сборку из нескольких ядерных взрывных устройств-модулей, могла бы преодолеть этот барьер, но это её достоинство полностью нивелируется вполне возможной неприемлемой сложностью конструкции, и как следствие ненадежностью срабатывания.

Двухфазные боеприпасы позволяют повысить мощность ядерных взрывов до десятков мегатонн. Однако ракеты с разделяющимися боеголовками, высокая точность современных средств доставки и спутниковая разведка сделали устройства мегатонного класса практически ненужными в подавляющем большинстве ситуаций. Тем более, что носители сверхмощных боеприпасов более уязвимы для систем ПРО и ПВО. (В настоящее время проблема сравнительно высокой уязвимости средств доставки ядерных боеприпасов большой и сверхбольшой мощности уже практически решена разработчиками ракетного комплекса «Авангард», подводного аппарата «Посейдон», и крылатой ракеты «Буревестник». [ источник не указан 133 дня ] К:Атом:Статьи с утверждениями без источников более 14 дней )

В двухфазном ядерном взрывном устройстве первая стадия физического процесса (primary) используется для запуска второй стадии (secondary), в ходе которой и выделяется наибольшая часть энергии. Такую схему принято называть конструкцией Теллера — Улама.

Энергия от детонации первичного заряда передаётся через специальный канал («interstage») в процессе радиационной диффузии квантов рентгеновского и гамма-излучения и обеспечивает детонацию вторичного заряда посредством радиационной имплозии запального плутониевого или уранового заряда. Последний также служит дополнительным источником энергии вместе с нейтронным отражателем из 235 U или 238 U, причём совместно они могут давать до 85 % от общего энерговыхода ядерного взрыва. При этом термоядерный синтез служит в большей мере источником нейтронов для деления тяжёлых ядер, а под воздействием нейтронов деления на ядра лития в составе дейтерида лития образуется тритий, который сразу вступает в реакцию термоядерного синтеза с дейтерием.

В первом двухфазном экспериментальном устройстве Иви Майк (Ivy Mike) ( 10,5 Мт в испытании 1952 году) вместо дейтерида лития использовались сжиженная дейтерий-тритиевая смесь, но в последующем крайне дорогой чистый тритий непосредственно в термоядерной реакции второй стадии не применялся. Только термоядерный синтез обеспечил 97 % основного энерговыхода в экспериментальной советской «Царь-бомбе» (она же «Кузькина мать»), взорванной в 1961 году с абсолютно рекордным выходом энергии на уровне 58 Мт ТЭкв . Наиболее эффективным по отношению мощность/вес двухфазным боеприпасом считается американский Mark 41 с мощностью 25 Мт , который выпускался серийно для развёртывания на бомбардировщиках B-47, B-52 и в варианте моноблока для МБР Титан-2. Нейтронный отражатель этой бомбы был изготовлен из 238 U, поэтому она никогда не испытывалась в полном масштабе, во избежание масштабного радиационного загрязнения. При его замене на свинцовый мощность данного устройства снижалась до 3 Мт .

Классы ядерных боеприпасов [ ]

Ядерные боеприпасы бывают следующие:

• ядерные авиационные бомбы,
• боевые блоки баллистических и крылатых ракет различной дальности,
• глубинные ядерные бомбы, якорные и донные ядерные мины;
• ядерные артиллерийские снаряды,
• боевые части морских торпед,
• инженерные ядерные мины, ядерные фугасы.

Общая схема ядерного боеприпаса [ ]

Ядерный боеприпас состоит из:

• корпуса, который обеспечивает размещение отдельных блоков и систем, а также тепловую защиту. Разделён на отсеки, опционально комплектуется силовой рамой.
• ядерного заряда с силовыми элементами крепления,
• системы самоликвидации (более того, данная система нередко интегрирована в сам ядерный заряд),
• источника питания (часто его называют источником тока) длительного хранения (последнее означает, что при хранении источник питания неактивен и приводится в действие лишь при запуске ядерного боеприпаса),
• системы внешних датчиков и сбора данных,
• программного автомата,
• системы управления,
• системы взведения,
• исполнительной системы подрыва (если она не интегрирована непосредственно в ядерный заряд),
• системы поддержания микроклимата внутри гермообъемов (обязательно — система подогрева),
• системы самодиагностики,
• задатчика полётного задания и пульта блокировки (опционально),
• системы телеметрирования полётных параметров (опционально),
• двигательной установки и системы автопилотирования (опционально),
• постановщика помех (опционально),
• системы спасения (на телеметрических образцах),
• прочих систем.

Конструктивно-компоновочные схемы ЯБП многообразны и пытаться их систематизировать — занятие достаточно неблагодарное.

Общая идеология состоит в следующем:

— по возможности весь ЯБП должен быть осесимметричным телом, потому основные блоки и системы размещают тандемно по оси симметрии корпуса в контейнерах цилиндрической, сфероцилиндрической или конической формы, а также на специальной приборной раме

— массу ЯБП следует всемерно сокращать за счёт объединения силовых узлов, применение более прочных материалов, выбора оптимальной формы оболочек ЯБП и его отдельных отсеков и т. д.

— число электрических кабелей и разъёмов должно быть минимальным, на исполнительные устройства по возможности воздействие должно передаваться по пневмопроводу, либо с использованием взрыводетонирующих шнуров.

