Ядерне зброя

Е.А. Шитиков кандидат технічних наук, лауреат Державної премії, віце-адмірал

Ядерна зброя виникло на основі фундаментальних досліджень властивостей матерії, проникнення людини в таємниці ядра атома. Науковим керівником Уранового проекту з створення ядерної зброї в СРСР був академік Ігор Васильович Курчатов. Для Військово-Морського Флоту ядерну зброю створювалося в трьох інститутах (назви сучасні): Всеросійському НДІ експериментальної фізики (ВНДІ-ЕФ), Всеросійському НДІ технічної фізики (ВНІІТФ), Всеросійському НДІ автоматики (ВНІІА) Міністерства з атомної енергії (Мінатом). У цих організаціях першим особою був науковий керівник, роль якого в створенні зброї завжди була визначальною.

Науковим керівником ВНІІЕФ (Арзамас-16) протягом майже півстоліття працював академік Ю. Б. Харитон. Нині ним став В. М. Михайлов, міністр Російської Федерації з атомної енергії. Науковим керівником ВНІІТФ (Челябінськ-70), який заснував другий ядерний центр, був член-кореспондент АН СРСР К. І. Щелкін, його змінив академік Е. И. Забабахін, а нині - академік Е. Н. Аврорін. Під ВНІІА (Москва) посаду наукового керівника існувала до 1964р., її займав член-кореспондент АНСССР М. Л. Духов.

У першу чергу вчені-фізики відігравали головну роль у створенні ядерних боєприпасів (ЯБП). Разом з тим у вирішенні цієї надзвичайно важливої проблеми брав участь величезний колектив діячів науки, що дозволило одного разу міністру Е. П. Славському жартома заявити про створення "своєї академії наук", маючи на увазі 50академіков і членів-кореспондентів, що працюють в атомній промисловості.

Поки немає загальновизнаною періодизації розвитку ядерних і термоядерних зарядів. Одна з причин в тому, що на початковому (бомбового) етапі за фізичними критеріями прорив слідував за проривом (1951, 1953, 1955гг.), а потім якісні зміни відбувалися і за іншими показниками, які визначаються носіями ядерних боєприпасів. В інтересах Військово-Морського Флоту ядерні боєприпаси розроблялися для спорядження авіаційних бомб, торпед, балістичних ракет, крилатих ракет (корабельних, авіаційних і берегових), протичовнових ракет, підводних ракет і глибинних бомб.

Першими боєприпасами флоту була атомні бомби. Усі морські ядерні боєприпаси (ЯБП) створювалися на основі перекладу діляться матеріалів (плутонію і урану-235) в надкрітіческое стан шляхом формування сферичної збіжної ударної хвилі (ефект імплозіі) за рахунок енергії хімічного вибухової речовини (ВВ). Гідність методу - економічність. Але при цьому завжди існує критичний розмір, при зменшенні якого заряд не спрацює (діаметр першого імплозівной бомби - 1,5 м).

При переході від авіабомби до торпеді постала така проблема, як вписати заряд імплозівного типу в малий для нього діаметр. Дослідження велися у напрямку теоретичного і експериментального вивчення газодинамічних процесів і фізичної схеми центральної частини заряду. Зокрема, запропонували зменшити кількість точок ініціювання ВВ, змінити фокусуючу систему і паралельно відпрацьовувати кілька варіантів центральній частині. Однак при натурному випробуванні на Семипалатинському полігоні у жовтні 1954р. замість ядерного вибуху стався розкид діляться матеріалів із зараженням місцевості. Це було вперше в історії створення вітчизняного ядерної зброї. Заряд піддався доопрацювання, на Наступного року він випробовувався в декількох модифікаціях. Всього після першого невдачі заряд витримав перевірку 7раз, у тому числі у складі торпеди з фактичної стрільбою з підводного човна.

ВНІІА спільно з "Гiдроприладiв" вдалося створити автономне спеціальне бойове зарядний відділення (АСБЗО), придатний для використання з усіма Прямоідучі торпедами калібру 533мм. Це одразу спростило експлуатацію торпедного ядерної зброї на флотах і підвищило його надійність. Після Н. Л. Духова головним конструктором боєприпасів у ВНІІА став В. А. Зуєвський. Від ВМФ великий внесок у створення АСБЗО вніс Б. А. Сергієнко, чудово знав торпедні зброю.

