Железо

Мгновение до апокалипсиса: что происходит внутри термоядерной бомбы

Что происходит внутри дошедшей до цели термоядерной боеголовки? Много удивительных и красивых, с точки зрения физики, вещей. Правда, перед самым апокалипсисом о них вряд ли кто-нибудь подумает, поэтому мы расскажем о зарождении ядерного взрыва прямо сейчас.
Самат Кудайбергенов /
64K
29
28
679
Что происходит внутри дошедшей до цели термоядерной боеголовки? Много удивительных и красивых, с точки зрения физики, вещей. Правда, перед самым апокалипсисом о них вряд ли кто-нибудь подумает, поэтому мы расскажем о зарождении ядерного взрыва прямо сейчас.

…Ну, допустим, пришёл боевой блок МБР в расчётную точку. Или атомная бомба на парашюте опустилась на ту высоту, где, выражаясь популярно, необходимо непременно бахнуть. А бахнуть — это вообще как? Что происходит в корпусе бомбы за то мгновение, когда он с содержимым превращается в энергию?

Нет, вот не надо мне тут про «вспышку слева», про «ногами в эпицентр» и прочий стёб по мотивам скверно зазубренного учебника гражданской обороны. Что конкретно происходит под корпусом термоядерной боеголовки в тот момент, пока этот корпус ещё существует — хотя бы условно и частично?

Отстаньте от меня с вашим раскаянием, это же такая красивая физика! (Laßt mich in Ruhe mit euren Gewissensbissen, das ist doch so schöne Physik!)

Так сказал Энрико Ферми перед первыми ядерными испытаниями в Аламогордо, июль 1945 года. (Если, конечно, верить автору книги «Ярче тысячи солнц» Роберту Юнгу. Оснований верить ему нет ни малейших, но фраза всё равно хорошая, и мы ею цинично воспользуемся.)

Первое испытание ядерного оружия 16 июля 1945 года

Будем рассматривать двухступенчатый боеприпас, выполненный по схеме Теллера-Улама. В Советском Союзе она широко известна как «третья идея» из воспоминаний Андрея Сахарова, хотя реальных «отцов» у неё в наших палестинах был целый взвод — как минимум Давиденко, Франк-Каменецкий, Зельдович, Бабаев и Трутнев. Поэтому неправильно было бы приписывать её лично товарищу академику Сахарову, как это иногда делают. (Товарищ академик тоже не приписывал себе ничего лишнего. Будь как товарищ академик.)

Килотонная зажигалка

Начинается всё с первой ступени — так называемого триггера. Это простой атомный заряд (ну, может не совсем простой), а в нём уже всё стартует одновременным подрывом заряда обычной взрывчатки, хитрым образом обёрнутого вокруг делящегося вещества.

В древние времена атомной эры было важно, чтобы детонаторы сработали строго одновременно, с минимальным рассогласованием — в пределах десятков наносекунд. Иначе будет небольшой обычный взрыв с быстро погасшей ядерной реакцией (так называемая «шипучка»). Он изгадит все окрестности впустую израсходованным плутонием и прочей радиоактивной поганью. В конце концов придумали хитрый вариант подрыва, так называемый «лебедь». В нём синхронность некритична, и можно не утыкивать всю поверхность детонаторами.

Схема водородной бомбы

Специально обученная взрывчатка взрывается и давит на тампер (толкатель — тяжёлую оболочку триггера). Он «падает» внутрь через пустоту, в центре которой, окружённое бериллиевым отражателем нейтронов, висит самое интересное: маленький шарик плутония-239. Тампер обжимает шарик, доводя давление до нескольких миллионов атмосфер, и переводит его в надкритическое состояние.

Внимание: с момента запуска детонаторов уже прошло несколько десятков микросекунд, а меж тем никакой ядерной реакции ещё нет. Но сейчас будет.

Кино замедлилось окончательно, дальше всё пойдет значительно быстрее.

В момент обжатия плутониевого ядрышка срабатывает «запал»: стартовый источник начинает гнать в ядро нейтроны.

Вот она, отметка «ноль»: с этого момента и начинается всё веселье.

Пошли первые деления плутония, ещё под действием внешнего потока нейтронов. Несколько дополнительных наносекунд, и в толще плутония загуляла следующая волна нейтронов, уже «собственных».