— блокировка ответственных узлов должна осуществляться с помощью конструкций, механически разрушаемых пирозарядами.

— активные вещества (например, бустирующий газ, компоненты для системы обогрева, химические ВВ и т. д.) предпочтительно закачивать из специальных резервуаров, размещённых внутри ЯБП, или даже на носителе.

Средства доставки ядерных боеприпасов [ ]

Средством доставки ядерного боеприпаса к цели может быть практически любое тяжёлое вооружение. В частности, тактическое ядерное оружие с 1950-х годов существует в форме артиллерийских снарядов и мин — боеприпасов для ядерной артиллерии. Носителями тактического ядерного оружия могут быть реактивные снаряды РСЗО, но пока ядерные снаряды для РСЗО даже не созданы [7] . Однако габариты многих современных ракет тяжелых РСЗО позволяют разместить в них ядерную боевую часть, аналогичный применяемому ствольной артиллерией, в то время как некоторые РСЗО, например, российский «Смерч», по дальности практически сравнялись с тактическими ракетами, другие же (например, американская система MLRS) способны запускать со своих установок тактические ракеты. Тактические ракеты и ракеты большей дальности являются носителями ядерного оружия. В Договорах по ограничению вооружений в качестве средств доставки ядерного оружия рассматриваются баллистические и крылатые ракеты и самолёты. Исторически самолёты были первыми средствами доставки ядерного оружия, и именно с помощью самолётов было выполнено единственное в истории боевое ядерное бомбометание:

1. На японский город Хиросима 6 августа 1945 года. В 08:15 местного времени самолёт B-29 «Enola Gay» под командованием полковника Пола Тиббетса, находясь на высоте более 9 км, произвёл сброс атомной бомбы «Малыш» («Little Boy») на центр Хиросимы. Взрыватель был установлен на высоту 600 метров над поверхностью. Взрыв, эквивалентый от 13 до 18 килотонн тротила, произошёл через 45 секунд после сброса. Несмотря на такие «скромные» параметры, «примитивная» ядерная бомба «Малыш» стала самой смертоносной (из двух применённых), унеся более 50 000 человеческих жизней и став символом ядерной войны.
2. На японский город Нагасаки 9 августа 1945 года. В 10:56 самолёт В-29 «Bockscar» под командованием пилота Чарльза Суини сбросил бомбу «Толстяк» («Fat man»). Взрыв произошёл в 11:02 местного времени на высоте около 500 метров. Мощность взрыва составила 21 килотонну в тротилового эквивалента.

Развитие систем ПВО и ракетного оружия выдвинуло на первый план именно ракеты как средство доставки ядерного оружия. В частности баллистические и создаваемые гиперзвуковые крылатые ракеты обладают наибольшей скоростью доставки ядерного оружия к цели.

Договор СНВ-1 [8] делил все баллистические ракеты по дальности на:

• Межконтинентальные (МБР) с дальностью более 5500 км;
• Ракеты средней дальности — от 1000 до 5500 км;
• Ракеты малой дальности — от 500 до 1000 км.

Договор РСМД [9] , ликвидируя ракеты средней и меньшей (от 500 до 1000 км) дальности, вообще исключил из регулирования ракеты с дальностью до 500 км. В этот класс попали все тактические ракеты, и в настоящий момент такие средства доставки активно развиваются (особенно в Российской Федерации).

И баллистические, и крылатые ракеты могут быть размещены на подводных (обычно атомных) и надводных кораблях. Если это подлодка, то она называется, соответственно, ПЛАРБ и ПЛАРК. Кроме того, многоцелевые подводные лодки могут вооружаться торпедами и крылатыми ракетами с ядерными боевыми частями.

Ядерные торпеды могут использоваться как для атаки морских целей, так и побережья противника. Так, академиком Сахаровым был предложен проект торпеды Т-15 с зарядом около 100 мегатонн. Практически современной реализацией этой проектной идеи является торпеда «Посейдон».

Кроме ядерных зарядов, доставляемых техническими носителями, существуют ранцевые боеприпасы небольшой мощности, переносимые человеком, и предназначенные для использования диверсионными группами.

По назначению средства доставки ядерного оружия делятся на:

• тактическое, предназначенное для поражения живой силы и боевой техники противника на фронте и в тактических тылах. К тактическому ядерному оружию обычно относят и ядерные средства поражения морских, воздушных, и космических целей;
• оперативно-тактическое — для уничтожения объектов противника в пределах оперативной глубины;
• стратегическое — для уничтожения административных, промышленных центров и иных стратегических целей в глубоком тылу противника.

