Текст книги "Огонь! Об оружии и боеприпасах"
Автор книги: Александр Прищепенко
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 12 страниц)
Но вернемся к нейтронному инициированию. Оно дает возможность изменять энерговыделение ядерного взрыва. Понятно, что, выполняя боевую задачу, при постановке которой обязательно указывается мощность ядерного удара, не начинают лихорадочно разбирать ядерный заряд на ракете или бомбе, чтобы оснастить его плутониевой сборкой, оптимальной для заданной мощности. В боеприпасах с «переключаемым» тротиловым эквивалентом просто изменяют напряжение питания нейтронной трубки. Соответственно, изменяется выход нейтронов и выделение энергии. Ясно, что при снижении мощности таким способом «пропадает зря» много дорогого плутония.
Но о необходимости регулирования энерговыделения стали задумываться много позже, а в первые послевоенные годы – какие могли быть разговоры о снижении мощности и «пропаже» плутония! Нет, не зря отец и учитель, а также вождь всех времен и народов учит нас повсеместной бдительности! Мощнее, мощнее и еще раз – мощнее! Но оказалось, что существуют ядерно-физические (вспомним «опыт» Слотина!) и гидродинамические ограничения допустимых размеров докритической сферы. Тротиловый эквивалент энерговыделения взрыва в сотню килотонн близок к физическому пределу для однофазных боеприпасов, в которых происходит только деление. Для деления последовали оргвыводы – от него, как основного источника энергии отказались, ставку сделали на реакции другого класса – синтеза.
Заряду деления отвели роль «запала» (рис. 3.17). Материал корпуса «запала» 1 сделали «прозрачным» для мягкого рентгеновского излучения, о котором читатель уже знает. Излучение опережает разлетающееся вещество заряда и превращает ампулу, состоящую из оболочки 2 и топлива 3 в плазму. Вещество оболочки 2 подобрано так, что его плазма существенно расширяется, сжимая топливо 3 к оси ампулы (такой процесс называют радиационной имплозией[28]28
Имплозия – взрыв, направленный внутрь. Считается, что термин введен в обращение американскими учеными, разработавшими ядерный заряд, но автору удалось обнаружить его в книге А. Штеттбахера, изданной еще в 1936 году. Там этим термином описывается схлопывание газов в область разрежения (пример такого процесса – лопнувший кинескоп телевизора)
[Закрыть]).
Рис. 3.17. Схема термоядерного заряда
Нельзя сказать, что энергия ядерного взрыва избыточна для инициирования второй – термоядерной – фазы работы боеприпаса, поэтому важно выбрать для нее наиболее «легковоспламеняющееся» топливо. Наименьшие энергии частиц требуются для «зажигания» реакции:
D + Т → Не4 + n + 17,6 МэВ
которая на единицу массы реагентов обеспечивает выход в несколько раз большей энергии, чем реакция деления. Однако изотопы водорода – дейтерий (D) и тритий (Т) при нормальных условиях – газы, достаточные количества которых нельзя «собрать» в устройстве разумных размеров. Но оказалось возможным инициировать синтез в твердых гидридах изотопа лития-6 (Li6D и Li6T), «перевалив», с помощью ядерного заряда, необходимое для этого значение комбинации температуры топлива и времени его удержания при этой температуре. По мере того, как синтез самых «легкозажигаемых» изотопов разогревает топливо, в нем начинают протекать и другие реакции, с участием как содержавшихся в смеси, так и образовавшихся ядер:
D + D → T + p + 4 МэВ;
D + D → He3 + n + 3,3 МэВ;
T + T → He4 + 2n + 11,3 МэВ;
He3 + D → He4 + p + 18,4 МэВ;
Li6 + n → He4 + T + 4,8 МэВ;
так что и литий оказывается не совсем уж «балластом». При этом ядра ускоряются не напряжением, как в нейтронной трубке, а приобретают необходимую скорость за счет теплового движения, то есть – температуры. Это – истинные термоядерные взаимодействия, а не похожие на них реакции срыва. Сечения реакций, происходящих в ампуле, неодинаковы и, конечно, не все топливо успевает прореагировать. Для взрывных целей кпд двухфазного (деление+синтез) процесса невысок: значительная часть энергии (для первой из упомянутых реакций – более 80 %) уносится из огненного шара быстрыми нейтронами, пробег которых в воздухе составляет многие километры.
