Ядерная земля

Недавно «Росатом» опубликовал документальный фильм о создании и испытании «Царь-бомбы», самого мощного термоядерного боезаряда в истории. Хотя отрывки из него появлялись в сети и раньше, полная версия официально была обнародована впервые. Испытания 50-мегатонной бомбы состоялись на военном полигоне на Новой Земле в 1961 году. Мы решили вспомнить историю этих испытаний и рассказать, что происходит на полигоне на Новой Земле сейчас.

«Ядерный блеф»

После Второй мировой войны отношения между вчерашними союзниками — СССР и США — быстро ухудшились. Сверхдержавы начали гонку вооружений, создавая, испытывая и принимая на вооружение все более мощные образцы военной техники. Хотя ядерное оружие к началу 1950-х было у обоих государств, к середине десятилетия ядерный баланс был в пользу США, которые обладали преимуществом как по количеству ядерных боевых блоков, так и по средствам их доставки.

СССР создал и испытал собственное ядерное оружие, однако разнообразие боевых блоков было небольшим. Кроме того, у страны не было баллистических ракет для доставки ядерных зарядов на сколь-нибудь значительные расстояния, в то время как в США уже полным ходом разрабатывалась межконтинентальная баллистическая ракета Minuteman с дальностью полета более 9 тысяч километров. Пользуясь этим, американские власти начали во взаимоотношениях с СССР прибегать к ядерному шантажу: так называют доктрину, при которой одно государство, угрожая ядерным ударом, пытается заставить другое выполнить его требования.

В случае с СССР ядерный шантаж проявлялся, помимо прочего, в регулярном патрулировании границ Советского Союза стратегическими бомбардировщиками B-52 Stratofortress с ядерным оружием на борту. Полеты проводились в рамках операции «Хромированный купол» и предназначались не только для запугивания советского руководства, но и для того, чтобы в случае начала войны нанести быстрый удар по целям на территории СССР.

В качестве ответной меры в середине 1950-х годов руководство СССР приняло концепцию ядерного сдерживания, которая в 1961 году была принята Министерством обороны в качестве основного документа о противодействии ракетно-ядерной угрозе. Концепция предполагала разработку новых ядерных боевых зарядов разной мощности, новых носителей разной дальности, а также созданию видимости ядерного равновесия с помощью пропагандистских средств — «ядерного блефа».

«Кузькина мать»

Именно в рамках концепции ядерного сдерживания в 1956 году под руководством академика Игоря Курчатова стартовали работы по созданию мощной термоядерной бомбы. Целей у проекта было несколько: запугивание США, разработка и проверка технологий проектирования и конструирования термоядерных зарядов многоступенчатого типа (для подрыва необходим перенос энергии взрыва от первичных зарядов к основному заряду).

Этот проект шел в рамках строжайшей секретности, а потому даже не имел официального обозначения. В документах создаваемое оружие иногда не имело названия вовсе, а иногда проходило как РДС-202, АН602 или «изделие В». Названия «Царь-бомба» и «Кузькина мать», под которыми боеприпас широко известен сегодня, появились позже и тогда в ходу не были. «Царь-бомбой» боеприпас назвали, чтобы обозначить подчеркнуть его исключительную мощность, а «Кузькиной матерью» — с легкой руки Никиты Хрущева, который в 1959 году в обращении к президенту США Ричарду Никсону использовал это выражение.

Позднее к бомбе прилипло еще несколько названий, включая «Ивана», но они популярными не стали.

Проект создания самой мощной в мире термоядерной бомбы проводился в два этапа. Первым из них занимался НИИ-1011 (сегодня — «Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский НИИ технической физики» в Снежинске). Изначально планировалось оценить возможности создания термоядерных зарядов мощностью от 150 мегатонн до одной гигатонны. Для этого требовалось разработать боеприпас мощностью до 30 мегатонн — для подтверждения возможности создания боеприпасов очень большой мощности.