История ядерного оружия [ ]

Путь к созданию атомной бомбы [ ]

• В 1896 году французский химик Антуан Анри Беккерель открывает радиоактивность урана.
• В 1899 году Эрнест Резерфорд обнаруживает альфа- и бета-лучи. В 1900 г. открыто гамма-излучение.
• В эти годы открыты многие радиоактивные изотопы химических элементов: в 1898 г. Пьером Кюри и Марией Кюри открыты полоний и радий, в 1899 году Резерфордом открыт радон, а Дебьерном — актиний.
• В 1903 году Резерфорд и Фредерик Содди опубликовали закон радиоактивного распада.
• В 1921 г. Отто Ган фактически открывает ядерную изомерию.
• В 1932 г. Джеймс Чедвик открыл нейтрон, а Карл Д. Андерсон — позитрон.
• В том же 1932 году в США Эрнест Лоуренс запустил первый циклотрон, а в Англии Эрнест Уолтон и Джон Кокрофт впервые расщепили ядро атома: они разрушили ядро лития, обстреливая его на ускорителе протонами.
• В 1934 г. Фредерик Жолио-Кюри открыл искусственную радиоактивность, а Энрико Ферми разработал методику замедления нейтронов. В 1936 г. им было открыто селективное поглощение нейтронов.
• В 1934 г. физик из Венгрии Лео Силард подал заявку на патент с общим описанием ядерного реактора (патент был выдан в 1936 г.) [10][11] .
• В 1938 г. Отто Ган, Фриц Штрассман и Лиза Мейтнер открывают расщепление ядра урана при поглощении им нейтронов. С этого и начинается разработка ядерного оружия.
• В 1939 г. Фредерик Жолио-Кюри запатентовал конструкцию урановой бомбы.
• В 1940 г. Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, работая в ЛФТИ, открыли спонтанное деление ядра урана.
• В июне 1940 г. в США был образован Национальный комитет по оборонным исследованиям, Комитет по урану вошёл в его состав в качестве подкомитета.
• Весной 1941 г. Ферми завершил разработку теории цепной ядерной реакции.
• 20 сентября 1941 г. в Англии на совещании Комитетом начальников штабов вынесено решение о немедленном начале строительства завода по изготовлению атомных бомб.
• 6 декабря 1941 г. в США принято решение о выделении средств и ресурсов на создание ядерного оружия.
• Первый квартал 1942 г. — английский военный кабинет занимается вопросами организации производства урановых бомб.
• В июне 1942 г. Ферми и Г. Андерсоном в ходе опытов был получен коэффициент размножения нейтронов больше единицы, что открыло путь к созданию ядерного реактора.
• 2 декабря 1942 г. в США заработал первый в мире ядерный реактор, осуществлена первая самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция.
• 17 сентября 1943 г. стартовал «Манхэттенский проект».
• 16 июля 1945 г. в США в пустыне под Аламогордо (штат Нью-Мексико) испытано первое ядерное взрывное устройство «Gadget» (одноступенчатое, на основе плутония).
• В августе 1945 г. на японские города американцами были сброшены первые атомные бомбы «Малыш» (6 августа, Хиросима) и «Толстяк» (9 августа, Нагасаки) (см. Атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки).

Послевоенное совершенствование ядерного оружия [ ]

• Июль 1946 г. США проводят операцию «Перекрёстки» на атолле Бикини: 4-й и 5-й атомные взрывы в истории человечества.
• Весной 1948 г. американцы провели операцию «Песчаник». Подготовка к ней шла с лета 1947 г. В ходе операции были испытаны 3 усовершенствованные атомные бомбы.
• 29 августа 1949 г. СССР провёл испытания своей атомной бомбы РДС-1, уничтожив ядерную монополию США.
• В конце января — начале февраля 1951 г. США открыли Ядерный полигон в Неваде и провели там операцию «Рейнджер» из 5 ядерных взрывов.
• В апреле — мае 1951 г. США провели операцию «Парник».
• В октябре — ноябре 1951 г. на полигоне в Неваде США провели операцию «Бастер-Джангл» и, во время взрыва DOG, войсковые учения «Дезерт Рок I».
• 1 ноября 1952 г. США провели на атолле Эниветок первое испытание термоядерного устройства мегатонного класса — Ivy Mike.
• В 1953 году СССР провёл испытания своей первой термоядерной бомбы.
• 1 марта 1954 г. на атолле Бикини проведено испытание Castle Bravo — самого мощного из взорванных США зарядов. Мощность взрыва достигла 15 мегатонн, в 2,5 раза превысив расчётную. Последствием взрыва стал инцидент с японским рыболовецким судном «Фукурю-Мару», вызвавший перелом в общественном восприятии ядерного оружия.
• В сентябре 1954 г. СССР, под командованием маршала Г. К. Жукова, провел экспериментальные войсковые учения на Тоцком полигоне, с применением штатного тактического ядерного боеприпаса (в частности отрабатывались тактика боевого применения ядерного боеприпаса и тактика защиты от поражающих воздействий ядерного взрыва, с прохождением военнослужащих непосредственно через эпицентр взрыва.
• В октябре 1961 г. СССР провёл испытания «Царь-бомбы» — самого мощного термоядерного заряда в истории.

Ядерный клуб [ ]

Крупные запасы и глобальный радиус действия (тёмно-синий), менее крупные запасы и глобальный радиус действия (синий), небольшие запасы и региональный радиус действия (голубой).

«Ядерный клуб» — неофициальное название группы стран, обладающих ядерным оружием. В неё входят США (c 1945), Россия (изначально Советский Союз: с 1949), Великобритания (1952), Франция (1960), КНР (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006). Также имеющим ядерное оружие считается Израиль.

«Старые» ядерные державы США, Россия, Великобритания, Франция и Китай являются т. н. ядерной пятёркой — то есть государствами, которые считаются «легитимными» ядерными державами согласно Договору о нераспространении ядерного оружия. Остальные страны, обладающие ядерным оружием, называются «молодыми» ядерными державами.

