Знание-сила

Знание-сила научно-популярный журнал

Вход Вход
iiene     
Он-лайн ТВ Знание - Сила РФ Проекты Фотогалереи Лекторий ЗС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Горячая новость:
Закрытие раздела "Электронный архив журнала" с 1 июля 2017 г.
 

 





СВЕЖИЙ НОМЕР


Органические молекулы в космосе
 
 
 Самое интересное 
Самые яркие статьи за все годы существования журнала. Пока выложены только статьи 2007-2010 годов, но мы работаем над продолжением этого.
Можно ли утаить ядерный взрыв?

Евгений Лобиков

Первое испытание советской атомной бомбы было произведено 29 августа 1949 года. Как не столь давно выяснилось из зарубежных публикаций, сведения о времени ее испытания и конструкции были получены с помощью технических средств, основанных на изучении радиоактивных продуктов ее взрыва, выбрасываемых в атмосферу (при воздушном или наземном взрыве) и распространяющихся в виде «облаков» на большие расстояния от эпицентра вдоль поверхности Земли. Работам в этой области был присвоен высший гриф секретности США.

Американскими специалистами было установлено, что активная часть бомбы состоит из плутония с отражателем из природного урана, то есть бомба имеет конструкцию, аналогичную конструкции атомной бомбы, сброшенной США 9 августа 1945 года на японский город Нагасаки. Такой информации могли позавидовать лучшие разведки мира, если бы она не была предоставлена… самой природой.

Вскоре после испытания в печати появилось заявление президента США Г. Трумэна об атомном взрыве, произведенном в СССР, за которым последовало следующее Сообщение ТАСС («Правда», 23 сентября 1949 года):

«23 сентября президент Трумэн объявил, что, по данным правительства США, в одну из последних недель произведен атомный взрыв. Одновременно аналогичное заявление было сделано английским и канадским правительствами и вслед за опубликованием этих заявлений в американской, английской и канадской печати, а также в печати других стран появились многочисленные высказывания, сеящие тревогу в широких общественных кругах. В связи с этим ТАСС уполномочен заявить следующее.

В Советском Союзе, как известно, ведутся строительные работы больших масштабов – строительство гидростанций, шахт, каналов, дорог, которые вызывают необходимость больших взрывных работ с применением новейших технических средств. Поскольку эти взрывные работы происходили и происходят довольно часто в разных районах страны, то возможно, что это могло привлечь к себе внимание за пределами Советского Союза. Что же касается производства атомной энергии, то ТАСС считает необходимым напомнить о том, что еще 6 ноября 1947 года министр иностранных дел СССР В.М. Молотов сделал заявление относительно секрета атомной бомбы, сказав, что «этого секрета давно уже не существует».

Это заявление означало, что Советский Союз уже открыл секрет атомного оружия, и он имеет в своем распоряжении это оружие. Научные круги Соединенных Штатов Америки приняли это заявление В.М.Молотова как блеф, считая, что русские могут овладеть атомным оружием не ранее 1952 года. Однако они ошиблись, так как Советский Союз овладел секретом атомного оружия еще в 1947 году».

В связи с заявлением Трумэна возникает естественный вопрос: каким образом совершенно секретная информация о первом советском испытании атомной бомбы попала в руки потенциального противника? Не было ли здесь утечки информации? Из Сообщения ТАСС следует, что в СССР не знали о существовании такого метода, как радиационное обнаружение ядерного взрыва. Считалось, что сам факт взрыва ядерного заряда может быть установлен так же, как и обычного взрывчатого вещества, по звуку взрыва, услышанного разведчиком.

Этот документ вызывает удивление своим несоответствием правде жизни – напрочь  отвергается факт действительно имевшего место испытания атомной бомбы в СССР. Также возникает какая-то неловкость от того, как обстоятельно, со ссылками на официальное государственное лицо, министра иностранных дел страны, утверждается то, чего не было на самом деле: СССР не располагал в 1947 году атомным оружием.

