itemscope itemtype="http://schema.org/WebPage"

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.

/
71K
38
31
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
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
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
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.

Мгновение до апокалипсиса: что происходит внутри термоядерной бомбы

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.

Мгновение до апокалипсиса: что происходит внутри термоядерной бомбы

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.

23K
29
8
1
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.

51K
49
22
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!

25K
29
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…

34K
34
6
6
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».

32K
19
9
4
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!

14K
22
0
2
Стратегический бомбардировщик с посадкой на воду

Представьте себе типичный телерепортаж, посвящённый внезапной проверке войск. Репортёр бойко вещает, перекрикивая шум двигателей, о рассредоточении бомбардировщиков. Но при этом стоит он на палубе корабля, а за его спиной на морскую гладь садятся могучие самолеты-амфибии. Фантастика? Нет, всего лишь один из возможных вариантов развития авиации.

12K
10
2
44
Летать, как Брэд Питт? Можем!

В фантастическом боевике «Война миров Z» герой Брэда Питта отправлялся в миссию по спасению мира, взлетая с авианосца на большом транспортном самолете. Наверняка всякого, кто хоть чуток разбирается в авиации, эта сцена здорово рассмешила. А вот и ничего смешного! В 60-е проделывали и не такое.

12K
26
6
0
Что за зверь?
Без винта — и летает, два сердца — и не мутант

На заглавном фото не фотошоп и не короткая выдержка. Винты истребителей действительно неподвижны. В чём же секрет? Просто на фото один из немногих самолётов с комбинированной силовой установкой — FR-1 «Fireball». Рассказываем, что ж за Копперфильд такой.

11K
14
0
0
Ад над Германией: самый огромный провал «летающих крепостей»

17 августа 1943 года американские лётчики готовились к масштабному рейду вглубь Германии — это должно было стать жёстким и впечатляющим ударом по вражеской промышленности. Но на деле американцев ждала самая кровавая воздушная битва в небе над Третьим рейхом.

17K
63
32
640
Почему Россия массово скупает патроны: мини-расследование WARHEAD.SU

Мы расспросили экспертов и выяснили: скупают не только патроны, но и оружие; спрос местами вырос не на 130%, а на 500%; и ещё — средний чек некоторых оружейных магазинов достиг 1,5 млн рублей.

14K
37
1
460
Балатонские храбрецы: как советские артиллеристы остановили немцев

В марте 1945 года немцы начали последнее крупное наступление. В районе венгерского озера Балатон в атаку двинулась 6-я танковая армия СС. Своих танков у фронта Толбухина было мало, резервы требовались для движения на Вену. Останавливать немецкие танки выпало артиллеристам.

13K
67
32
793
На грани жизни и смерти: прошло ли время штурмовиков?

Одни классы самолётов появляются, другие исчезают, но вокруг некоторых из них не утихают споры. И самый главный объект для обсуждений — штурмовики. Казалось, они окончательно погибли в 50-х, с наступлением сверхзвуковой эры. Затем их класс возродился, но сейчас вновь стоит на пороге исчезновения. Почему так сложилось и какая судьба ждёт штурмовики?

11K
66
92
384
Как заразить Сан-Франциско: незаметно и безнаказанно

Американская военщина распыляет микробы по американскому же городу… 70 лет назад это было не фантастикой и не бредом, а просто скучной реальностью. Осенью 1950 года американский тральщик бороздил воды бухты Сан-Франциско. Но бороздил не просто так, а с абсолютно секретной миссией. Он распылял в воздухе бактерии. Зачем?

11K
50
57
336
Китай в ловушке: как довести до краха великую империю

Нанкинский договор заставил Китай открыть для свободной торговли с европейцами порты Амой, Фучжоу, Нинбо и Шанхай. Остров Гонконг перешёл в вечное владение Великобритании. Империи Цин предстояло выплатить Лондону 21 миллион долларов в течение трёх лет! Это был первый унизительный и неравноправный договор Китая с европейцами. Но как же так получилось?