Кроме того, на территории нескольких государств, которые являются членами НАТО и другими союзниками, находится или может находиться ядерное оружие США. Некоторые эксперты считают, что в определённых обстоятельствах эти страны могут им воспользоваться [12] .

Испытание термоядерной бомбы на атолле Бикини, 1954 г. Мощность взрыва 11 Мт, из которых 7 Мт выделилось от деления тампера из урана-238

США осуществили первый в истории ядерный взрыв мощностью 20 килотонн 16 июля 1945 года. 6 и 9 августа 1945 ядерные бомбы были сброшены, соответственно, на японские города Хиросима и Нагасаки. Первое в истории испытание термоядерного устройства было проведено 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок.

СССР испытал своё первое ядерное устройство мощностью 22 килотонны 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Испытание первой в СССР термоядерной бомбы — там же 12 августа 1953 года. Россия стала единственным международно-признанным наследником ядерного арсенала Советского Союза.

Великобритания произвела первый надводный ядерный взрыв мощностью около 25 килотонн 3 октября 1952 года в районе островов Монте-Белло (северо-западнее Австралии). Термоядерное испытание — 15 мая 1957 года на острове Рождества в Полинезии.

Франция провела наземные испытания (фр.) ( рус. ядерного заряда мощностью 20 килотонн 13 февраля 1960 года в оазисе Регган в Алжире. Термоядерное испытание — 24 августа 1968 года на атолле Муруроа.

Китай взорвал ядерную бомбу мощностью 20 килотонн 16 октября 1964 года в районе озера Лобнор. Там же была испытана термоядерная бомба 17 июня 1967 года.

Индия произвела первое испытание ядерного заряда мощностью 20 килотонн 18 мая 1974 года на полигоне Покхаран в штате Раджастхан, но официально не признала себя обладателем ядерного оружия. Это было сделано лишь после подземных испытаний пяти ядерных взрывных устройств, включая 32-килотонную термоядерную бомбу, которые прошли на полигоне Покхаран 11—13 мая 1998 года.

Пакистан провёл подземные испытания шести ядерных зарядов 28 и 30 мая 1998 года на полигоне Чагай-Хиллз в провинции Белуджистан в качестве симметричного ответа на индийские ядерные испытания 1974 и 1998 годов.

КНДР заявила о создании ядерного оружия в середине 2005 года и провела первое подземное испытание ядерной бомбы предположительной мощностью около 1 килотонны 9 октября 2006 года (по-видимому, взрыв с неполным энерговыделением) и второе мощностью примерно 12 килотонн 25 мая 2009 года. 12 февраля 2013 года была испытана бомба мощностью 6-7 килотонн. 6 января 2016 года испытана, по официальным сообщениям КНДР, термоядерная бомба. 3 сентября 2017 года проведены испытания, как заявлено, заряда для МБР, зарегистрированная мощность взрыва составила около 100 килотонн.

Израиль не комментирует информацию о наличии у него ядерного оружия, однако, по единодушному мнению всех экспертов, владеет ядерными боезарядами собственной разработки с конца 1960-х — начала 1970-х гг.

Небольшой ядерный арсенал был у ЮАР, но все шесть собранных ядерных зарядов были добровольно уничтожены при демонтаже режима апартеида в начале 1990-х годов. Полагают, что ЮАР проводила собственные или совместно с Израилем ядерные испытания в районе острова Буве в 1979 году. ЮАР — единственная страна, которая самостоятельно разработала ядерное оружие и добровольно от него отказалась.

Украина, Белоруссия и Казахстан, на территории которых находилась часть ядерного вооружения СССР, после подписания в 1992 году Лиссабонского протокола были объявлены странами, не имеющими ядерного оружия, и в 1994—1996 годах передали все ядерные боеприпасы Российской Федерации [13] .

По различным причинам добровольно отказались от своих ядерных программ Швеция [14] , Бразилия, Аргентина, Испания, Италия, Ливия (на разных стадиях; ни одна из этих программ не была доведена до конца). Недобровольно (военной силой со стороны Израиля) была прекращена ядерная программа Ирака. В разные годы подозревалось, что ядерное оружие могут разрабатывать ещё несколько стран. В настоящее время предполагается, что наиболее близок к созданию собственного ядерного оружия Иран (однако ядерного оружия у него до сих пор нет). Также по мнению многих специалистов, некоторые страны (например, Япония и Германия), не обладающие ядерным оружием, по своим научно-производственным возможностям способны создать его в течение короткого времени после принятия политического решения и финансирования [15] . У Японии есть значительные запасы оружейного плутония [16] .

Исторически потенциальную возможность создать ядерное оружие второй или даже первой имела нацистская Германия. Однако Урановый проект до разгрома нацистской Германии по ряду причин завершён не был.