Эта часть энергии «пропала» бы, рассеявшись в соответствующих размеров воздушной сфере, практически не возмущая ее, поэтому в образцах термоядерного оружия, которые рассчитаны на взрывной эффект, такого не допускают, реализуя еще и третью фазу, для чего ампула окружается тяжелой оболочкой 4 из U238. Нейтроны, испускаемые при развале ядер этого изотопа имеют слишком малую энергию, чтобы вызывать последующие акты деления, продолжающие цепную реакцию, но U238 делится под действием «внешних» высокоэнергетичных нейтронов от термоядерных реакций. Неценная реакция, в окружающей ампулу оболочке дает прибавку энергии огненного шара, превалирующую даже над вкладом синтеза.
В капсуле нет веществ, в которых при нормальных условиях может возникнуть цепная реакция, поэтому их количество не ограничено, а, значит – у энерговыделения термоядерного заряда нет верхнего предела, вроде того, который существует для заряда деления. На каждый килограмм веса трехфазных изделий приходится несколько килотонн тротилового эквивалента – они существенно превосходят по удельным характеристикам другие классы ядерного оружия!
Неприятная особенность трехфазных боеприпасов – повышенный выход осколков деления. Не то, чтобы двухфазные боеприпасы не загаживали местность нейтронами, вызывавшими в практически всех элементах ядерные реакции, не прекращавшиеся и спустя многие годы после взрыва[29]29
Это явление называют «наведенной радиоактивностью»
[Закрыть], а также осколками деления своих «запалов», по все познается в сравнении, и трехфазные далеко превосходят их в этом отношении. Превосходят настолько, что некоторые боеприпасы выпускались в двух вариантах: «грязных» – трехфазных и «чистых». Последние предназначались для применения на территории, где предполагались действия своих войск и, ради обеспечения их безопасности, шли на снижение мощности. Так, например, американская авиабомба В53 выпускалась в двух идентичных по внешнему виду вариантах: «грязном» B53Y1, с энерговыделением 9 мегатонн и ровно вдвое уступавшем ему по мощности, «чистом» варианте B53Y2.
К тому же, не слишком удобны для оружейного применения твердые гидриды: любое соединение, содержащее тритий, нестабильно, потому что этот изотоп сам по себе «разваливается» на бета-частицы и гелий-3. Тот же гелий-3 выделяется и из насыщенных тритием мишеней нейтронных трубок, но, чтобы предотвратить потерю вакуума, там этот газ поглощается специальными пористыми материалами. Однако в трубке количество трития ничтожно по сравнению с ампулой, из которой гелий-3 надо просто откачивать: ее «распирает» давлением этого газа. Количество основного реагента в ампуле убывает (вдвое за дюжину лет). Чтобы поддерживать готовность многочисленных образцов термоядерного оружия к применению, необходимо непрерывно нарабатывать тритий в реакторах, а расходы на такие хлопоты по карману не каждой ядерной державе. Например, английские специалисты, получив в 70-х годах из США ракеты «Поларис», предпочли отказаться от американского термоядерного боевого оснащения в пользу разработанных в своей стране по программе «Шевалин» менее мощных однофазных зарядов деления.
Но то – сдержанные и экономные англичане. А там. где «ядерный меч» считался святыней, на которой не пристало экономить, множились заложенные в бомбы мегатонны (рис. 3.18).
Рис. 3.18. На заднем плане – советская термоядерная бомба АН602 рекордной – более 50 мегатонн – мощности (конструкция допускала еще почти двукратное повышение энерговыделения). После ее взрыва на Новой земле, приборы метеостанций зафиксировали троекратное огибание планеты воздушными возмущениями. В Норвегии еще достаточно сильная ударная волна выдавила оконные стекла. Размеры изделия не давали возможности закрыть бомболюк новейшего по гаму времени самолета Ту– 95В, так что существовали сомнения, сможет ли он «дотащить» чудовище весом 26,6 тонн до цели.
На переднем плане – тоже «рекордсмен». Калибр ядерного снаряда с энерговыделением в одну килотонну – всего 152 мм
В пятидесятые годы единственным средством доставки ядерного оружия был самолет. Но если в ходе бомбардировочной операции фугасные бомбы валили на цель «большими тысячами», то ядерные были (да и остаются) штучной продукцией и случайности в виде появившихся некстати истребителей противника или метко выпущенной зенитной ракеты хотелось исключить, как и пресечь предательские ссылки летчиков на какие-то там «неблагоприятные метеоусловия». В высоких кабинетах мечталось о чем-то таком, что прорвется к цели «через штормы, тайфуны и снег…», виделись широкие массы трудящихся, с радостным пением:
Кругом кипит могучее строительство.