Поздравляю, дамы и господа, перед нами — цепная реакция. Вас предупреждали.

Давление в центре уже шкалит за миллиард атмосфер, температура уверенно движется к 100 миллионам градусов Кельвина. А что происходит снаружи этого маленького шарика? Там же обычный взрыв вроде был? Так он и есть. Висит, извините за такой глагол, держит всю эту конструкцию через тампер, чтобы сразу никуда не убежало, но силы его на исходе.

Тут всё заканчивается: через одну десятимиллионную долю секунды с момента «ноль» (0,1 микросекунды, но все цифры очень приблизительны) реакция в плутонии завершена.

Подставляй ведро

Вроде как всё, ядерный взрыв состоялся, расходимся? Ну, теоретически да. Но если бросить всё как есть, взрыв будет не очень мощный. Можно его усилить (бустировать) слоями термоядерного горючего. Правда есть одна проблема. Вон ударная волна висит, по швам уже расходится, устала вашу ядрену-бомбу держать. Как это всё сжигать, пока оно не убежало? Сделаешь в семнадцать этажей, пять прореагируют, на те два процента и живём, а остальное — ковром по сельской местности? Нет уж, давайте думать.

Боевые блоки МБР LGM-118 Peacekeeper на последнем отрезке траектории

Как писал Теллер в обосновании своей идеи, где-то 70-80% энергии ядерной реакции выделяется в виде рентгеновского излучения, которое движется существенно быстрее, чем рвущиеся наружу осколки деления плутония. Что это даёт пытливому уму физика?

А давайте, говорит физик, пока до нас не доползла взрывная волна и тут всё вообще не разлетелось к едрене-фене, используем уже вышедший из триггера рентген для поджига термоядерной реакции.

Поставим рядом ведро жидкого дейтерия (как у Теллера в первом изделии и было) или твердого дейтерида лития (как Гинзбург в Союзе предложил), и используем взрыв триггера как зажигалку, ну или, если хотите, как детонатор НАСТОЯЩЕГО ВЗРЫВА.

Сказано — сделано. Теперь понятна конструкция нашего заряда: пустотелый бак, с одного торца — триггер, всю низость падения которого мы уже обсудили. Пространство между первой и второй ступенью заполняется разными хитрыми рентгенопроницаемыми материалами. Везде официально указано, что поначалу это был пенополистирол. Но с конца 1970-х у американцев, скажем, используется шибко секретный материал FOGBANK — предположительно, аэрогель. Наполнитель предохраняет вторую ступень от раннего перегрева, а внешний корпус заряда — от быстрого разрушения. Корпус поддаёт также давления на вторую ступень и вообще способствует симметричности обжатия.

Кроме того, там же — в небольшом перерывчике между первой и второй — установлены совсем хитрые и начисто секретные конструкции, про которые стараются вообще ничего не писать. Их можно осторожно назвать концентраторами рентгеновского излучения. Нужно всё это, чтобы рентген не просто так светил в пространство, а надлежащим образом доехал до второй ступени.

Всё остальное место занимает вторая ступень. Пакет её тоже непростой, а какой надо пакет. В самой сердцевине этого цилиндра из дейтерида лития, упакованного в прочный тяжёлый корпус, проделан канал, в который коварно вложили стержень из того же самого плутония-239 или урана-235.

Когда Родине нужно — и звёзды зажигают

Рентген испарил наполнитель, переотражается изнутри от внешней оболочки и действует на корпус второй ступени. Да и в общем, чего греха таить, вся эта ярмарка уже приступает к ликвидации самой бомбы как материальной конструкции. Но мы успеем, нам надо-то всего ничего, около микросекунды.

Всё испарившееся ломится в центр и со страшной силой давит и греет (миллионы градусов, сотни миллионов атмосфер) внешнюю оболочку второй ступени. Она тоже начинает испаряться (эффект абляции). Ну как — испаряться…

Реактивный двигатель на форсаже в сравнении с этим — попытка деликатно высморкаться.

Отсюда можете прикинуть давление на то, что внутри оболочки. См. выше про тампер на первой ступени, идея в чем-то схожая.