При обгрунтуванні нових зразків ракетної зброї завжди вставав питання про доцільність оснащення їх ядерними боєприпасами. Військово-морська наука виробила рекомендації щодо цього, якими керувалися до середини 80-х років. Всі ракети, балістичні та крилаті, призначені для ураження берегових об'єктів, робилися тільки в ядерному спорядженні, так як зі звичайними вибуховими речовинами вони були малоефективні.

протикорабельні ракети ПЛ розроблялися в двох комплектаціях взаємозамінних бойових частин: зі звичайним ВР і з ядерним зарядом. При цьому за таким цілям, як авіаносець, залп передбачався змішаним. Протикорабельні ракети НК на відміну від підводних човнів, не завжди створювалися у двох комплектаціях. По крайней мере, для ракетних катерів ядерна комплектація виключалася, а для малих ракетних кораблів допускалася і була обов'язковою для крейсерів. Протичовнові бойові кошти були оснащені ядерними боєприпасами тільки в тому випадку, якщо носій не мав самонаведення або телеуправління і при явно низьку ефективність комплексу із звичайними зарядами.

На кожному етапі розвитку балістичних ракет виникали свої проблеми по боєголовками. У першу поколінні ракет (Р-11ФМ, Р-13, Р-21) головним було підвищення потужності заряду, щоб якось компенсувати помилки визначення місця підводного човна в море та направлення на мету, а також власне підвищений розсіювання першим ракет. Наукова розробка даної проблеми вирішувалася переходом від використання реакції поділу ядер важких елементів до використання реакції синтезу легких елементів. У варіанті бомбового озброєння, де не було обмежень по вазі, габаритами і формою заряду, це завдання вирішили завдяки ідеям академіків А. Д. Сахарова, Я. Б. Зельдовича та Ю. А. Трутнева. Однак для ракет було потрібно зробити заряд в ціліндроконіческой формі набагато меншого розміру. Отримати рішення знайшов головний конструктор боєголовки ракети Р-13 А. Д. Захаренков, запропонувавши елементи заряду розмістити не у спеціальній конструкції, а прямо в корпусі головної частини ракети. Вперше у вітчизняному зарядостроеніі була створена поєднана конструкція, яка на Північному флоті була перевірена бойової стрільбою. Термоядерний заряд спрацював надійно.

Заряд наступної ракети бінарного типу розробки академіка Е. А. негін вийшов набагато легше -- вага боєголовки вдалося знизити на 400кг, але відповідно зменшилася і її потужність, хоча для Військово-Морського Флоту потрібне підвищення потужності боєголовки. Тоді вчені знаходять ще одне оригінальне рішення: використовувати тритій, фактично без зміни конструкції боєголовки. Потужність була доведена до мегатонн класу. Але тритій має високу проникаючу здатність, токсичний і радіоактивний. На прохання ВМФ головний конструктор підводних човнів академік С. М. Ковальов розміщує в ракетних шахтах спеціальні прилади радіаційного контролю на тритій. Надалі конструкторам зарядів вдалося приборкати цей небезпечний газ, і радіаційний контроль в шахтах скасували.

У другому поколінні ракет (Р-27, Р-29) було потрібно досягти великих і міжконтинентальних дальностей стрільби. Попередні боєголовки, вага яких помітно перевершував тонну, для нових ракет не годилися. Необхідно було знизити вагу приблизно вдвічі. Роботи велися по лінії збільшення коефіцієнта термоядерного заряду, зменшення ваги автоматики, що включала імпульсний джерело нейтронів, системи запобіжних і виконавчих датчиків, джерело струму та ін Завдання вдалося вирішити на новому науково-технічному рівні. У цьому поколінні боєголовок застосовувалися заряди розробки ВНІІЕФ. Головним конструктором боєголовок другу покоління був Л. Ф. Клопов.

