Проект "49": как молодые гении создали основу термоядерного арсенала России

Шестьдесят лет назад на полигоне на Новой Земле состоялось ядерное испытание, о котором пишут нечасто — в отличие от испытания первого отечественного атомного заряда в августе 1949 года или "супербомбы" (она же "Царь-бомба" и "Кузькина мать") в октябре 1961 года. Но дата 23 февраля 1958-го имела исключительное значение для будущего страны – именно тогда был испытан заряд, имевший условный индекс "49" и ставший основой термоядерного арсенала Советского Союза и нынешней России.

Примечательно, что тот прорыв совершили совсем молодые и при том на редкость талантливые люди, сравнительно недавно получившие дипломы вузов и прорвавшиеся со своими идеями через трудности, в том числе скептицизм старших коллег, стоявших у истоков советского атомного проекта.

Путь к термоядерному прорыву

Каким же образом и почему именно заряд (или, как говорят сами разработчики, изделие) "49" стал точкой отсчета истории современного термоядерного оружия страны?

Советский Союз, проведя в августе 1949 года свое первое испытание атомного заряда и лишив США монополии в этой области, в начале 1950-х годов уже начал отставать от Америки в освоении технологий создания новых, гораздо более мощных термоядерных зарядов.

Термоядерное оружие основано на использовании гигантского количества энергии, выделяющегося в ходе слияния ядер изотопов водорода — дейтерия и трития (отсюда — водородная бомба). Но это возможно лишь при температурах в десятки, сотни миллионов градусов (отсюда другое распространенное название этого вида оружия — термоядерное) и давлениях в сотни миллионов атмосфер. Поэтому термоядерную реакцию в водородной бомбе "зажигает" атомный заряд, в котором используется энергия деления атомных ядер.

Полноценным термоядерным зарядом считается такой заряд, энерговыделение которого (основная характеристика заряда) в большей степени обусловлено энергией термоядерного синтеза, а не деления ядер.

США испытали свой первый настоящий термоядерный заряд 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок в Тихом океане. Мощность взрыва превысила десять мегатонн — это было невиданным рекордом для того времени.

Надо отметить, что взорванное тогда термоядерное устройство представляло собой установку размером с двухэтажный дом. Но главной особенностью нового подхода американских физиков было то, что это новое устройство являлось двухступенчатым: после взрыва атомного заряда первой ступени зажигалось термоядерное "горючее" во второй ступени. Это зажигание происходило благодаря радиационной имплозии — очень эффективному способу сжатия термоядерного горючего за счет рентгеновского излучения, испускаемого при взрыве первичного атомного заряда. Использование радиационной имплозии позволяло создавать термоядерные заряды очень большой (да и практически неограниченной) мощности. Этого советские ученые тогда еще не знали.

Решение к отечественным атомщикам пришло весной 1954 года. Сотрудники главного советского "штаба" по созданию атомного и термоядерного оружия – Конструкторского бюро-11 (ныне Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Нижегородская область) поняли, каким как лучше всего использовать принцип радиационной имплозии. Прорывной подход предложил Юрий Алексеевич Трутнев — представитель молодого поколения физиков, приехавших в Саров. Ему тогда было 26 лет – он родился в ноябре 1927 года, а в 1951 году окончил физический факультет Ленинградского государственного университета.

Стало ясно: СССР получил ключ к решению проблемы создания мощных водородных зарядов. На основе нового принципа разработали первый настоящий термоядерный заряд РДС-37, изготовленный сразу для использования в авиационной бомбе. Его успешное испытание прошло 22 ноября 1955 года на Семипалатинском полигоне. Итоговая мощность при взрыве составила 1,6 мегатонны. Советский прорыв к технологиям создания полноценного термоядерного оружия состоялся. Но до оснащения такими зарядами носителей, прежде всего ракет, было еще далеко.

Как вспоминал Трутнев, еще до испытания РДС-37 у него уже была идея более совершенного изделия на основе нового принципа конструирования термоядерного заряда. "После испытания РДС-37 я на следующий день вечером позвал на берег Иртыша моего друга и коллегу Юрия Николаевича Бабаева и говорю: "Юра, давай мы попробуем сделать вот такую штуку". И он согласился", — рассказывал Трутнев в интервью РИА Новости.

"Особенность нового заряда состояла в том, что при использовании основных принципов РДС-37 в нем удалось существенно уменьшить габаритные параметры за счет нового смелого решения", — ранее, в 2000-х годах, написал Трутнев.

Бабаев был на год моложе Трутнева и приехал в КБ-11 после окончания МГУ. Вместе они составили чрезвычайно эффективный тандем теоретиков.