Вторая ступень уменьшается в размерах — в 30 раз для цилиндрического варианта и примерно в 10 для сферического. Плотность вещества возрастает более, чем в тысячу раз. Внутренний стержень из плутония доводится до надкритичности и в нём начинается ядерная реакция — уже вторая в нашем боеприпасе за последнюю микросекунду.

Итак, сверху обжатый тампер, внутри жёстко бомбануло, пошёл поток нейтронов — и у нас внутри стоят расчудесные погоды.

Здравствуй, синтез легких ядер, литий в тритий, всё вместе в гелий, вот он, выход мощности. Сотни миллионов градусов, как в звёздах. Термоядерная бомба пожаловала.

Микросекунда капает, подожжённый дейтерид лития горит из центра наружу… стоп, а если нам и сейчас мощности мало?

Давайте-ка отмотаемся немного назад и организуем корпус второй ступени не просто так, а из урана-238. По сути, из природного металла, а то и из обеднённого.

У нас от синтеза лёгких ядер прёт поток очень быстрых нейтронов, они кидаются изнутри на недоиспарившийся урановый тампер и — о, чудо! — в этом безобидном изотопе запускается ядерная реакция. Не цепная, самоподдерживаться она не может. Но этих нейтронов из термояда вылетает столько, что на тонну урана хватит: вся вторая ступень как огромный нейтронный источник работает.

Это так называемая «реакция Джекила-Хайда». Потому и название такое: никого не трогал, вроде был нормальный, и тут на тебе ВНЕЗАПНО.

Оно вылупилось

У нас, напомним, не прошло и двух микросекунд, а уже столько сделано важных дел: взорвали атомную бомбу, подожгли с её помощью термоядерное горючее и, если было надо, заставили делиться аполитичного пофигиста — уран-238. Последнее, кстати, важно: на нём можно сильно разогнать мощность устройства. Но и грязи в окружающую среду полетит много.

Правда, на этом «красивая физика» гигантов научной мысли середины XX века заканчивается. Теперь вся эта первозданная стихия готова излиться наружу, за призрачные границы того, что ещё недавно было корпусом бомбы.

И вот там дальше начнет развиваться огненный шар, а потом возникают и поражающие факторы ядерного взрыва. Но о них — потом.

Hoвости СМИ2
«‡„ÛÁ͇...
Летающие тарелки
Которые могли бы приземлиться в Чертаново
Услышав слова «летающая тарелка», мы автоматически думаем о пришельцах, людях в шапочках из фольги или секретных разработках Третьего Рейха… Но, на самом деле, это типичный случай материализации идей наоборот — ещё на заре авиации люди осознали преимущества летательных аппаратов в форме диска и пытались поднять их в воздух. Давайте взглянем на космические блюдца родом с родной Земли.
13K
18
2
1
Пистолет, появившийся раньше времени
Где-то на пару тысяч лет

Болтеры — самое знаменитое, наверное, стрелковое оружие фантастической вселенной Warhammer 40k — известны тем, что используют реактивные снаряды, стабилизируемые в полете вращением. Этим чудовищем, например, штурмовые отряды Adepta Sororitas (сплошь гарные девицы!) устрашают еретиков по всей галактике в далёком будущем. Есть у него и современный реальный прототип, который тоже известен, но в основном в кругу фанатов стрелковки.

21K
14
7
2
Не только ковровые бомбардировки
Высокоточные удары стратегов Второй мировой
Дальние бомбардировщики Второй мировой ассоциируются в первую очередь с чудовищными ковровыми бомбардировками, жертвами которых чаще всего становились мирные жители. Однако на самом деле возможности этих самолетов позволяли наносить и высокоточные удары с большим эффектом при сравнительно небольшом числе задействованных машин. Вот пять самых удивительных.
40K
36
16
2
Газ до отказа
Одной ногой в рай! — на сирийском шахидмобиле

Особенность текущей войны в Сирии заключается в том, что всевозможные исламские радикалы впервые со времен Второй мировой стали регулярно применять в бою смертников. Японцы, в своё время, дошли до того, что стали конструировать специальные самолёты и торпеды для камикадзе, а сегодня в тайных сирийских гаражах точно так же клепают одноразовые броневики — самоходные бомбы огромной мощности. И выглядят они впечатляюще!