До третього поколінню відносяться ракети з головними частинами (РГЧ) індивідуального наведення. Перехідний стала боєголовка так званого середнього класу. У ній ще збереглися багато рис моноблока. Вдалим за питомими характеристиках виявився заряд для трехблочной РГЧ. Для створення 10-блочних бойових частин був потрібний якісний стрибок, так як форма корпусу - це гострий конус, в який можна вписати тільки заряд такої ж конфігурації, вага і габарити повинні жорстко відповідати мінімуму, політ в атмосфері відбувався в суцільний плазмі. Створенню такого складного заряду не в останню чергу сприяло змагання між ВНІІТФ і ВНІІЕФ. На блоках третього покоління встановили заряди розробки головного конструктора члена-кореспондента РАН Б. В. Литвинова. Головним конструктором бойових блоків був О. Н. Тіхане. Пізніше його змінив В. А. Верніковскій. У третьому поколінні і заряди і бойові блоки розроблялися в ВНІІТФ.

При створенні системи висотного підриву трудність полягала у виборі принципу її роботи: барометричний датчик залежить від метеоумов у районі мети та її висоти над рівнем моря, інерційний (з використанням величин перевантажень на траєкторії) -- від дальності стрільби, радіодатчіку може чинити протидію. У сучасних боєприпаси вирішена і ця проблема. Головним конструктором систем неконтактних підриву став Тремасов Н. З.. Від флоту боєголовками балістичних ракет займалися Е. А. Шитиков і А. Г. Мокеров.

На зорі розвитку ракетної зброї корабельні балістичні та крилаті ракети розглядалися як рівноцінні бойові засоби для нанесення ударів по берегових об'єктах. Наприклад, перша крилата ракета П-5 мала дальність в три рази більшу, ніж перша балістична ракета Р-11ФМ. Крім прийнятих на озброєння ракет П-5 і П-5Д, була задумана крилата "суперракета" П-20 з термоядерним зарядом. На підводному човні могли розміститися тільки дві такі ракети. Тому робота закінчилася ескізного проекту. Така ж доля спіткала і "суперторпеду" Т-15. Неймовірно, але факт: гігантоманія, пов'язана з ядерним зброєю, тільки гальмувала розвиток морських озброєнь.

Науково-технічне змагання задачу "флот до берегу" вирішило на користь балістичної ракети, а "флот проти флоту" - крилатою.

Ядерні бойові частини протикорабельних ракет відрізняються від інших ЯББ: розвинена зв'язок з системою управління ракетою, аж до підриву ядерного заряду по її команді; безкорпусна конструкція, тобто розміщення в ракеті шляхом монтажу заряду і автоматики; розгалужена по всій ракеті система контактних датчиків підриву; взаємозамінність зі звичайною бойовою частиною. Головним конструктором багатьох бойових частин, у тому числі і крилатих ракет, майже чверть століття був А. А. Бріш (ВНІІА). Від ВМФ у створенні ЯБП крилатих ракет плідно і активно брав участь Б. М. Абрамов.

При створенні протичовнового зброї гостро постала проблема ударостійких зарядів. Невелике зміщення вузлів могло дати асиметрію, що призвело б до відмови боєприпасу. Ударостійкість зарядів досліджувалася і підвищувалася стосовно до систем: беспарашютная глибинна бомба (РЮ-2), протичовнові ракети ( "Вихор", "Завірюха"), балістична ракета великої дальності з підводним вибухом боєголовки ( "Гарпун ").

Військово-Морський Флот пред'являв до ядерних боєприпасів підвищені вимоги з безпеки. Ніде ЯБП так близько не є сусідами з різною технікою і людьми, як на кораблі. Ядерні заряди першого покоління в разі спрацьовування хоча б одного капсуля-детонатора (у типовій конструкції їх 32) могли давати неповний ядерний вибух. Вченим і конструкторам вдалося виключити в аварійних ситуаціях початок ланцюгової реакції. Після цього ЯБП могли бути видані на всі кораблі. Занепокоєння викликали детонатори. У ракетних боєкомплекту підводних човнів другого покоління їх понад півтисячі, а третє - ще більше. Під час випробувань однієї з боєголовок на глибоководне занурення (300 м) стався удар, від якого капсуль повністю впресовані під вибухову речовину. Ясно, що треба було вживати заходів, що виключають вибух. Врешті-решт, конструкторам вдалося створити детонатори навіть менш чутливі до теплових і механічних впливів, ніж саме ВВ. Електродетонатори бояться струмів наведення, а на кораблі їх не уникнути. Була вирішена і ця проблема. Перевірку проводили на кораблях, підносячи боєприпаси до радіолокаційної антени і включаючи станцію на повну потужність.