Неверие в новую идею

Когда ученые вернулись в Саров, они рассказали о своей новой идее своим руководителям и старшим товарищам – главному конструктору КБ-11 Юлию Харитону, а также Андрею Сахарову, Якову Зельдовичу, Евгению Забабахину и другим. Но, к удивлению Трутнева и Бабаева, их идея не получила поддержки и более того – была отнесена к числу просто бредовых. "Нас не поддержали, потому что не поняли", — объяснял Трутнев.

В то же время складывалась довольно странная ситуация. Как отмечал Трутнев, после создания РДС-37 начались интенсивные работы по развитию нового принципа и созданию новых термоядерных зарядов. "Возник мощный интеллектуальный импульс, который временами приобретал характер лихорадочной деятельности", — писал в своих воспоминаниях ученый. Видимо, это и сыграло свою роль в таком отношении к предложению Трутнева-Бабаева со стороны уже заслуженных разработчиков – мол, мало ли что там молодежь предлагает, мы сами будем развивать РДС-37.

Вот только заряд РДС-37 по своим характеристикам не подходил для постановки на вооружение в составе межконтинентальной ракеты Р-7 Сергея Королева, и его пришлось дорабатывать под "семерку", но при этом повышая энерговыделение примерно вдвое, как того требовал заказчик — Министерство обороны. И это при том, что как раз изделие "49" годилось лучше всего для установки на ракету – по габаритам и весу оно было меньше, чем РДС-37, при этом обладало большим, чем в два раза, энерговыделением.

Но, по крайней мере, Трутневу и Бабаеву не мешали работать. Они наладили контакты с отделением прикладной математики (ОПМ) Математического института Академии наук СССР в Москве, которое возглавлял знаменитый Мстислав Келдыш. Дело в том, что математическая база КБ-11 тогда была недостаточно мощной для расчета термоядерных зарядов. В ОПМ разработали математические программы, описывающие процессы, которые должны были происходить при взрыве "49-го". Сами разработчики понимали, что новый заряд получится эффективным и работоспособным, и не сомневались в успехе. Оставалось ждать, когда заряд будет включен в программу полигонных испытаний на 1957 год.

Время для испытаний

Но экспертная комиссия, допустив к испытаниям ряд других зарядов, в отношении "49-го" изделия указала, что его разработка находится на начальном этапе и требует дополнительного обоснования. Примечательно, что по зарядам, получившим "добро" комиссии, такого обоснования представлено не было. Таким образом, изделие Трутнева-Бабаева не попадало в план полигонных испытаний на 1957 год.

Объяснением произошедшего может, наверное, служить то, что не все проводившиеся испытания новых советских термоядерных зарядов оказались успешными – некоторые из них вообще не сработали. Достаточно сказать, что из почти 30 испытаний, проведенных в 1956-1958 годах, 12 показали неудовлетворительные результаты. Это доказывало недостаточно полное на тот момент понимание учеными очень сложных процессов, происходящих при взрывах таких зарядов, и поэтому требовалась дополнительная работа.

К осени 1957 года Трутнев и Бабаев выпустили отчет о расчетном обосновании заряда "49", и уже новая независимая экспертная комиссия выступила за проведение его испытания. "Успешное испытание изделия "49", несомненно, откроет новые возможности для дальнейшего совершенствования конструкций", — указывалось в выводах комиссии.

Трутнев и Бабаев получили поддержку со стороны Игоря Курчатова и руководителя советской атомной отрасли, министра среднего машиностроения Ефима Славского. Благодаря им новый заряд был вставлен в план испытаний и в конце 1957 года доставлен на Семипалатинский полигон. Но в силу обстоятельств испытание отложили на следующий, 1958 год.

23 февраля 1958-го

Зато в январе 1958-го научно-технический совет КБ-11 по зарядам, предназначенным к испытаниям, уже подчеркивал, что "49-е" изделие надо испытать как можно скорее, потому что оно относилось к одному из двух зарядов, которые являлись главными с точки зрения установки на ракету-носитель Р-12. Вторым был заряд "44", созданный по другой схеме под руководством Якова Зельдовича, но обладавший такими же, как у "49-го", массогабаритными характеристиками. Результаты полигонных испытаний должны были показать, какой заряд, на основе какой физической схемы, будет более эффективным.

Срочность в проведении испытаний объяснялась тем, что в конце марта начинался односторонний мораторий на ядерные испытания, объявленный Советским Союзом.

Почему для испытания заряда "49" выбрали 23 февраля? Это было совпадением. Ведь всякое ядерное испытание — это не торжественный салют по тому или иному поводу, а очень сложный эксперимент государственного значения, которому предшествует тщательная подготовка, и потому выбор его даты зависит от ряда факторов, в том числе погодных. Тогда "звезды сошлись" на 23-м числе.

Чей заряд лучше?

Результат испытания, состоявшегося 23 февраля на Новой Земле, оказался, однако, довольно неожиданным – мощность взрыва оказалась в 1,5 раза больше расчетной величины и составила примерно 860 килотонн.