19K
17
3
3
Не узнаю вас в гриме
Метаморфозы Т-34
Это только нам кажется, что наш «лучший танк Второй мировой», как та Дуся, не менял своего облика, разве что разок отрастил хобот подлиннее — а вот во всём остальном мире думали иначе. Да и у нас находились свои любители поизмываться над «тридцатьчетверкой». С них и начнём…
31K
31
5
6
Вьетнамские хоббиты
Тихое оружие тоннельной войны
Мы знаем о войне на суше, воде и в небе, а вот в 1967 году, в самый разгар войны во Вьетнаме, американцам пришлось повоевать под землей. Вьетконговцы выкопали целые лабиринты тоннелей, в которых находилось всё нужное для жизни. Прямо как у хоббитцов во «Властелине колец», только эти хоббитцы ни разу не были добродушны и гостеприимны. Разбомбить их сверху не получалось, и американцам приходилось спускаться в тесные переходы, кое-где перемещаясь чуть ли не ползком. Обычное оружие в тоннелях только мешало.
13K
18
4
0
Не шмогла
Как американцы пытались бороться со «стратегическим кошмаром Запада»
1950-е, разгар ядерного противостояния, в высоких кабинетах подсчитывают потенциальные потери, а Доктор Стрейнжлав учит любить Бомбу. Советский Союз анонсирует выход сверхзвукового бомбардировщика М-50, которому Штатам нечего противопоставить. В глазах у американских генералов легионы советских самолетов уже бомбят западное побережье. Чертовы комми, нельзя этого допустить!
11K
19
0
2
Не грози восточному соседу, попивая сок у себя в НАТО
Почему не бывает надводных ракетных крейсеров стратегического назначения
Атомные подводные лодки с баллистическими ракетами (ПЛАРБ) у нас называют «ракетные подводные крейсера стратегического назначения» (РПКСН). А про НАДводные ракетные крейсера вы что-нибудь слышали? Нет, конечно. Их не существует. Но они вполне могли бы сегодня грозить нам откуда-нибудь из Средиземноморья, когда у НАТО в очередной раз зачешется. Сейчас расскажем, почему эта идея так и не «всплыла».
30K
18
9
4
Стреляй, кисть качай!
Пистолет для фитоняшек XIX века
В конце XIX века самозарядные пистолеты были новинкой. И, конечно, многим хотелось выделиться и приобрести не револьвер «как у всех», а что-нибудь эдакое, но при этом всё-таки доступное уму. Например, затейливый неавтоматический пистолет, перезаряжающийся с помощью мускульной силы. Такие в шутку называли «эспандерами». Мы расскажем об одном из примеров пистолетного хайпа начала века.
8.2K
12
2
0
Пять поворотных моментов операции «Багратион»: как немцы потерпели самое крупное поражение

Операция «Багратион» — крупнейшее поражение немецкой армии за всю её историю! Чтобы просто неудача и прорыв переросли во вселенскую катастрофу, нужно было не раз и не два сделать правильный выбор места и времени ударов, и добавить щепотку импровизации и мастерства. Что же именно происходило 75 лет назад во время Великой Отечественной войны?

28K
45
52
636
Ликбез: численность средневековых армий

Ничто не вызывает столько споров у историков, как вопрос о численности средневековых армий. По страницам серьёзных монографий и научно-популярных книг ходят цифры, порой очень плохо сопоставимые с реальностью. Так сколько же воинов могло выставить средневековое государство? WARHEAD.SU разобрался.

26K
31
48
440
Прохоровка: о чём хочет забыть Die Welt?

Когда о каком-то факте или событии неожиданно и внешне немотивированно вспоминают, у людей в теме возникает вопрос: «О чём же они хотят забыть?». Статья в Die Welt о Прохоровке — именно такая. Самый лёгкий способ заставить о чём-то забыть — потопить воспоминания в крике и хайпе на постороннюю тему.

26K
62
170
1.5K
Десять «школьных» заблуждений о Руси и Орде

Загадочные и страшные «ордынцы»! Они наводят ужас на всех школьников, читающих учебники истории. Но заблуждений и мифов о них существует огромное количество. Кто помогал монголо-татарам во время нашествия, как у завоевателей шла «игра престолов», и какими были армии различных ордынских государств — в нашем материале.