Во имя чего так настойчиво в официальном заявлении ТАСС неправда выдается за истину? Объяснение этому может быть найдено в том, что называют «большой политикой». Руководители нашего государства прекрасно знали, что реальные запасы атомного оружия США никак не сопоставимы с теми, которыми располагал СССР. 150 атомных бомб у них, одна, две – у нас. Говорят, что в то время, еще до испытания первой советской атомной бомбы, в различных удаленных уголках нашей страны были устроены взрывы обычных взрывчатых веществ большой силы, призванные имитировать испытания атомного оружия. Все делалось для того, чтобы убедить мировое общественное  мнение и ведущих политиков Запада в соответствующих возможностях СССР нанести ответный удар в случае ядерной агрессии. Раскрыть реальную дату испытания первого атомного заряда в тех условиях – значило бы признать, что таких возможностей пока нет. Для руководителей СССР это было недопустимо. Поэтому так упорно связывали довольно обтекаемую формулировку «знание секрета атомного оружия» (фактически подменив ею понятие «владение атомным оружием») с 1947 годом. Американские специалисты не обнаружили радиоактивных продуктов от взрывов 1947 – 1948 годов.

Сегодня уже опубликованы ранее засекреченные материалы США, посвященные разработке радиационного метода обнаружения иностранных ядерных взрывов. В СССР подобная система была создана в 1954 году и тогда же успешно испытана при взрывах серии водородных бомб США на Тихоокеанском полигоне (атолл Бикини). Научным руководителем работ по этой теме был академик И.К.Кикоин. В чем же заключались секреты проведенных в те годы работ?

Как это было в США

В апреле 1947 года Манхэттенский инженерный округ, закончив работы по созданию первых атомных бомб, передал свои полномочия Комиссии по атомной энергии (КАЭ). Один из ее членов, адмирал Льюис Страусс, при изучении  документов установил, что США не имеют системы обнаружения испытаний иностранных атомных бомб. Для американских стратегов первое же такое испытание означало бы конец атомной монополии США. Cтраусс предложил использовать непрерывную регистрацию радиоактивности в верхней атмосфере, считая это  единственным средством, которое может служить для идентификации взрывов  атомных бомб других государств.

Но каковы же особенности происхождения и свойств радиоактивности,  производимой атомным взрывом?

Было установлено, что внутренность «огненного шара», возникающего при атомном взрыве, имеет энергию, недостаточную для испарения всего присутствующего вещества:  продуктов деления, непрореагировавшего урана или плутония, материала оболочки. Когда «огненный шар» поднимается в воздухе и охлаждается, то внутри него происходит конденсация с образованием капелек воды и «газа» из частиц субмикронного размера (аэрозолей), которые рассеиваются в атмосфере. Расчеты показали, что радиоактивный распад и «растворение» частиц в воздухе будут такими, что при их перемещении на расстояние в несколько сотен километров от места взрыва их активность уменьшится до уровня, неотличимого от флуктуаций фона. Измерения в этом случае ничего не дадут.

Однако выяснилось, что аэрозоли концентрируются в отдельных облаках, которые перемещаются в атмосфере Земли на большие расстояния без заметного увеличения своих размеров. В этом случае возможен сбор из «облаков» радиоактивных аэрозолей с помощью специальных фильтров, установленных на самолетах.

Для сбора радиоактивности было предложено использовать самолеты,  совершающие регулярные рейсы между Аляской и Японией и от Аляски до Северного полюса для изучения погодных условий в этих районах. Пути полетов позволяли самолетам пересекать дрейфующие на восток воздушные массы из России.

Другие методы – акустические и сейсмические – также были обещающими. Акустический эффект, произведенный бомбой Trinityв Аламогордо (первое испытание атомной бомбы в США), был «пойман» микробарографом на расстоянии 1130 километров, а поверхностный сейсмический эффект был зарегистрирован в 1150 километрах от эпицентра взрыва.

Правда, существующая тогда чувствительность обоих методов была недостаточна для эффективной регистрации на расстояниях до предполагаемых мест  потенциальных испытаний, расположенных в глубине России. Большое беспокойство вызывал тот факт, что ни акустические, ни сейсмические средства не могли различать взрывы больших количеств обычного взрывчатого вещества и взрывы атомных бомб. Возможность для русских попытаться «одурачить» регистрирующую  систему, симулируя атомный взрыв таким путем, была ожидаемой, и ВВС было приказано установить систему, способную обнаруживать все большие взрывы везде в мире, и таким способом, который не оставляет сомнений в их происхождении.