11K
50
38
361
Лучшие аниме для «настоящих пацанов»

Многие терпеть не могут аниме. Дескать, это всё какая-то «девчачья дичь». И совершенно зря. Аниме — огромный мир, по разнообразию сравнимый с игровым кинематографом. В нём есть настолько лихие и крутые боевики разных видов и стилей, что многие классические образчики жанра могут разве что постоять в стороне и нервно покурить.

11K
20
29
204
Гибель первой женщины-палубника, или Что скрывает американский флот

Не успела американская морская авиация привыкнуть к первой женщине за штурвалом F-14, как она погибла в авиакатастрофе. Официальной версией признали отказ техники, но дальнейшее расследование поставило её под сомнение. О гибели Кары Халтгрин, споры о которой не утихают и по сей день, — в нашем материале.

11K
42
32
163
Музы не молчали. Что рисовала Красная армия в боевых документах

Журнал боевых действий или отчёт об операции — документ серьёзный. Однако красноармейцы — живые люди, которые старались расцветить военную рутину. И вовсю рисовали. Что именно — расскажем и покажем.

10K
69
28
1.1K
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.

125K
63
48
467
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.

97K
90
27
742
Средневековые убийцы, или О чём на самом деле сказка про Красную Шапочку?

Все мы в детстве слышали историю про девочку и волка. Но вряд ли догадывались, какая тьма, какой ужас стоят за ней. О событиях, ставших основой всеми любимой сказки, — в материале WARHEAD.SU.

66K
98
58
979
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.

62K
54
57
591
Монгольские нукеры против рыцарей: битва при Легнице

Сравнивать крестоносцев и монголов, казалось бы, заведомо бесполезное занятие. Ведь где рыцарство, а где хитрые азиаты? Однако 9 апреля 1241 года под Легницей, что в Силезии, произошла великая битва, которая поможет ответить на вопрос: какая же военная культура прошлого превосходит остальные?

59K
59
47
1.1K
Партизанские реалии: насколько точными были полевые сводки?

«Чем дальше в лес, тем толще партизаны», гласит известная шутка. В начале 1944 года, когда Красная армия освободила значительную часть Украины, штаб партизанского движения захотел проверить — а так ли были точны сводки?

57K
69
68
862
Битва за Радзехов: анти-Расейняй Великой Отечественной

«Советские КВ и Т-34 были неуязвимы для немецкой артиллерии летом 1941 года!» — такие утверждения можно встретить и сегодня. Обычно дальше вспоминают прибалтийский Расейняй и одинокий КВ против 4-й танковой группы. Но ход боевых действий подсказывает, что была и полная его противоположность. Имя ей — Радзехов.

57K
77
35
719
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.

57K
52
11
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.

50K
38
9
466
10 «школьных» заблуждений о русской военной истории

На Куликовом поле не было пехоты, стрельцы не воевали в красном, Карл XII не нападал на Россию!

230K
100
58
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.

125K
83
21
869
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.

125K
63
48
467
Плавучие ветераны Второй мировой: самые старые действующие военные корабли

Вторая мировая была настолько давно, что корабли, принимавшие в ней участие, уже давно превратились в плавучие музеи. Но не все! Некоторые всё ещё стоят в строю и гордо несут флаги своих стран. Мы собрали для вас подборку самых интересных кораблей-ветеранов.

117K
29
13
81
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.

97K
90
27
742
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.

95K
45
29
457
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.

90K
7
4
276
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.

78K
35
14
172
Рожок, бубен и мясорубка: что поможет перезарядить быстрее?

Запас патронов бывает двух видов: «мало» и «всё равно мало». Однако просто забить рюкзак патронами — тоже не выход. Процесс перезарядки для противника вовсе не повод по-джентльменски прекратить стрельбу. Перезаряжаться желательно как можно быстрее и реже, а патроны таскать уже «готовыми к употреблению». Что же для этого придумали?

77K
28
17
346