Кремль величавый на холме стоит,
А там – такое мудрое правительство,
Оно нас кормит, одевает и поит!
марширующих на рытье котлована под что-то жюльверновское, чтоб из него и на Луну можно было… Но опять слышались вредительские речи, что не доплюнуть из жюльверновской не только до Луны, но и – через Арктику, сколько бы не работали пороховые заводы. А через Арктику – край, как хотелось…
…Увеличить дальность полета снаряда нельзя, не увеличив его скорости, а этому, помимо волны разрежения в стволе, препятствует сопротивление воздуха: по мере увеличения скорости, оно непропорционально возрастает.
Ракета-то расходует свои силы куда более экономно: в начале своего пути, в плотном воздухе, она не теряет много энергии на преодоление его сопротивления, потому что двигается сравнительно медленно и проходит плотные слои атмосферы по кратчайшему – вертикальному – пути; скорость ее становилась значительной в уже разреженном воздухе, на большой высоте. Тут-то ее траектории придается нужный для попадания в цель наклон, заканчивают работу двигатели и далее «забрасываемый вес» пролетал до 90 % дальности по баллистической траектории.
Вес этот был меньше, чем тот, который нес «Ланкастер» или «Либерейтор», но производил значительно больший «эффект», каковой пытались всемерно увеличить, экономя каждый килограмм, так что порой капсула выпирала из «юбки» боеголовки, где прятался шар «запала»[30]30
В советских морских ракетах, например в Р-29, капсулу размещали в корпусе, чтобы уменьшить и без того немалую длину «изделия»
[Закрыть] (рис. 3.19).
Рис. 3.19. Французские ядерные боеприпасы традиционно окрашены в красный цвет. На снимке – баллистическая ракета S-3 шахтного базирования. Боеголовка ракеты – термоядерная, капсула хорошо заметна, она выступает из юбки, где помещается запал – заряд деления
…Как-то автор посетил по служебным надобностям Китай. Там гордятся своим «ядерным щитом» и в военном музее выставлены макеты, иногда – даже снабженные иллюминаторами, чтобы простой люд мог увидеть, «как все устроено» (рис. 3.20). Один макет отличался от других благородным, с синеватым отливом, белым цветом покраски. Как автор и предполагал, это была боеголовка морской ракеты «Цзюйлань» – морякам всего мира не чужд снобизм и китайские тоже предпочитали не красить свои изделия в цвет, который их коллеги у нас презрительно характеризуют как «зелень подкильная». На вопрос о характеристиках, сопровождающие самодовольно заулыбались: мол. кудыж-те, милок, бдительность-то нашу, китайску, оммануть!
Рис. 3.20. Термоядерная моноблочная боевая часть китайской МБР «Дуньфэнь 31» («Ветер с Востока»)
Хотя «Цзюйлань» (рис. 3.21) переводится с китайского, как «большая волна», донести до цели эта «волна» может небольшой вес и конструкторы «вылизали» боеголовку. Прикинув пальцами размеры ампулы, автор брякнул: «Термоядерная, трехфазная, мощность…» Это была большая глупость – улыбки с лиц слетели, но позже «сопровождавшие» стали весьма скупы на какие-либо пояснения. Они явно имели смутное представления о делении и синтезе ядер, иначе продемонстрированный способ оценки был бы для них самим собой разумеющимся…
Рис. 3.21. Запуск китайской баллистической ракеты «Цзюйлань» с подводной лодки «Ся»
…Иногда вместо высокотехнологичных имплозивных зарядов лепят «ствольную» халтуру. Такой заряд был первым, примененным в боевых условиях – 6 августа 1945 г. бомбардировщик Б-29 сбросил снаряженного им «Малыша» (рис. 3.22) на японский город Хиросиму. «Ствольным» же заряд назвали потому, что и толстостенная трубка из U235 и «снаряд» из того же материала располагались в обрезке орудийного ствола (нарезы, правда, сточили). Снаряд выстреливался порохом и плотно занимал свое место в отверстии трубки, образуя сверхкритическую сборку цилиндрической формы. Не нужна была в этом случае сложная схема синхронизации подрыва детонаторов, изготовление строго однородных сферических сегментов ВВ, их подгонка и многое другое, по неприлично низким был и КПД использования делящегося вещества. Профессионалы относились к такой схеме с пренебрежением[31]31
В 1960-х Главный конструктор Н. Л. Духов распорядился уничтожить исторически ценную документацию на «ствольную» схему. Позже на такие простейшие заряды позарились в тех странах, где это было «очень нужно», например – в Южно-африканской республике, чувствовавшей себя неуютно рядом с соседями, фигурировавшими вдоль ее границ (а чаше – в их пределах) с ППШ и автоматами Калашникова. Ну, а еще позже ствольные схемы были реализованы для «проникающих» зарядов: перегрузки при внедрении столь велики, что сложные имплозивные конструкции и электроника их не выдерживают
[Закрыть]. «Ствольные» заряды использовали в исследовательских целях, когда требовалось изучить прохождение ударных волн в грунте. В узкую скважину, пробуренную на большую глубину, имплозивного «толстяка» было не затолкать.