Запасы ядерного оружия в мире [ ]

Количество боеголовок (активных и в резерве) [17] :

1947	1952	1957	1962	1967	1972	1977	1982	1987	1989	1992	2002	2010	2015	2018	2022 [18]
США	32	1005	6444	≈26 000	>31 255	≈27 000	≈25 000	≈23 000	≈23 500	22 217 [19]	≈12 000	≈10 600	≈8500	≈7200	≈6800	≈5428
СССР/Россия	—	50	660	≈4000	8339	≈15 000	≈25 000	≈34 000	≈38 000	≈25 000	≈16 000	≈11 000	≈8000	≈7000	≈5977
Великобритания	—	—	20	270	512	≈225 [20]	215	215	225
Франция	—	—	—	36	384	≈350	300	300	290
Китай	—	—	—	—	25	≈400	≈400	250	от 240 до 10 000 [21]	350
Израиль	—	—	—	—	—	≈200	≈150	80	460	90
Индия	—	—	—	—	—	—	≈100	≈100	≈100	≈110	≈160
Пакистан	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	≈100	≈110	≈110	≈120	≈165
КНДР	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	≈5—10	<10	≈35	≈20
ЮАР	—	—	—	—	—	—	—	—	—	6	—	—	—	—	—	—
Итого	32	1055	7124	≈30 000	>39 925	≈42 000	≈50 000	≈57 000	63 485	<40 000	<28 300	<20 850	≈15 700	≈14 900	≈12 705

Примечание: Данные по России c 1991 г. и США c 2002 г. включают только боезаряды стратегических носителей; оба государства располагают также значительным количеством тактического ядерного оружия, которое трудно поддаётся оценке [22] .

Законность применения ядерного оружия [ ]

4 ноября 1961 года Генеральная Ассамблея ООН приняла резолюцию № 1653 (XVI) «Декларация о запрещении применения ядерного и термоядерного оружия», в которой говорится [23] :

«а) применение ядерного и термоядерного оружия противоречит духу, букве и целям Организации Объединенных Наций и поэтому является прямым нарушением Устава Организации Объединенных Наций;

b) применение ядерного и термоядерного оружия выйдет даже за рамки военных операций и причинит человечеству и цивилизации массовые разрушения и страдания и поэтому противоречит нормам международного права и законам человечности;

c) применение ядерного и термоядерного оружия является войной, направленной не только против того или иного противника или против тех или иных противников, но и против всего человечества в целом, так как народы мира, не участвующие в такой войне, подвергнутся всем бедствиям, вызванным применением такого оружия;

d) любое государство, применяющее ядерное или термоядерное оружие, должно рассматриваться как нарушившее Устав Организации Объединенных Наций, действующее вопреки законам человечности и совершающее преступление против человечества и цивилизации.

5 декабря 1994 года Генеральная Ассамблея попросила Международный суд ООН вынести консультативное заключение по вопросу о том, допускает ли международное право при каких-либо обстоятельствах угрозу ядерным оружием или его применение. В своем консультативном заключении от 19 июля 1996 года Международный суд ООН указал, что ввиду «уникальных характеристик» ядерного оружия его применение вряд ли совместимо с требованиями международного гуманитарного права, однако суд не может сделать окончательный вывод о том, будут ли угроза ядерным оружием или его применение законными или незаконными в чрезвычайном случае самообороны, когда под угрозу поставлено само дальнейшее существование государства [23] [24] .

Ядерное разоружение [ ]

Осознание значительности угрозы ядерного оружия для человечества и цивилизации привело к выработке ряда мер международного характера с целью минимизации риска его распространения и применения.

Принцип нераспространения [ ]

Физические принципы построения ядерного оружия общедоступны. Также не являются секретом общие принципы конструирования различных типов зарядов. Однако конкретные технологические решения повышения эффективности зарядов, конструкция боеприпасов, методы получения материалов с требуемыми свойствами чаще всего публично недоступны.

Основой принципа нераспространения ядерного оружия является трудоёмкость и затратность разработки, проистекающая из масштабности научных и промышленных задач: приобретение делящихся материалов; разработка, постройка и эксплуатация заводов по обогащению урана и реакторов для наработки оружейного плутония; испытания зарядов; масштабная подготовка учёных и специалистов; разработка и постройка средств доставки боеприпасов и т. п. Скрыть такие работы, ведущиеся на протяжении значительного времени, практически невозможно. Поэтому страны, обладающие ядерными технологиями, договорились о запрете бесконтрольного распространения материалов и оборудования для создания оружия, компонентов оружия и самого оружия [25] [26] .

Договор о запрещении ядерных испытаний [ ]

В рамках принципа нераспространения был принят договор о запрещении испытаний ядерного оружия.

Советско-американские и российско-американские договоры [ ]

С целью ограничения наращивания вооружений, уменьшения угрозы случайного их применения и поддержания ядерного паритета СССР и США выработали ряд соглашений, оформленных в виде договоров:

• Договоры об ограничении стратегических вооружений в 1972 и 1979 годах (ОСВ-I и ОСВ-II).
• Договор об ограничении систем противоракетной обороны (1972).
• Договор о ликвидации ракет средней и меньшей дальности (1987).
• Ряд договоров об ограничении стратегических наступательных вооружений (СНВ-I (1991) и Лиссабонский протокол к нему (1992), СНВ-II (1993), СНП (2002) и СНВ-III (2010)).

Договор о запрещении ядерного оружия [ ]

7 июля 2017 года текст разработанного юридически обязывающего документа о запрете ядерного оружия поддержали 122 государства. Однако обладающие ядерным оружием страны не принимали участие в разработке этого документа. Договор о запрещении ядерного оружия к январю 2021 года был подписан 86 государствами и ратифицирован 51 государством. В сентябре 2017 года Великобритания, США и Франция выступили с совместным заявлением, в котором сообщили, что никогда не станут участниками этого договора. МИД РФ также заявил, что Россия не подпишет этот договор, поскольку он «противоречит национальным интересам страны» [27] .