24K
26
35
553
Как живёт реактор? Путешествие на ЛАЭС

Сериал «Чернобыль» посеял семена сомнения по всему миру. Кажется, что даже после катастрофы на Фукусиме люди столько не интересовались атомными электростанциями, их безопасностью и тем, насколько опасна радиация. Вот и редакция WARHEAD.SU выделила наименее ценного сотрудника, замаскировала его под научного журналиста и отправила на Ленинградскую атомную электростанцию.

23K
27
32
86
Самолёт-перебежчик: 30 лет назад советский истребитель улетел на Запад без пилота

Ровно тридцать лет назад из социалистического лагеря прямо в капитализм сбежал самолёт. Нет-нет, не лётчик, а именно сам самолёт. Лётчик остался верен присяге, а вот самолёт, привлечённый капиталистическими миражами, рванул в страны Западной Европы, пролетев самостоятельно более девяти сотен километров.

22K
27
11
672
Мортсейфы от «воскрешателей»: как в Англии охотились за мертвецами

Ходячие мертвецы, упыри, вихты… Не из-за них ли на старых английских кладбищах до сих пор можно видеть железные «клетки» на могилах? А вот и нет! Мортсейфы ставили, чтобы тела не достались «воскрешателям». О кладбищенской войне, развернувшейся в Англии в XIX веке, — в материале WARHEAD.SU.

22K
24
9
204
От трагедии до фарса: три истории о том, как не надо обращаться с оружием

Личное оружие любит не только ласку и смазку, но и правильное обращение. А вот если с ним обращаться иначе, то последствия будут печальными. Увы, но во время войны были часты случаи, когда происходило именно так. Как пример — три истории о красноармейцах, обращавшихся с оружием не по уставу.

20K
29
25
207
Кто кого: мадьяры против всей Европы

Пока на берегах Европы хозяйничали викинги, на суше её жителей поджидала ничуть не меньшая напасть. Дальние родственники степенных финнов и эстонцев, они же — близкая родня сибирских оленеводов, научились у индоевропейцев, скифов и тюрков разному плохому, и устроили в Старом Свете фантастический кавардак на долгие полвека.

20K
41
28
974
10 «школьных» заблуждений о русской военной истории
На Куликовом поле не было пехоты, стрельцы не воевали в красном, Карл XII не нападал на Россию!
122K
69
36
897
Советская пехота держит удар: как растерялись «тигры»

«Разгромить!» — такой безапелляционный приказ получил свежий 507-й тяжёлый танковый батальон «тигров». Его машины 21 марта 1944 года выгрузились с платформ в районе Львова прямо к началу нового наступления Красной армии. Ожидания немецкого командования по поводу чудесной силы «тигров» оказались обмануты самым подлым образом.

62K
60
18
742
Я только спросить: 10 наивных вопросов о ваффен СС
В ваффен СС брали настоящих арийцев с безупречной родословной? Эсэсовцы были помешаны на оккультизме? Вермахт и СС конкурировали? WARHEAD.SU собрал самые простые и одновременно сложные вопросы об организации войск СС.
47K
38
71
361
Стройка века по-немецки: Атлантический вал

«Мы построим свою линию укреплений, с пушками и адским пламенем!» — решили немцы в 30-е годы, обиженно наблюдая, как тем же самым вовсю уже занимается весь остальной мир. Немецкая пропаганда утверждала, что Атлантический вал неприступен и любая попытка высадки обречена. Но союзники решили, что этот вал не так страшен, как его малевал доктор Геббельс.

45K
40
10
432
Бомбардировщик «Сотка»: бесполезный шедевр

Великий самолёт, превосходящий все аналоги, но погубленный интригами похлеще, чем в «Игре престолов». Речь идёт, разумеется, о бомбардировщике Сухого Т-4 «Сотка». Многие считают провал этой программы чуть ли не трагедией государственного масштаба. Так ли это и кого можно обвинить? Мы разобрались.

43K
34
9
466
Ликбез: что такое испанские терции и почему они проиграли?
Испанская армия больше ста лет господствовала на полях сражений. Испанцы громили всех, кто рисковал выступить против величайшей военной машины Европы. Но внезапно солдаты, которых боялись лучшие полководцы континента, начали проигрывать сражение за сражением. Почему?
40K
28
8
276
Тест: какой вы боец спецназа?