Рис. 3.22. Слева – макет бомбы «Малыш» (с зарядом ствольного типа) сброшенной 6 августа 1945 г. на Хиросиму. Справа – макет бомбы «Толстяк», взорвавшейся 9 августа 1945 г. над Нагасаки
Но подобные «упражнения на стороне» не снимали главного вопроса – о роли ядерного оружия в войне. Только уничтожая города, войну не выиграть, пример Германии, да и Японии свидетельствовал, что этим можно ослабить сопротивление, но не сломить его окончательно. Понятно, что поначалу, когда ядерных зарядов насчитывалось не очень много, нацеливать их предполагали только на очень важные объекты. Таким объектом с полным правом мог считаться и ударный авианосец – корабль, чье боевое значение не уступало ценности иного промышленного центра. Для выяснения «военно-морских» возможностей ядерного оружия, в июле 1946 года на тихоокеанский атолл Бикини была стянута целая эскадра старых кораблей: японских, германских, американских.
… Испытания начались с небольшого конфуза: с самолета Б-29, летевшего на высоте более 9 км, сбросили бомбу, промахнувшись более чем на шестьсот метров относительно точки прицеливания. В результате большой авианосец «Саратога» оказался в 4 км от взрыва с энерговыделением в 23 кт и повреждений не получил. Некоторые сразу задались вопросом, какова будет вероятность поражения авианосца в бою, где он будет маневрировать, а не смиренно ожидать своей участи подобно несчастному городу, а его самолеты – постараются «пощупать» приближающийся бомбардировщик. Экипаж самолета тоже можно понять: изображать что-то, напоминающее пикирование, зная, что сейчас произойдет внизу – чревато, причем настолько, что вряд ли помогло бы в этой ситуации даже проникновенное комиссарское слово. Так в ходе испытаний проявилось то, что сейчас уже считается общеизвестной истиной: мощность заряда нет смысла наращивать без предела, она должна соответствовать маневренности и защищенности цели, точности средства доставки и обеспечивать безопасность тех, кто его применяет.
…Между тем, испытания продолжались. Для «усиления эффекта», при следующем испытании взрыв произвели на глубине в 30 м, принайтовав заряд тросами к барже. Правда, баржа в боевых условиях вряд ли могла служить носителем ядерного оружия, но получилось очень красиво (рис. 3.23). Кое-какие корабли затонули сразу, а «Саратога», дрейфовавший в 500 м от центра взрыва, бортом к нему, оставался на плаву в течение 7,5 часов. Конечно, неэтично строить предположения, стал ли экипаж, окажись он на «Саратоге», в течение долгих часов созерцать, как тонет родной корабль, или все же прекратил бы поступление воды. В 1990 году подводная экспедиция обследовала «Саратогу» (рис. 3.24). Корабль лежал на ровном киле, были видны прогибы обшивки корпуса, вызванные ударной волной в воде, исчезла сорванная воздушной ударной волной огромная дымовая труба, по которой до войны можно было без труда опознать красавец-корабль (рис. 3.25). Присутствуй на тех испытаниях наши воины невидимого фронта – и, размазывая сопли по щекам, дали бы вредители-проектировщики признательные показания: мол, специально сконструировали для корабля трубу с большой парусностью. Судите нас, граждане судьи! Что же касается других, не «косметических», повреждений – предлагаю читателю самому оценить, какие из повреждений более серьезны: «Саратоги» или авианосца «Франклин» (рис. 3.26), на который спикировал камикадзе с всего-то семисоткилограммовым зарядом обычной взрывчатки. «Франклин», после вызванного попаданием пожара, посчитав неремонтопригодным, разобрали на металл.