Дирижер атомного взрыва: тело и жизнь самой тайной части ядерного заряда

Взорвать ядерный боеприпас очень непросто. Гарантированная безопасность до команды на подрыв сменяется надежностью немедленного взрыва в точке цели. Две эти противоположности создаются и живут в одном блоке, в самой закрытой части ядерного заряда. О его насыщенном устройстве и филигранной работе рассказывается в этом уникальном исследовании Naked Science.

Ядерный взрыв на атолле Бикини. / © twitter.com

Ядерный заряд всегда привлекает к себе внимание как непревзойденное по мощности устройство. С течением десятилетий с первых ядерных взрывных конструкций спала завеса секретности, и устройство ядерной части атомных бомб «Толстяк» и «Малыш» стало широко известным и обсуждаемым. Детально рассмотрены урановые и плутониевые элементы этих бомб и другие компоненты ядерной сборки. В частности, фокусирующая система из особых призм взрывчатки с разными скоростями детонации, дающая имплозию — взрыв с направленной внутрь ударной волной. А также количество детонаторов, устройство и материал тампера, толкателя, источника нейтронов.

Из термоядерных устройств известна и «слойка Сахарова», и схема водородной ступени Теллера Улама, и более современные конструкции, стоящие на вооружении. Например, особенности американской термоядерной боевой части W-88 (с пустотелым плутониевым эллипсоидом и двухточечной системой подрыва) подробно расписаны, включая строение всей боеголовки.

Известны и реализации бустинга — усиления мощности ядерных зарядов несильной термоядерной реакцией. Она выделяет большое количество нейтронов, дающих более полное деление ядерного материала с ростом выделенной энергии взрыва. Для этого внутрь заряда помещают несколько граммов смеси дейтерия и трития, с возможностью замены на свежую смесь при регламентном обслуживании. В экзотических схемах, вроде ядерных зарядов ЮАР, дейтериево-тритиевым газом пропитывали губчатое делящееся вещество.

Словом, конструкции ядерной и термоядерной сборки (в их основных чертах) и их работа очень популярны. Но у заряда, помимо ядерной части, есть другая, всегда остающаяся в тени. Самая тайная часть заряда, более неизвестная и закрытая, чем ядерная сборка. Мозг ядерного заряда, его нервная система и центр управления. От его работы зависит все — будет взрыв или нет, когда и где, сколько выделится мощности. При ключевой роли во взрыве эта часть не менее важна, чем ядерная. Именно она подрывает ядерную сборку.

И если конструкции ядерной части и первых атомных бомб, и современных зарядов известны довольно подробно, то устройство и работа их второй, самой тайной части остается закрытой. Имя ей — блок автоматики.

Особенности цепной реакции

Ядерный взрыв, при всей своей огромной мощности, парадоксальным образом очень «хрупкое» явление, происходящее лишь при высочайшем уровне согласованности всех частей ядерного устройства. Для цепи событий при запуске взрыва нужно очень точное управление. Даже малые отклонения во времени в любую сторону, ничтожные в обычной технике, дадут резкое снижение энерговыделения, вплоть до отказа ядерного взрыва.

Возникшие при делении ядра нейтроны летят со скоростью около 10 тысяч километров в секунду. Расстояние до очередного захвата ядром невелико, поэтому новое деление последует очень быстро. В чистом, из одних делящихся ядер, материале металлической плотности время цикла деления будет около одной стомиллионной доли секунды; в реальном материале больше. Чем ближе ядра, тем скорее пройдет нейтрон от ядра к ядру, давая новое деление и разгоняя цепную реакцию. Так теснота делящихся ядер в пространстве, или плотность ядерного материала, повышает скорость цепной реакции и эффективный коэффициент размножения нейтронов.

Критическая масса и сверхкритические условия

Уровень К=1 называется критическим. Потому что единица разделяет быстрое затухание цепной реакции при К<1 от лавинообразного ее ускорения при К>1 — два критически разных состояния как цепной реакции, так и проводящего эту реакцию устройства. Отсюда при К<1 условия для ядерной реакции и состояние ядерной сборки называют докритическими, или подкритическими. А при К>1 состояние ядерной сборки и условия для лавинообразной цепной реакции называют надкритическими, или сверхкритическими. Эти условия определяют наименьшую массу делящегося вещества (критическую массу), достаточную для лавинообразной цепной реакции в этой конструкции ядерной сборки. И геометрию делящегося вещества в докритическом и сверхкритическом состояниях.

Задача взрыва состоит в переводе ядерной сборки из докритического в сверхкритическое состояние с заданным значением К, и развитии лавинообразной цепной реакции деления с выделением большой энергии. Но два свойства цепной реакции, которые мы отметили выше — быстрота ее развития и большое энерговыделение — сильно осложняют решение задачи. Как осложняют ее и спонтанные, самопроизвольные деления в ядерном материале, рождающие нейтроны. Пока ядерная сборка заряда находится в докритическом состоянии, эти возникающие нейтроны (у урана их немного, у плутония больше) не могут вызвать цепную реакцию. Они либо покидают делящийся материал через его обширную поверхность, либо поглощаются другими веществами и не создают проблем.