Бойцы спецназа во многом взаимозаменяемы, но всё же у каждого из них есть своя специализация. Медики, штурмовики, группа поддержки… Пройдите наш тест и узнайте, что же вам ближе.

39K
2
2
90
Почему трусость французов — миф?
Боевой флаг французов — белого цвета. Символ их доблести — петух, который при виде опасности удирает со всех ног. Боевая позиция — поднятые руки, а оружие — французский батон. Именно такое мнение о французской армии бытует в сети. Однако всё это — бред сивого мерина в лунную ночь. И у нас есть аргументы.
39K
40
66
949
Острее бритвы: как правильно точить ножи

Пришли на шашлыки, а тупой «дедушкин» ножик не режет мясо? Вовремя затачивать надо было! Чтобы вы больше не попали впросак в такой ситуации — наша статья о том, как же правильно «лечить» затупившиеся клинки.

38K
32
23
467
10 «школьных» заблуждений о русской военной истории
На Куликовом поле не было пехоты, стрельцы не воевали в красном, Карл XII не нападал на Россию!
122K
69
36
897
Взгляд Запада: каким видели советский спецназ в Афганистане

Советского спецназа на Западе очень боялись — и заслуженно. О наших бойцах писали в зарубежной прессе, рассказывали душманы. За Spetsnaz пристально следили за океаном. О подвигах бойцов в Афганистане ходило много легенд. Какие из них правда? Сейчас расскажем.

90K
49
8
869
Ликбез: зачем танку бревно
Танк — это вам не шуточки, а грозная боевая машина, обвешанная орудиями смерти! Но кроме привычных всем пушек, пулемётов и гусениц на нём частенько можно увидеть самые странные навороты. И по степени непонятности одно из первых мест занимает обычное бревно. Казалось бы, зачем оно на танке? Мы разобрались.
74K
35
26
457
Гиганты в тупике
Мы не увидим их в небе
Бомбардировщики — самые большие, сложные и дорогие боевые самолёты своего времени. Ведь доставлять на территорию противника смертельный груз — это задача, на которую сил и средств не жалеют. Однако, попытка внедрения даже самых амбициозных идей часто даёт осечку. Взглянем на чудовищ, которых породил временный сон разума некоторых конструкторов.
71K
30
12
172
Тест: Какой вы военачальник?
Всегда мечтали стать Верховным Главнокомандующим, но что-то мешало? Опыт знаменитых военачальников прошлого поможет подготовиться как следует и избежать ошибок. Пройдите тест WARHEAD.SU и узнайте, какой стиль командования войсками ближе именно вам.
69K
5
3
276
Мгновение до апокалипсиса: что происходит внутри термоядерной бомбы
Что происходит внутри дошедшей до цели термоядерной боеголовки? Много удивительных и красивых, с точки зрения физики, вещей. Правда, перед самым апокалипсисом о них вряд ли кто-нибудь подумает, поэтому мы расскажем о зарождении ядерного взрыва прямо сейчас.
64K
29
28
679
Одна пуля, изменившая ход великой войны
«Friendly Fire Isn’t Friendly» (дружественный огонь ни разу не дружественный) — эту истину знают все, кто хоть раз побывал в зоне боевых действий. Он часто приводит к трагическим последствиям. А один неизвестный иракский солдат из расчёта противовоздушной обороны ухитрился таким образом изменить весь ход Второй мировой войны.
64K
18
12
302
Гранатомёт Таубина: как Сталин не получил супероружие
Хотите предложить товарищу Сталину оружие, которое убьёт всех врагов? А конструктор Таубин сделал такое оружие в реальности. Казалось бы — вот оно! Сейчас Рабоче-Крестьянская Красная Армия покажет империалистам. Однако на вооружение вундерваффе так и не приняли. Почему?
63K
26
27
328
Самолёты Третьего рейха: могли ли немцы обогнать время?
Вскоре после окончания Второй мировой вера в могущество Рейха превратилась в нездоровую идею. Некоторые считали, будто немцы опередили всю планету лет на десять. Быстро появилось мнение о невероятном, фантастическом уровне немецкого авиастроения. Однако с реальностью оно не имело ничего общего. И тогда поклонники Третьего рейха решили взять историю в свои руки.
62K
32
18
312