Рис. 3.23. Натурные испытания ядерного оружия по морским целям. Ранняя стадия развития водяного султана. Видно, как из-за разрежения воздуха, следующего за ударной волной, произошло «вскипание» воды и образовался белый круг
Рис. 3.24. Лежащий на дне, потопленный ядерным взрывом авианосец «Саратога»
Рис. 3.25. «Саратога» в свои лучшие времена
Рис. 3.26. Авианосец «Франклин» возвращается на Западное побережье США. Его полетной падубе и внутренним помещениям нанесен весьма серьезный ущерб спикировавшим на корабль японским летчиком-смертником из корпуса камикадзе
Есть у автора и личные впечатления от последствий воздействия поражающих факторов ядерного оружия на корабли. В 90-х годах наша группа прибыла на остров Коневец в Ладожском озере. Обратил на себя внимание корабль, севший на дно недалеко от берега (рис. 3.27). Как оказалось, это был старый германский тральщик Т-219, переживший два ядерных взрыва при натурных испытаниях в октябре 1957 г. на новоземельском полигоне.
Рис. 3.27. Бывший германский тральщик Т-219, использованный как мишень при испытаниях ядерного оружия, а затем – крылатых ракет
Находясь сначала в 800 м, а потом – почти в километре от взрывов заглубленных на 30 м зарядов с энерговыделением в 30 кт, тральщик остался на плаву и его затем перевели по системе каналов с Новой земли на Ладогу. Там корабль потопили, стреляя по нему крылатыми ракетами с инертными боевыми частями. Каждому, кто осмотрел корабль, дырки от попавших ракет были очень заметны, а вот повреждения, характерные для воздействия поражающих факторов ядерного взрыва (деформация бортов, надстроек, повреждения рангоута) – не очень. Правда, в первом случае тральщик «ударила» волна сравнительно удаленного взрыва, а во втором – он получил прямые попадания, но стоит учесть и разницу в стоимости ракет и ядерного заряда: в пятидесятых годах первые были куда как дешевле.
Нет ничего удивительного в том, что анализ результатов этого и других испытаний привел к тому же, что ранее имело место для обычных боеприпасов: началась «специализация» ядерного оружия, его характеристики приводились в соответствие с условиями боевого применения.
Постепенно оргастическое упоение зарядами огромной мощности сменялось трезвыми расчетами. Поскольку радиус поражения возрастает пропорционально корню квадратному из энерговыделения, не составляло труда прикинуть, что несколько боеголовок, пусть даже и меньшей суммарной мощности (ведь каждая из них должна иметь свою систему инициирования и прочее) обеспечивают большее действие у цели, чем одна мощная, того же веса. «Забрасываемый вес» поделили между несколькими боевыми блоками, на первых порах – рассеиваемого типа: разделившись, они летели в неуправляемом режиме. Для поражения целей большой площади и такое решение годилось, но огромный скачок в эффективности произошел тогда, когда каждый из блоков (рис. 3.28) стал наводиться на специально для него предназначенную цель (рис. 3.29).
Рис. 3.28. Монтаж боевых блоков на платформе ступени разведения межконтинентальной баллистической ракеты LGM118A. При взрыве каждого из этих блоков формируется ударная волна с такими же параметрами, как и от взрыва 600 тысяч тонн тринитротолуола. Чтобы перевезти это количество взрывчатки по железной дороге, потребовалось бы 10000 грузовых вагонов. Помимо боевых блоков, на платформе размещаются ложные цели, а также генераторы помех, воздействующих на РЛС противоракетной обороны противника
Рис. 3.29. Полет разведенных боевых блоков межконтинентальной баллистической ракеты LGM118A «Пискипер» в атмосфере. Благодаря свечению плазмы, образуемой в воздухе летящими с гиперзвуковыми скоростями блоками, их маневры хорошо видны на снимке, сделанном камерой с открытым затвором. Каждый из блоков этой МБР с вероятностью 50 % попадает в окружность радиусом в 100 метров, с центром в точке прицеливания. Поражение боевым блоком цели – также задача, описываемая аппаратом теории вероятностей: например, при наземном подрыве боевого блока «Пискипера» на расстоянии 160 м от шахты, выдерживающей давление ударной волны в 70 атмосфер, она поражается с вероятностью 90 %
Оптимизировались и «эффекты»: при ударе по слабозащищенным целям, подрывать заряд следует на небольшой, зависящей от энерговыделения, высоте – тогда ударная волна с необходимыми для поражения параметрами формируется на большей площади. Для уничтожения прочного подземного бункера необходим подрыв «заглубленного» заряда (рис. 3.30) и это требовало разработки специальных конструкций – надо только представить себе, какие огромные нагрузки испытывает довольно сложный заряд, когда боеголовка, на скорости в несколько километров в секунду, внедряется в грунт, а то и в бетон (рис. 3.31).