Но перевод ядерной сборки в сверхкритическое состояние не мгновенный; он занимает время, пусть и очень небольшое. Огромная быстрота цепной реакции и ее большое энерговыделение начинают состязаться с переходом ядерной сборки в сверхкритику. Возникающие спонтанные нейтроны начинают размножение, не дожидаясь перехода сборки к плановому значению К. Деления от них дают огромную волну тепла, уничтожая и сверхкритические условия (тепловым расширением ядерного материала), и само устройство. Цепная реакция заканчивается на самых ранних уровнях, не выделив и нескольких тонн тротилового эквивалента мощности.

Решение этой проблемы лежит в двух ключевых моментах. Во-первых, достижение ядерной сборкой сверхкритического состояния с заданным значением К>1 с быстротой, опережающей размножение спонтанных нейтронов. Это даст жить ядерной сборке в сверхкритическом состоянии некоторое время.

Во-вторых, при достижении заданного К нельзя ждать, пока в сборке вырастет количество нейтронов от начального фона спонтанных делений. Это лишь повторит уничтожение устройства ранними уровнями энерговыделения. Нужно впрыснуть в сверхкритическую сборку сразу очень много нейтронов: чтобы умножение нейтронов пошло с большого начального количества. И сделать это в строго определенный момент: ни раньше, ни позже. Тогда поднявшееся цунами нейтронов успеет затопить ядерный материал и вызвать в нем глубокую степень деления с энерговыделением десятков килотонн.

Для решения первой задачи (перевода сборки в сверхкритическое состояние) привлекли быстроту химического взрыва. Октоген, с его скоростью детонации свыше 9 километров в секунду, со всех сторон сжимает ядерную часть размером в дециметры. Ее края сходятся с взаимной скоростью 18 километров в секунду, сжатие занимает менее десяти миллионных долей секунды. Делящиеся ядра сближаются, сокращая время нейтронного цикла и увеличивая К. Для ровного обжатия взрывом (при малейшем перекосе ударной волны она раздробит сборку) нужна высокая точность запуска детонации. Инициирующие импульсы тока должны прийти на все взрыватели синхронно.

Вторую задачу решает специальное устройство, дающее большой импульс нейтронов для запуска цепной реакции сразу в большом масштабе. Оно так и называется — импульсный нейтронный источник, или импульсный нейтронный инициатор. Для ядерного заряда это синонимы, ведь нейтронный импульс инициирует взрыв. Первые нейтронные источники были несовершенны, хотя и запускали ядерный взрыв. Позже они стали ускорителями, создающими ядерную реакцию слияния ядер дейтерия и трития с выходом большого количества нейтронов. Да, мы привыкли, что для взрыва водородной бомбы используется «ядерный запал». И, как это ни парадоксально, для «запала» ядерного заряда используют реакцию водородного синтеза.

Блок автоматики — дирижер и исполнитель взрыва

Без очень точно отмеренных и быстро проведенных действий не достичь энерговыделения уровня десятков килотонн. Единым дирижером и исполнителем каскада событий выступает блок автоматики заряда. И описанное выше — лишь часть его большой работы.

Блок автоматики — это отдельная конструкция, плотно насыщенная механическими, электрическими и электронными устройствами, соединенными между собой. Устройства объединяются в модули, это упрощает сборку и контроль отдельных подсистем. Блок автоматики расположен всегда вплотную к ядерной сборке, связан с нею кабельной сетью и объединен в ядерное взрывное устройство. Это не всегда ядерный боеприпас, например в СССР использовалось много ядерных взрывных устройств в интересах народного хозяйства.

Внешне блок автоматики выглядел небольшой бочкой в ранних конструкциях, позже как большая кастрюля или коробка, и может иметь разный вид, размеры и массу. Первые блоки автоматики весили почти центнер; позже вес снизился до 30 килограммов и продолжил уменьшаться вместе с габаритами. Применяются и унифицированные блоки автоматики, и специально созданные под конкретный заряд.

Его выдает генератор подрывного импульса тока — сложное устройство из многих элементов. Это специальные высоковольтные конденсаторы очень большой емкости, коммутирующие импульсные разрядники, мощный транзистор и высоковольтный выпрямительный столб, дополняемые высоковольтными соединительными элементами. Помимо компактности, в силу быстроты и большой мощности импульса возникает требование малоиндуктивности к генератору и его элементам, выполняемое специальными конструктивными и техническими решениями.

После выдачи подрывного импульса тока включается электрическая линия задержки. Она откладывает выдачу импульса нейтронов до нужного момента времени, когда ядерный материал в ходе имплозии перейдет в сверхкритическое состояние с заданной величиной эффективного коэффициента размножения нейтронов.

Самые первые импульсные нейтронные источники были неуправляемыми и представляли собой маленький шарик в центре ядерной сборки. Он содержал разделенные преградой полоний и бериллий. Их ядерная реакция для выхода нейтронов запускалась механическим смешением при имплозии, без выбора момента срабатывания. Применение внешних импульсных нейтронных источников упростило ядерную часть заряда, но главное — ощутимо повысило эффективность деления ядерного материала. Уже первые внешние импульсные нейтронные источники были управляемыми и создавали импульс нужной интенсивности и длительности в оптимальный момент времени. Это увеличило выделение энергии взрыва более чем в полтора раза, что наглядно характеризует роль блока автоматики и его возможности.