За основу разработчики взяли стоявшую на вооружении двухступенчатую термоядерную бомбу РДС-37 мощностью 3 мегатонны. В ней основной термоядерный заряд инициировался продуктами взрыва и ударной волной первичного ядерного заряда. В 1956 году НИИ-1011 отчитался о возможности создания варианта РДС-37 мощностью до 38 мегатонн. Однако в реальности исследователям удалось добиться оценочной мощности устройства только в 15 мегатонн, из-за чего завершение создание бомбы и ее испытания отменили.

Полученные по проекту наработки были использованы уже во втором этапе проекта, который вело КБ-11 (сегодня — «Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский НИИ экспериментальной физики» в Сарове). Это конструкторское бюро в 1960 году приступило к разработке термоядерного заряда проектной мощностью 100 мегатонн. Боеприпас предполагалось создать по трехступенчатой схеме. Согласно проекту, в корпусе из природного урана-238 планировалось разместить три ядерных заряда. Два первичных — в носовой и хвостовой частях бомбы, а один — вторичный — между ними. Сам корпус должен был стать третичным зарядом.

Предполагалось, что при подрыве два первичных заряда мощностью 750 килотонн каждый будут обжимать вторичный ядерный заряд, запуская в нем цепную реакцию. Мощность подрыва этого заряда составила бы 50 мегатонн. Затем уже вторичный заряд запустил бы подрыв третичного заряда, вклад которого в итоговую мощность взрыва составила бы еще 50 мегатонн. Однако позднее от такой конструкции бомбы отказались: расчеты показали, что подрыве образовался бы очень высокий уровень радиоактивного загрязнения из-за подрыва третичного заряда.

В итоге разработчики сосредоточились на создании двухступенчатой бомбы, в которой третичный заряд был бы заменен на свинец. Это позволило бы ограничить разлет непрореагировавшего вещества, а значит область заражения, а также касания огненного шара земной поверхности, что тоже внесло свой вклад в загрязнение. В итоге к 1961 году в СССР был создан ядерный боеприпас, в котором было реализовано множество инновационных технических решений, в том числе обжатие основного заряда с двух полюсов, а не по кругу, как в бомбах предыдущих конструкций.

Была разработана и высокоточная система синхронизации, которая инициировала подрыв двух первичных зарядов с разницей не более 0,1 микросекунды.

Белый самолет

Для испытаний новой бомбы планировалось использовать стратегический бомбардировщик Ту-95, но его конструкцию пришлось сильно модифицировать. Дело в том, что новый боеприпас не помещался в стандартный бомбовый отсек. Разработчикам пришлось убрать фюзеляжные топливные баки, усилить систему крепления и перенести ее таким образом, чтобы крупный боеприпас (его макет к этому времени был уже готов) уместился в специально расширенном бомбовом отсеке.

В итоге для модифицированного Ту-95, получившего обозначение Ту-95-202, был создан новый балочный держатель авиабомбы с тремя бомбардировочными замками, каждый из которых был рассчитан на нагрузку массой до 9 тонн. Срабатывание замков обеспечивалось новой системой синхронизации. Впрочем, на деле все оказалось сложнее. К тому моменту, когда бомба была готова, оказалось, что она имеет массу существенно большую расчетной. Габариты боеприпаса также оказались больше ожидаемых. Масса бомбы составила 24 тонны, а масса ее парашютной системы — 0,8 тонны.

В итоге разработчикам пришлось заменить все бомбовые замки на устройства, рассчитанные на удержание большей массы. Кроме того, Ту-95-202 лишился створок бомбового отсека — они просто не закрывались. Сам самолет был покрыт светоотражающей «противоатомной» белой краской, которая должна была защитить его от светового и теплового воздействия взрыва. К осени 1961 года все работы по модификации бомбардировщика были полностью закончены — они проводились на Куйбышевском авиационном заводе. Летные испытания Ту-95-202 были проведены в сентябре.