Рис. 3.30. Взрыв заглубленного ядерного заряда
Рис. 3.31. Боеголовка ракеты средней дальности «Першинг 2», предназначенная для уничтожения высокозащищенных целей (таких, как пункты боевого управления, шахты межконтинентальных баллистических ракет) завершает выполнение полетного задания
Появилось оружие сверхмалой мощности для сухопутных войск (рис. 3.19) – чтобы они могли сами поражать важные и высокозащищенные цели, а не бежали от них в кошмаре быть испепеленными «своим» же, но чересчур большим, огненным шаром.
Но все это были вариации размеров и мощности, а не истинная специализация оружия по характеру наносимых цели поражений. Предпосылки для такого заключались в распределении энергии при ядерном взрыве.
…Энергия в 202 Мэв, выделяющаяся при каждом акте деления, следующим образом распределяется между продуктами этой реакции. В процессе взрыва мгновенно выделяются:
– кинетическая энергия продуктов деления – 168 Мэв;
– кинетическая энергия нейтронов – 5 Мэв;
– энергия гамма излучения – 4,6 Мэв.
Со значительным запаздыванием после взрыва выделяются:
– энергия бета излучения продуктов деления – 7 Мэв;
– энергия гамма излучения продуктов деления – 6 Мэв.
Все то, что при ядерном взрыве проходит по «второму списку», приводит к радиоактивному заражению местности – явлению, только на эмоциональном уровне вызывающему некое извращенное удовлетворение в ассоциации с образом ненавистного врага, но на самом деле – весьма опасное для обеих сторон.
Энергия же факторов первого списка преобразовывается в то, благодаря чему ядерное оружие господствует на поле боя. Если взрыв происходит в сравнительно плотном воздухе – почти две трети его энергии переходит в ударную волну. Почти весь остаток забирает световое излучение, оставляя лишь десятую часть проникающей радиации, а из этого мизера лишь 6 % достается сотворившим взрыв нейтронам. Существенную энергию (11 Мэв) уносят с собой нейтрино, но они настолько неуловимы, что найти им и их энергии практическое применение не удается до сих пор.
…Все было достаточно ясно с ударной волной (поэтому и мощность ядерного взрыва стали оценивать, сравнивая со взрывом обычной взрывчатки). Не были необычными и эффекты, вызываемые мощной вспышкой света: горели деревянные постройки, получали ожоги солдаты. Но то же самое делал и входивший в моду напалм[32]32
Напалм – горючее (бензин, авиационный керосин), загущенное солями жирных кислот, преимущественно нафтеновых и пальмитиновых, откуда и название: «На-Палм». Впервые применено во Второй мировой войне американскими войсками против японцев, оборонявшихся в многочисленных пещерах на островах Тихого океана. Смесь кислот – сыпучий порошок, она вполне безопасна. Будучи разбавлена топливом, смесь приобретает консистенцию студня, и, когда этот «студень» воспламеняется, жар вокруг очень силен. Горящий напалм становится жидким, затекает в щели. Его «звездным часом» стала война в Корее, (1950–1953 гг.), где самолеты тактической авиации США штурмовали зажигательными баками густые цепи китайских «народных добровольцев», которые наступали, не считаясь с потерями от артиллерийского и пулеметного огня. Позже, во Вьетнаме, в напалм стали добавлять капсулированные шарики белого фосфора. Такую смесь нельзя было погасить – она самовоспламенялась, а ожоговые травмы от нее, из-за присутствия фосфора стали еще кошмарнее
[Закрыть]…
А вот непривычное «общественности», не превращающее цель в головешки или тривиальную, не вызывающую возмущения, груду развалин – конечно же, почиталось «варварством». Чтобы прикинуть, как это варварство использовать порациональнее, пригляделись к тому, что возмутительно уклонялось от созидания главных поражающих факторов – к ускользавшим из огненного шара нейтронам и вы– сокоэнергетичному («жесткому») гамма излучению…
…Прямое действие гамма излучения уступало по боевому эффекту и ударной волне и свету. В самом деле, гамма излучение может, например, причинить неприятности электронике, но – в огромных дозах (десятках миллионов рад[33]33
Эффекты, производимые излучениями разных видов в тех или иных веществах отличаются, поэтому различны и единицы, в которых измеряются дозы облучения. Рад – чисто «энергетическая» единица, соответствующая поглощению одним килограммом вещества энергии в 0,01 Дж. Более известная единица – Рентген – определяется ионизационным эффектом гамма квантов в воздухе: при такой дозе в килограмме воздуха образуется заряд в 2,58х10-4 Кулон. Бэр (биологический эквивалент рентгена) – доза любого вида излучения, производящее такое же действие в биологическом объекте, как 1 рентген. Перевести одну единицу в другую, не зная характеристик вещества и излучения нельзя. Так, например, ионизационный эффект облучения нейтронами может быть не прямым, а обусловленным продуктами их реакций, то есть – определяться изотопным составом облучаемого вещества. Отличается этот эффект и для нейтронов разных энергий
[Закрыть]). При таких дозах плавятся металлы, так что ударная волна с куда меньшей плотностью энергии уничтожала цель без подобных излишеств.