Пришлось в спешном порядке проводить повторное испытание заряда "49", но уже при иных, штатных параметрах первичного ядерного узла. Оно прошло 21 марта 1958 года. Мощность взрыва составила около 650 килотонн – это уже соответствовало расчетам.

А вот заряд Зельдовича, испытывавшийся 27 февраля, показал энерговыделение существенно меньше ожидавшегося. И вопросов о том, чей заряд пускать в серию, не осталось.

Принцип, положенный в основе проекта "49" и полностью себя оправдавший, стал активно использоваться для разработки термоядерных зарядов различных категорий. Вот тут уже Трутнев и Бабаев не встречали сопротивления. А в КБ-11 работа по термоядерным зарядам была перепланирована.

"Начинка" для разных носителей

Схема изделия "49" привлекала тем, что позволяла создавать заряды с различным энерговыделением, которые можно было ставить на носители с разными массогабаритными характеристиками. Уже в июле 1958 года научно-технический совет под руководством Курчатова обсуждал варианты применения заряда "49" на ракетах-носителях, обладавших различной дальностью стрельбы.

Продолжение ядерных испытаний США вынудило Советский Союз провести специальную серию испытаний, которая началась 30 сентября 1958 года и проходила перед началом совместного с США и Великобританией моратория, продлившегося по 1961 год. В эту серию состоялось еще несколько успешных испытаний термоядерных зарядов, созданных на основе схемы изделия "49". Их мощность составляла от 0,2 до 2,8 мегатонн. Наибольшим энерговыделением обладал заряд, испытанный 22 октября и предназначавшийся для оснащения межконтинентальной баллистической ракеты Р-7А.

Отдельно надо отметить то, что в 1958 году под руководством Юрия Трутнева на основе схемы "49-го" был создан самый маленький на то время термоядерный заряд. Трутнев, по существу, стал инициатором работ по миниатюризации термоядерного оружия в СССР. Он понимал большие перспективы этого направления и энергично отстаивал его, но поначалу не нашел поддержки у руководства атомной отрасли.

Пришлось ехать в Москву к Курчатову. Он повел разработчиков на научно-технический совет Минсредмаша. Руководство министерства и там выступило против малых зарядов. Как вспоминал Трутнев, Курчатов терпеливо выслушал аргументы "за" и "против", встал, громко стукнул по столу своей палкой, с которой он к тому времени ходил, и решительно изрек: "Испытываем!". Этот мини-заряд был успешно испытан 25 октября 1958 года.

Без перерыва заряд "49" в различных модификациях поступил на вооружение армии и флота. 4 марта 1959 года – в составе ракетного комплекса 8К63 с баллистической ракетой Р-12. Стоит отметить, что именно на базе этой ракеты 17 декабря 1959 года были созданы Ракетные войска стратегического назначения.

Зарядом "49" также в 1959 году был оснащен комплекс морского базирования крылатой ракеты П-5, которой оснащались атомные и дизельные подводные лодки. В 1961-м – в составе крылатых ракет наземного базирования, а в 1963-м – в составе баллистических ракет Р-21 морского базирования, причем и на первом таком отечественном ракетном комплексе Д-4 с подводным стартом.

В сентябре 1961 года в рамках операции "Роза" в СССР были впервые проведены пуски ракет Р-12 со штатными термоядерными головными частями. Ракеты, стартовавшие с континентальной части СССР, успешно поразили цель на Новой Земле. А во время Карибского кризиса в 1962 году ракеты Р-12 были размещены на Кубе, представляя реальную угрозу для США.

В апреле 1959 года разработчики проекта "49" удостоились Ленинской премии, которую лауреатам вручил Игорь Курчатов.

Основа стратегической триады

Значение проекта "49" трудно переоценить. Его базовая физическая схема, позволяющая создавать более экономичные, легкие и малогабаритные водородные заряды, легла в основу практически всех зарядов, составляющих основу отечественной ядерной триады.

Безусловно, разработка "49-го" и последующих зарядов стала триумфом научной молодежи, причем не только Юрия Трутнева и Юрия Бабаева, но и тех, кто работал вместе с ними в Сарове, и молодых сотрудников другого ядерного центра в Снежинске – например, Бориса Литвинова и Евгения Аврорина.

Это был и триумф системы послевоенного образования, которая в полуразрушенной стране обеспечила подготовку талантливейших умов, которые целенаправленно отбирались для решения атомной проблемы, бывшей в то время задачей номер один для государства. Здесь уместно вспомнить Московский физико-технический институт, Московский механический институт (ныне Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"), "девятый" факультет Московского энергетического института.

Что касается схемы заряда "49", то она не раскрывается и относится к категории сведений, составляющих государственную тайну. И пока у России существует ядерное оружие, данные по проекту "49" рассекречены не будут. Но и по сей день идеи, рожденные по-настоящему гениальными молодыми умами в 1950-х годах, позволяют надежно обеспечить обороноспособность страны.