Чистый взрыв

К концу октября готовый самолет и бомбу перевезли на аэродром в Оленье Губе на Новой Земле, где к тому времени также был оборудован полигон. Испытания состоялись 30 октября 1961 года. Ту-95-202 с бомбой на борту взлетел в сопровождении бомбардировщика Ту-16, с которого велось наблюдение за экспериментом. В качестве цели для сброса боеприпаса был выбран один из островов архипелага Новая Земля. Бомбардировщик успешно сбросил бомбу с высоты 11,5 тысячи метров над целью, вскоре после этого раскрылся парашют бомбы.

Спустя 189 секунд после сброса по команде барометрического взрывателя (устройства, срабатывавшего при определенном атмосферном давлении) был произведен подрыв. В этот момент бомба находилась на высоте около четырех тысяч метров над целью. К моменту взрыва носитель отлетел от точки сброса на 39 километров. Вспышка взрыва была настолько яркой, что ее было видно за тысячу километров. Облако взрыва поднялось на высоту 67 километроов.

Ударная волна догнала сбросивший бомбу самолет на расстоянии 115 километров от точки сброса, но уже была ослаблена и не повлияла на полет. При этом экипаж ощутил жесткие вибрации. В нескольких местах на самолете, покрытом белой краской, образовались подпалины. В результате взрыва термоядерной бомбы возникли электромагнитные помехи, которые нарушили радиосвязь в округе на 40 минут. В частности, все это время не было связи с Ту-95-202 и сопровождавшим его Ту-16, из-за чего наблюдатели не знали, что произошло с самолетами.

Взрывная волна обогнула Землю три раза. На острове Диксон в Карском море на расстоянии 780 километров от точки взрыва взрывной волной выбило окна в домах. Но радиационное загрязнение на острове, над которым был произведен взрыв, оказалось минимальным. Когда через два часа после подрыва «Кузькиной матери» на место прибыли исследователи, уровень радиации не представлял опасности для людей. По этой причине испытанную бомбу позднее иногда называли «чистой».

Измеренная мощность взрыва составила 58,6 мегатонны. Однако из-за очень высокой секретности и нескольких неоднозначных высказываний Хрущева мощность уже оценивалась по-разному. Испытания бомбы состоялись в последний день XXII съезда КПСС и о них объявил с Хрущев. Однако в начале съезда советский лидер говорил с трибуны о предстоящих испытаниях боеприпаса мощностью 50 мегатонн и о том, что у СССР есть ядерное оружие мощностью 100 мегатонн.

Несмотря на успешные испытания «Царь-бомбы», о принятии ее на вооружение речи не шло. Бомба получилась настолько тяжелой, что существенно ограничивала дальность полета Ту-95-202, аэродинамическое качество которого тоже было не лучшим из-за выпирающего из корпуса боеприпаса и снятых люков бомбового отсека. Таким образом бомбардировщик с 50-мегатонной бомбой просто терял свою стратегическую ценность. Но ядерный блеф был относительно удачным. После испытаний США несколько сократили количество полетов бомбардировщиков B-52 вдоль границы СССР.

В 1963 году СССР и США заключили Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой.

Спустя несколько лет Ту-95-202 был использован для перевозки планера разрабатывавшегося тогда сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144. Планер перевезли из Москвы в Новосибирск для проведения статических испытаний. Ту-144 подвесили на ту же балку, на которую была подвешена «Царь-бомба». История бомбардировщика закончилась в Казахстане на Семипалатинском полигоне, где самолет использовался в качестве учебного пособия.

Подкритический полигон

Сегодня на архипелаге Новая Земля располагается Центральный полигон Министерства обороны России, также обозначаемый как «Объект 700». До 1990 года, когда США и СССР договорились о прекращении ядерных испытаний, он находился в эксплуатации. На нем были произведены 135 ядерных взрывов, включая 87 атмосферных и 42 подземных. В 1996 году был открыт для подписания Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, который, впрочем, пока не вступил в силу, поскольку США и некоторые другие страны до сих пор не ратифицировали это соглашение.