В конце января 1948 года к работам по обнаружению иностранных взрывов атомных бомб была привлечена частная промышленная фирма Tracerlab  Inc., производившая ранее приборы для измерения радиоактивности. Фирме было поручено усовершенствовать аппаратуру и довести ее чувствительность до уровня, позволяющего обнаруживать собранную в атмосфере самолетами аэрозольную радиоактивность и выполнять ее радиохимический анализ.

В предстоящей серии испытаний атомных бомб США нового поколения в 1948 году (Sandstone) планировалось произвести сбор радиоактивных продуктов взрыва на расстоянии в несколько тысяч километров от полигона. Между 14 апреля и 14 мая 1948 года было  взорвано три бомбы: X-ray, Yokeи Zebra.

Акустические и сейсмические методы, испытанные в Sandstone, не  оправдали надежд. Но радиационный работал хорошо – было найдено, что  анализируемые количества продуктов деления могут быть получены на расстояниях в тысячи километров от эпицентра. Когда выпадающие частицы снижались до малых высот, они собирались самолетами, оборудованными содержащими фильтры трубами. Затем фильтры направлялись для анализа в Tracerlab. Радиоактивность частиц, захваченных фильтром, оставляла темные пятна на рентгеновской пленке, которая затем становилась подобием карты, показывающей положение частиц. Материал фильтра растворялся, а оставшиеся частицы подвергались химической обработке с использованием методов разделения продуктов реакции. Тем самым стало возможным идентифицировать радиоизотопы как произведенные бомбой. А это значило, что российский испытательный взрыв вблизи поверхности Земли может быть  надежно обнаружен на больших расстояниях от эпицентра.

Но оставалось неясным, может ли быть зарегистрирован таким путем взрыв на большой высоте в атмосфере. Среди выпавших бесформенных частиц под микроскопом было обнаружено несколько мелких сфер  идеальной формы, чего никто не ожидал. Их появление могло быть объяснено как результат объединения испаренных материалов самой бомбы, свободных от соединения с грунтом, захваченным взрывом. Это означало, что такие сферы должны также присутствовать в воздухе от взрыва на большой высоте. Их можно собрать существующими методами и подвергнуть анализу.

Так достоверная регистрация атмосферных взрывов на больших расстояниях радиационным методом стала реальностью.

В начале 1948 года включились в работу по созданию технических средств дальнего обнаружения иностранных ядерных взрывов и Военно-морские силы США – также с использованием сбора и анализа радиоактивных продуктов.

На изготовленной из радиационно чистых материалов крыше здания оптического отдела Военно-морской исследовательской  лаборатории был установлен большой гамма-детектор, который зафиксировал рост гамма-активности во время дождя. Когда над счетчиком поместили пятисантиметровой глубины кювету после ее наполнения дождевой водой, счет природной радиоактивности заметно увеличился. Дождевая вода стекала с крыши по трубам, также изготовленным из радиационно чистого материала, в бочки.

Специалисты ВМС стали наполнять дождевые бочки и изучать гамма-активность образцов, собранных на Аляске, Филиппинах и Гавайях, так же, как и в Вашингтоне.

Используя «старую» дождевую воду, собранную после испытаний Sandstone, обнаружили и химически выделили изотопы: иттрий-91, церий-141 и церий-144. Анализ подтвердил, что их соотношение находится в правильной пропорции к  выпадениям от испытаний Sandstone.

Требовались образцы с больших поверхностей Тихого океана, вокруг  полигона США на атоллах Бикини и Эниветок, а также из районов Северной Америки, покрываемых преимущественными ветрами из СССР. Был произведен сбор воды из прудов на Аляске и Алеутских островах. Никаких  продуктов деления обнаружено не было. Это доказывало, что до июля 1948 года в Советском Союзе не было произведено ни одного воздушного ядерного взрыва.