Если плотность энергии гамма излучения была меньше, то оно становилась безразличным для сделанной из железа технике, вроде тех же пушек – а ударная волна и тут могла сказать свое слово…
…Еще одна категория возможных целей в военных документах обозначается эвфемизмом «живая сила». Здесь тоже не все очевидно: во-первых, гамма излучение существенно ослабляется, например, броней, а во-вторых – особенности радиационных поражений таковы, что даже получившие абсолютно смертельную дозу в тысячи бэр экипажи танков оставались бы боеспособными в течение нескольких часов. За это время подвижные и сравнительно малоуязвимые машины успели бы сделать многое.
Так что прямое гамма облучение существенного боевого эффекта не обеспечивало, чего нельзя сказать об эффектах вторичных, порожденных им же…
Начинается все с Комптон-эффекта – рассеяния гамма квантов на электронах атомов, составляющих воздух. В результате рассеяния, возникают электроны отдачи, которым кванты отдали часть своей энергии. Углы рассеяния и отдачи невелики, гак что следствием Комптон-эффекта является расходящийся от точки взрыва ток электронов: их скорость существенно выше, чем скорость ионов, Все это происходит в магнитном поле Земли: магнитное поле, не сообщая заряженной частице кинетическую энергию, «закручивает» ее траекторию (рис. 3.32). Но движение, отличное от равномерного и прямолинейного есть движение с ускорением – так учит нас школьный курс механики; хотя и не разбираемая подробно в школе наука электродинамика учит еще и тому, что двигающийся с ускорением заряд излучает. Излучение это – тоже электромагнитное, то есть представляет собой колебания электрического и магнитного полей, распространяющиеся в пространстве со скоростью света. Характеристики электромагнитного импульса ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) отличаются от характеристик породившего его гамма излучения лишь количественно, но зато – на много порядков. Начнем с того, что в энергию ЭМИ переходит лишь 0,6 % энергии гамма квантов, а ведь их доля в балансе энергии взрыва сама по себе мала. Еще более различаются частоты колебаний: у ЭМИ – килогерцы-мегагерцы, у его «родителя» – на пятнадцать порядков большие.
Рис. 3.32. В правой части рисунка: магнитное поле Земли искривляет («закручивает») траекторию электрона. Вследствие возникающего при «закручивании» ускорения, заряженная частица генерирует электромагнитное излучение
Но возникновение ЭМИ – не только результат «закручивания» электронов. Вклад вносит и дипольное излучение (его мощность пропорциональна второй производной дипольного момента по времени) а образуется электрический диполь благодаря тому, что на больших высотах плотность воздуха существенно меняется с высотой, а значит – меняется и плотность зарядов, порождаемых гамма квантами. Есть и еще одна причина – возмущение магнитного поля Земли проводящим плазмоидом – благодаря которой меняется магнитный момент, реагирующий на свое изменение так же как электрический.