На основі аналізу що мали місце аварій і катастроф (загибель підводних човнів з ядерним зброєю, удар човна на глибині об скелю з сильним пошкодженням торпеди з ЯБП і ін) вдалося вирішити багато питань, що сприяли підвищенню безпеки ядерних боєприпасів.

При бойовому використанні зброї безпеку стріляє корабля забезпечується кількома ступенями запобігання, що працюють на траєкторії, як правило, на різних незалежних принципах, завдяки чому на небезпечному для корабля відстані ядерний вибух відбутися не може.

У бойових умовах підводний вибух у багатьох випадках ефективніше надводного. Теорією підводного ядерного вибуху займалися академіки М. М. Семенов, М. А. Садовський, С. А. Християнович та Є. К. Федоров. Так, на випробування першого підводного вибуху на Новій Землі з ними прибули 120 наукових співробітників від Академії наук та Академії медичних наук. Це в 2 рази більше, ніж від Мінсередмашу, зазнавало новий заряд, і в 4 рази, ніж від Мінсуднпрому, що брав участь у перевірці на взривостойкость 12 кораблів. Пояснюється це тим, що відповідальність за випробування ядерних зарядів покладалася урядом і на Академію наук. Автор загальної теорії ланцюгових реакцій Н. Н. Семенов був науковим керівником випробувань на Новій Землі в 1955р. У результаті спільної роботи військових і академічних вчених проблема була вирішена. Найбільший внесок у цей розділ прикладної гідродинаміки внесли військові вчені професор Ю. С. Яковлев та член-кореспондент РАН Б. В. замишляє. Результати досліджень мали велике значення для кораблебудування і для вироблення рекомендацій з бойового використання ядерної зброї. У випробуваннях ядерної зброї часто брав участь головний метеоролог країни академік Ю. А. Ізраель.

Безпосередньо підземними випробуваннями ядерних зарядів на Новій Землі зазвичай керували вчені Г. А. Цирков, академік Е. А. Нігин. Багато випробування були унікальними. Наприклад, визначення зміни потужності одного заряду при опроміненні його вибухом поблизу розташованого іншого заряду (перевірка на стійкість до ПРО).

На Новоземельском полігоні був проведений тільки одна свідомо "брудний" наземний вибух, і саме в інтересах "великої" науки. У цьому досвіді ІХФ АН СРСР і ВНІІТФ отримали велику інформацію про поглинання енергії речовиною при температурах, досягають 10млн. градусів. Одночасно випробовувалися і кораблі. Так взаємодіяли вчені-фізики і моряки.

Військово-Морський Флот і суднобудівна промисловість допомогли атомної галузі кадрами. Першим міністром Міністерства середнього машинобудування став В. А. Малишев, до цього очолював суднобудівну промисловість. З моряків і кораблебудівників вийшли головні конструктори С. П. Попов та С. М. Воронін. Заступником міністра, відав розробками ядерних боєприпасів, був В. І. Алфьоров. Зв'язок флоту з атомної наукою триває. Так, у 1995р. віце-адмірал Г. Е. Золотухін перейшов у Мінатом заступником начальника Головного управління проектування і випробувань ядерних боєприпасів.

Всі згадані у статті учасники оснащення флоту ядерною зброєю є лауреатами Ленінської чи Державної премій, багато хто має високе звання Героя Соціалістичної Праці, а І. В. Курчатов, Ю. Б. Харитон, К. І. Щелкін, М. Л. Духов, Е. П. Славський, А. Д. Сахаров і Я. Б. Зельдович удостоєні цього звання тричі.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.navy.ru/