Между апрелем и августом 1949 года на самолетных фильтрах была собрана активность, превышающая природный фон в 111 образцах.

В Tracerlabиз них химически выделяли продукты деления – такие, как радиоактивные изотопы бария, церия, молибдена, циркония и другие. Тщательно измерялись скорости радиоактивного распада этих изотопов, и рассчитывалось время, когда каждый изотоп был создан, – определялся его радиоактивный «день рождения». Если все «дни рождения» оказывались одинаковыми, то было очевидно, что изотопы созданы в атомной бомбе. Все собранные образцы по этому признаку оказались природными.

Один из самолетов, летавший восточнее Камчатки, собрал 3 сентября радиоактивность, в 3 раза большую того уровня, который установила Traсerlab  как сигнал тревоги. Измерения тут же подтвердили, что радиоактивность произошла от деления. Британцы обнаружили радиоактивность севернее Шотландии 10 сентября.

Исследования быстро удостоверили природу радиоактивности. В то же время специалисты ВМС, сконцентрировав осадок дождевой воды, собранной с  крыши Вашингтонской лаборатории, и измерив его радиоактивность, дополнительно подтвердили находки ВВС. «Облако», которое дрейфовало над Тихим океаном и США, расщепилось в средней части Западной Канады. Южная часть «облака» продвигалась над Вашингтоном и висела там от двух до трех дней, в течение  которых шел дождь и приносил вниз «материал». Северная часть «облака» прошла над Атлантикой и была обнаружена в Шотландии.

14 сентября почти все эксперты, анализируя данные, были уверены, что образцы содержали радиоактивные бомбовые продукты. Лос-Аламос оценивал время взрыва на 30 дней ранее 13 сентября. ВМФ и Британия – в пределах недели с каждой стороны относительно действительной даты. Traсerlabопределила, что советский взрыв имел место в Семипалатинске, только на час раньше действительного события. Эта лаборатория установила также, что в бомбе использовались плутониевое ядро и  отражатель из природного урана.

Итак, первая советская ядерная бомба, названная «Джо-1» в США и «РДС-1» в СССР, взорвана 29 августа. Результаты были доложены 22 сентября в отчете высшей степени секретности NRL= 3536 «Сбор и идентификация продуктов деления иностранного происхождения».

Через день после выхода отчета, 23 сентября, президент Трумэн заявил о  советском испытании атомной бомбы. Идентификация «Джо-1» как плутониевой бомбы немедленно получила статус наиболее тщательно охраняемых секретов. Более 12 лет Военно-морская лаборатория содержала станции «Дождевой бочки» во время советских испытаний «Джо-2», «Джо-3» и «Джо-4».

Как это было в СССР

Работы по созданию средств дистанционного контроля за испытаниями ядерного оружия на иностранных полигонах начались в ЛИПАНе (Лаборатория измерительных приборов АН СССР, ныне – РНЦ «КИ») по инициативе И.В.Курчатова в конце 1953 года. Руководителями исследований были назначены И.К.Кикоин, отвечавший за разработку радиационного, акустического и электромаг-нитного методов регистрации, и Б.В.Курчатов, под руководством которого производился радиохимический анализ продуктов взрывов для определения особенностей конструкций атомных и водородных бомб.

Исследования радиоактивности дождевой воды, позволившие США обнаружить изотопы плутония и урана в продуктах первого советского ядерного взрыва, в нашей стране не проводились.

И.К.Кикоин самостоятельно выбрал методы обнаружения ядерных взрывов на больших расстояниях. Разведка не смогла предоставить ему информацию на эту тему. Он предложил собирать радиоактивные аэрозоли с помощью фильтров Петрянова (замененных позже на бязь) в специальных устройствах – гондолах ЦАГИ, установленных на самолетах. Сжигая фильтры после окончания полета, можно увеличить на несколько порядков удельную радиоактивность в золе, в результате чего она станет больше фона, и по ее характеру можно будет определить дату взрыва.

Вопрос о возможности определения мощности ядерного взрыва в 1954 году не возникал. Работы были ограничены установлением самого факта взрыва и определением его даты. В некоторых случаях по радиохимическому анализу собранной активности можно было установить характер взрыва – атомный или термоядерный.