Все эти «вклады» обуславливают формирование непрерывного частотного спектра (континуума) ЭМИ ЯВ – совокупности колебаний огромного числа частот. Когда проводят расчеты воздействия ЭМИ, то не все эти частоты даже принимают во внимание, а только те, которые вносят заметный энергетический вклад: от десятков килогерц до сотен мегагерц. Но и эти волны ведут себя по-разному: те, чьи частоты превышают мегагерцы затухают в атмосфере, а более низкочастотные – «ныряют» в естественный волновод, образованный поверхностью Земли и ионосферой и могут помногу раз обогнуть земной шар. Правда, «долгожители» эти напоминают о своем существовании лишь хрипением в приемниках, похожим на «голоса» грозовых разрядов, а вот их более высокочастотные родственники заявляют о себе мощными и весьма опасными для аппаратуры «щелчками».
Казалось бы, длинноволновое излучение вообще должно быть безразлично военной электронике – такой ложный вывод подсказывает известная из курса электродинамики теорема взаимности: любое устройство с наибольшей эффективностью принимает волны того диапазона, в каком она их излучает. А принимает и излучает военная электроника в гораздо более высокочастотных, чем ЭМИ ЯВ диапазонах, что и понятно: при создании оружия всемерно «ужимают» габариты, а, чем меньше длина волны, тем меньше и размеры антенны.
Но воздействует-то ЭМИ ЯВ на электронику не через антенну. Если ракету длиной в 10 метров «накрывала» длинная волна с не поражающей воображение напряженностью электрического поля в 100 В/см, то на металлическом ракетном корпусе наводилась разность потенциалов в 100 тысяч вольт! Мощные импульсные токи через заземляющие связи «затекают» в схемы, да и сами точки заземления на корпусе оказываются под разными и очень существенно отличающимися потенциалами. А опасны такие перегрузки для полупроводниковых элементов: для того, чтобы «сжечь» высокочастотный диод достаточно токового импульса мизерной (в десятимиллионную долю Джоуля) энергии. ЭМИ занял почетное место могущественного поражающего фактора – иногда им выводилась из строя аппаратура за тысячи километров от ядерного взрыва – такое было не по силам ни ударной волне, ни световому импульсу.
Понятно, для достижения максимального эффекта, были оптимизированы и параметры вызывающих ЭМИ взрывов (в основном это – высота подрыва заряда данной мощности). Разрабатывались и меры защиты: аппаратура снабжалась дополнительными экранами, охранными разрядниками. Ни один образец боевой техники не принимался на вооружение, пока не была доказана испытаниями – натурными или на специально созданных имитаторах (рис. 3.33) – его стойкость к ЭМИ ЯВ – по крайней мере такой интенсивности, которая характерна для не слишком уж больших дистанций от взрыва.
Рис. 3.33. База ВВС США Кёртлэнд. Испытания стойкости электронного оборудования бомбардировщика Б-52 – ветерана стратегической авиации, вот уже полвека находящегося в строю. Этот уникальный самолет останется на вооружении и в 30-х годах XXI века. Поскольку длины волн ЭМИ ЯВ – согни метров, огромны и размеры установки, имитирующей электромагнитный импульс ядерного взрыва (для сравнения: длина самолета – 48 м, размах крыльев – 56 м). Ажурная конструкция, на которую натянуты провода, образующие антенну, сделана из дерева, чтобы не вносить искажений в распределение полей. Это – самое большое деревянное сооружение в мире
…Если нет или очень мало вокруг воздуха, то нет и главного поражающего фактора ядерного взрыва – ударной волны: ей просто не из чего образоваться. Именно так и обстоит дело на рубежах противоракетной обороны, когда необходимо перехватить боевой блок противника. Сделать это надо на большой высоте, чтобы даже в случае его подрыва не пострадали объекты, на которые он нацелен. Но отсутствие вокруг воздуха лишает противоракету возможности поразить цель ударной волной. Правда, при ядерном взрыве в безвоздушном пространстве возрастает преобразование его энергии в световой импульс, но помогает это мало, поскольку боевой блок рассчитан на преодоление теплового барьера при входе в атмосферу и снабжен эффективным обгорающим (абляционным) теплозащитным покрытием. Нейтроны же свободно «проскакивают» через такое покрытие, а проскочив – бьют в «сердце» боевого блока – сборку, содержащую делящееся вещество. Ядерный взрыв при этом невозможен – сборка-то пока докритична – но нейтроны порождают в плутонии много цепей деления, хоть и затухающих. Плутоний, который и при нормальных условиях из-за самопроизвольно протекающих ядерных реакций имеет температуру, ощутимо превышающую комнатную, при таком внутреннем подогреве плавится, деформируется и – прощай мечты о создании из него в нужный момент сверхкритической сборки!