В середине 2000-х годов Сергей Иванов, занимавший тогда пост министра обороны РФ, заявил, что полигон поддерживается в постоянной готовности к возобновлению ядерных испытаний. Тогда взаимоотношения между Россией и США несколько ухудшились, и российские власти предполагали, что американская сторона готовится к возобновлению ядерных испытаний. Следует отметить, что острой необходимости в проведении полноценных ядерных испытаний сегодня нет — процесс взрыва изучен достаточно хорошо, чтобы можно было строить модели высокой точности.

В 2010-х годах американская разведка несколько раз заявляла, что Россия продолжает проводить ядерные испытания на полигоне на Новой Земле. Российские власти восприняли такие заявления, как попытку США найти повод для выхода из действующего до 2021 года договора о сокращении наступательных вооружений (СНВ-3) или отказа от заключения нового такого соглашения. По заявлению американской разведки, речь шла о так называемых подкритических ядерных испытаниях, иначе называемых неядерно-взрывными.

Неядерно-взрывные испытания могут проводиться в двух видах — с использованием изотопов урана-235 или плутония-239. Эти изотопы извлекаются из уже прошедших определенный срок хранения ядерных зарядов. При подобных экспериментах производится подрыв химического взрывчатого вещества, взрывная волна от которого обжимает исследуемые материалы. Для испытаний могут использоваться и фрагменты ядерных зарядов. В этом случае обжатие взрывной волной происходит не со всех сторон, чтобы избежать возникновения цепной реакции.

В целом, подобные эксперименты позволяют исследователям получить представления о происходящих в ядерных зарядах физических процессах, определить остаточный срок хранения боеголовок и подтвердить их надежность. Кроме того, благодаря таким экспериментам становится возможным оценить влияние длительного хранения на конструкцию боеголовок и используемых в них материалов, а также возможность замены одних материалов другими.

При подкритических испытаниях доля энерговыделения при взрыве непосредственно ядерного вещества не превышает 0,1 микрограмма в тротиловом эквиваленте или 0,0041 джоуля. При подготовке к испытанию макет ядерного устройства помещается в специальный контейнер, покрытый бентонитовой глиной. Этот контейнер опускается в заранее подготовленную штольню, которая затем бетонируется. При взрыве основную защитную функцию выполняет контейнер, однако, в случае его прорыва, бентонитовая глина стекленеет под воздействием тепла от химической взрывчатки, забивая возможные трещины в штольне.

Сложно сказать, можно ли считать подкритические испытания ядерными. Договор о всемерном запрещении ядерных испытаний не определяет максимальную мощность взрыва с использованием делящегося вещества, которую можно было считать нарушением его условий. Контролем за соблюдением договора занимается организация ДВЗЯИ, в распоряжении которой есть контрольно-измерительное оборудование, позволяющее зафиксировать ядерный взрыв мощностью не менее 100 тонн.

Любопытно, что проведение неядерно-взрывных испытаний Россия никогда особо и не отрицала. Так, еще в 2010 году Владимир Верховцев, занимавший тогда должность начальника 12-го Главного управления Министерства обороны, заявил, что в стране проводятся неядерно-взрывные эксперименты. «В условиях отсутствия полномасштабных ядерных испытаний обязательным инструментом контроля работоспособности, надежности и безопасности ядерных зарядов служат неядерно-взрывные эксперименты, которые не сопровождаются выделением ядерной энергии», — отметил Верховцев.

Помимо неядерно-взрывных испытаний Центральный полигон Министерства обороны России используется и для испытаний новых видов стратегического вооружения. В частности, там с 2018 года проходили проверки перспективной ракеты «Буревестник» с ядерной двигательной установкой.

Василий Сычёв