По договоренности И.В. Курчатова и И.К.Кикоина с Министерством обороны СССР для сбора аэрозолей были выделены транспортные самолеты. В апреле–мае 1954 года аэрозоли собирались вдоль западной границы СССР (трасса Ленинград – Одесса).

Первым был зарегистрирован термоядерный взрыв 28 февраля 1954 года (по местному времени – 1 марта) на атолле Бикини, дата которого была хорошо известна, поскольку от него пострадали японские рыбаки, находившиеся в 165 километрах от эпицентра взрыва, и об этом было много публикаций.

Уточненный закон распада продуктов взрыва этой водородной бомбы и соответствующая формула для определения даты взрыва были установлены автором настоящей статьи и применены для определения времени взрывов других водородных бомб во время испытаний на Тихоокеанском полигоне США в 1954 году. Для всех шести термоядерных взрывов ошибка в определении даты составляла одни сутки.

В апреле–мае 1954 года впервые на территории СССР были зарегистрированы интенсивные выпадения осколочной активности. По временам прихода на станции наблюдения было показано, что радиоактивное облако этого взрыва перемещалось над территорией СССР от западных границ на восток, в глубь страны.

По метеорологическим сводкам, значительная часть радиоактивных продуктов взрывов, производимых на Маршалловых островах, должна была переноситься в Китайскую Народную Республику. По договоренности с правительством КНР, туда выехала группа сотрудников ЛИПАНа. Для определения дат взрывов и радиохимического анализа было достаточно собранной активности одного полета.

В 1956 году в КНР была послана еще одна экспедиция. В Европейской части СССР, на Дальнем Востоке и в КНР собирали аэрозоли от взрывов атомного и термоядерного оружия во время новых испытаний США в районе Маршалловых островов.

В условиях ядерного взрыва, когда в ограниченном объеме окружающей среды выделяется большое количество энергии, теоретически предсказано и экспериментально установлено образование сильной ударной волны, за фронтом которой в начальный период времени возникают высокие давления и температуры. С удалением от эпицентра ударная волна превращается в акустическую, распространение которой в атмосфере сопровождается диссипацией переносимой ею энергии – переходом ее в тепловое движение молекул газов, входящих в состав воздуха. При этом короткие волны затухают быстрее, чем длинные, и на больших расстояниях от эпицентра взрыва сохраняются лишь длинноволновые колебания – инфразвуки.

Регистрация инфразвуковых волн была предложена И.К.Кикоиным в качестве еще одного метода обнаружения ядерных взрывов. Ему было известно, что при взрыве Тунгусского метеорита инфразвуковая волна, созданная взрывом, обошла несколько раз земную поверхность. И.К.Кикоин поручил своим сотрудникам разработать аппаратуру для записи инфразвуковой волны, создаваемой ядерным взрывом.

Для регистрации таких колебаний были сконструированы и изготовлены в ЛИПАНе микробарографы, имеющие высокую чувствительность и обладающие частотной избирательностью. Первый микробарограф был разработан Е.М.Каменевым (он упоминается и в статье С.Романова. – Ред.) с сотрудниками. С его помощью обнаружена инфразвуковая волна от взрыва водородной бомбы США на атолле Бикини 26 марта 1954 года.

В дальнейшем прибор был усовершенствован и успешно применен для регистрации ядерных взрывов США в 1954, 1956 и 1958 годах.

Также И.К.Кикоин в 1954 году предложил изучить возможности использовать для регистрации ядерного взрыва  излучение электромагнитного импульса в области сверхдлинных радиоволн. Под руководством И.К. Кикоина в 1955 году на Семипалатинском полигоне были начаты экспериментальные исследования электромагнитного импульса. Радиоимпульс был зарегистрирован на разных расстояниях от эпицентра взрыва.

Максимальное расстояние от Семипалатинского полигона равнялось 2700 километрам. Наблюдательная станция находилась в Подмосковье. Была определена характерная форма сигнала, то есть зависимость его величины от времени.