Первые поколения внешних импульсных нейтронных источников были однокаскадным линейным ускорителем. Он разгонял ионы (ядра) дейтерия электромагнитным полем до энергии 120 килоэлектронвольт, с запасом обеспечивая преодоление кулоновского отталкивания и энергию начала реакции (100 килоэлектронвольт). Ядра дейтерия бьют в мишень с ядрами трития, вызывая ядерную реакцию дейтерий + тритий с синтезом гелия и выделением нейтронов. Так создается мощный нейтронный поток — нейтронный импульс из десятков триллионов нейтронов и больше, поступающих в сверхкритическую ядерную сборку за короткое время. Технически это вакуумная трубка, где источником ядер дейтерия служит взрывающаяся от нагрева проволочка, содержащая дейтерий. Поэтому устройство назвали нейтронной трубкой. Она является самой сложной и важной частью блока автоматики.

Для работы импульсного нейтронного источника нужны высоковольтные устройства: импульсный трансформатор, конденсаторы с большой емкостью, высоковольтные коммутирующие устройства. Можно повысить энерговыделение взрыва, формируя нейтронный импульс специальной формы. Она задается специальными элементами в блоке нейтронной трубки. Поздние поколения нейтронных источников имеют свои особенности конструкции, но их работа строится на тех же принципах: выдача нейтронного потока нужной интенсивности, длительности и формы, с точной привязкой во времени.

Система предохранения и взведения

Даже обычный снаряд (допустим, автоматической авиационной пушки) не готов к взрыву ни на складе, ни в ленте на борту, ни в стволе пушки, ни сразу после выхода из ствола. В процессе выстрела и полета во взрывателе снаряда снимается целый ряд предохранений, последнее уже через пару сотен метров от дула. Это называется дальним взведением, и исключает взрыв снаряда на борту, в стволе и вблизи самолета.

Для ядерного боеприпаса это тем более важно. Он не готов к взрыву ни при эксплуатации, ни сразу после отделения от носителя. Ядерный заряд не даст атомного взрыва в любой нештатной ситуации. Даже если его уронить с высоты на скалы, сунуть в доменную печь, обстрелять из любого оружия, обложить взрывчаткой и взорвать, или близко сработает другой ядерный заряд.

Взрывобезопасность заряда обеспечивает система предохранения и взведения. Она исключает случайный или преждевременный подрыв заряда, взрыв из-за ложных данных, несанкционированных действий и любых нештатных причин. Она же переводит заряд в стадии все большей готовности к взрыву перед его срабатыванием. И эта система также входит в состав блока автоматики.

Если ракета ушла с пусковой установки, сигнал концевого выключателя снимет одну из блокировок. Но если ракета не достигла контрольной высоты или не развила контрольную скорость, то блок автоматики не отключит эту ступень предохранения. И заряд не взорвется, как бы дальше ни развивалась история нештатного полета и падения ракеты.

Похоже действуют гидроприборы, если носителем ядерного заряда является торпеда. Гидростатические приборы реагируют на заданное статическое давление морской воды, гидродинамические датчики измеряют перепад полного и статического давлений воды при движении торпеды.

Есть и группы приборов, не связанных со средой, подобно скрытым в теле человека мышечным рецепторам. Это датчики линейных ускорений и инерционные включатели, которые включают или выключают электрические цепи блока автоматики при контрольных значениях перегрузки по трем осям. Есть временные приборы, переключающие электрические цепи по истечении заданного времени.

Работа этих каналов и линий создает очень подробную, плотную и последовательную сетку из значений разных независимых физических величин, отрезков времени и событий, достигаемых и происходящих в ходе штатной работы носителя заряда. Только по мере верного прохождения этих последовательностей система предохранения и взведения постепенно повышает взрывоготовность заряда. И сразу обнуляет ее при значимых отклонениях фактических событий от планового сценария работы носителя.

Кто нажмет на спусковой крючок

Но вот все этапы движения носителем пройдены, он уже в непосредственной близости к цели. Все ступени предохранения сняты, и заряд готов взорваться в любое мгновение. Кто примет решение и даст главную команду на подрыв?

Точно через точку цели боеголовка вряд ли пройдет — всегда есть текущая ошибка движения боеголовки, отклонение от расчетной траектории. Поэтому цель заменяется частью пространства вокруг целевой точки, сферой или цилиндром. Когда инерциальная система определит вход боеголовки в целевое пространство, она сообщит об этом пусковой системе, которая немедленно выдаст главную команду на подрыв заряда.

В случае наземного взрыва работает контактный сегмент пусковой системы — ударные датчики, действующие на разных физических принципах. Датчики ускорения, выявляющие ударный рост перегрузки, и другие приборы. Пусковая система успеет взорвать заряд при любой скорости встречи с поверхностью. При любых углах встречи с преградой и любой ориентации боеголовки в этот момент.

Боеголовка также оснащается радиовзрывателями, дающими сигнал на заданной высоте. Они работают каскадно, с подразделением контрольных высот на диапазоны. Радиовзрыватели образуют третий сегмент пусковой системы заряда боеголовки.