При предположении, что форма импульса и на больших расстояниях от эпицентра существенно не меняется, были идентифицированы сигналы от американских ядерных взрывов 1958 года на Тихоокеанском полигоне, полученные на расстоянии 5000 километров (наблюдательная станция на Камчатке).

И все же из всех способов дальней регистрации ядерных взрывов наиболее надежным остается радиационный. Из шести термоядерных взрывов, произведенных США в 1954 году, один был неудачным, когда взорвавшийся запал не поджег основной термоядерный заряд. Выделившаяся мощность составила 110 килотонн тротила вместо ожидаемой в 1,5 мегатонны. Этот взрыв не был зарегистрирован акустическим и сейсмическим методами, но его обнаружили по выброшенной им радиоактивности, и была установлена его дата.

В июле 1958 года в Женеве на Международной конференции экспертов по обнаружению ядерных взрывов специалистами разных стран были представлены работы по их регистрации. Эти работы послужили основой для создания эффективных национальных средств контроля за проведением испытаний атомного оружия иностранными государствами. В итоге Женевская конференция показала, что если будет достигнуто соглашение о прекращении ядерных взрывов, то его нарушение обязательно обнаружится техническими средствами. Это способствовало заключению Московского договора о запрещении ядерных испытаний в трех средах: в атмосфере, под водой и в космосе. Договор подписали в 1963 году СССР, США и Великобритания.

По завершении научно-исследовательских работ все методики обнаружения, разработанная аппаратура, научная и техническая документация были переданы Службе специального контроля Министерства обороны СССР. Сама же работа «Разработка системы обнаружения ядерных взрывов на больших расстояниях» была удостоена в 1959 году Ленинской премии, лауреатами которой стали: И.К.Кикоин, Б.В.Курчатов (научные руководители), К.И.Балашов, С. А.Баранов, Д. Л.Симоненко. В. В. Сокольский, Ю. И. Щербина, И. П. Пасечник (Институт физики Земли АН СССР), А.И. Устюменко и В.И. Лебедев (Министерство обороны СССР). Многие другие участники работы были награждены орденами и медалями.

 

Постскриптум

Специальная комиссия ООН завершает развертывание глобальной системы слежения за ядерными взрывами. Система будет состоять из 321 станции, каждая из которых способна опознавать сейсмические толчки, звуковые волны и следы радиоактивности в атмосфере. Около 210 станций уже находятся в работе, и их первым испытанием было обнаружение ядерного взрыва, произведенного в октябре 2006 года в Северной Корее. Такие взрывы, как правило, выбрасывают в атмосферу радиоактивный газ ксенон-133, и 21 октября 2006 года станция слежения за ксеноном, расположенная на севере Канады, обнаружила в атмосфере семикратное превышение уровня ксенона над обычным. Опираясь на данные о ветрах, ученые станции рассчитали, что ксенон был произведен взрывом атомной бомбы мощностью в 1 килотонну. С учетом сейсмических данных оказалось возможным установить, что взрыв был произведен на территории Северной Кореи и — более того — что он был подземным. Наземные взрывы выбрасывают в атмосферу радиоактивные частицы, а в данном случае их не было. Ксенон же просачивается  сквозь почву и скалы. Новая система, сочетающая сейсмические и радиоактивные наблюдения, будет гораздо более эффективной, говорят ученые, и окончательно исключит возможность сокрытия атомных взрывов: сейсмические приборы укажут, где и когда произошло подозрительное событие, а измерения радиоактивности покажут, что это было.

Евгений Александрович Лобиков –

ведущий научный сотрудник

РНЦ «Курчатовский институт».

ЗС 04/2008

Номера журнала

 

Читать номера on-line

 

вернуться


Карта сайта | Контактная информация | Условия перепечатки | Условия размещения рекламы

«Сайт журнала «Знание-сила»» Свидетельство о регистрации электронного СМИ ЭЛ №ФС77-38764 от 29.01.2010 г. выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)
© АНО «Редакция журнала «Знание-сила» 2012 год

По техническим вопросам функционирования сайта обращайтесь к администратору

При поддержке медицинского портала ОкейДок


Rambler's Top100
av-source