Author: Белопухов Л.К.
Tags: влияние температуры и подвода тепла на объем и структуру тел физическая химия химическая физика физика квантовая механика научный журнал библиотечка квант простая механика
ISBN: 978-5-85843-102-2
Year: 2010
Text
Библиотечка КВАНТ
ГГАТЛТВ
БИБЛИОТЕЧКА
КВАНТ
ВЫПУСК
те
Приложение к журналу
«Квант» №3/2010
Л.К. Белопухов
Москва
2010
УДК 536.46
ББК 24.54
Серия «Библиотечка «Квант»
основана в 1980 году
Б43
Редакционная коллегия:
Б.М.Болотовский, А.А.Варламов, Г.С.Голицын,
Ю.В.Гуляев, М.И.Каганов, С.С.Кротов, С.П.Новиков,
В.В.Произволов, Н.Х.Розов, А.Л.Стасенко, В.Г.Сурдин,
В.М.Тихомиров, А.Р.Хохлов, А.И.Черноуцан
Белопухов Л.К.
Б43 Физика внезапного. - М.: Бюро Квантум, 2010. - 192 с.
(Библиотечка «Квант». Вып. 116. Приложение к журналу
«Квант» №3/2010.)
ISBN 978-5-85843-102-2
В книге рассматриваются общие черты разнообразных взрывов.
Выделяется главная особенность взрыва - быстрота превращения
одних видов энергии в другие. Причиной взрыва могут быть и
химические, и ядерные, и электрические процессы. Взрывы происхо-
дят при падении метеоритов и извержениях вулканов. Молния тоже
взрывное явление.
Автор книги в 1950-70-е годы принимал непосредственное участие в
научных исследованиях взрывных процессов и в практических рабо-
тах по использованию взрывов.
Эта книга - для самого широкого круга читателей.
ISBN 978-5-85843-102-2
ББК 24 54
© Бюро Квантум, 2010
ВВЕДЕНИЕ
Я помню, словно это было вчера, тот декабрьский
день больше пятидесяти лет назад. Пустынная, холмистая, чуть
присыпанная снежком степь неподалеку от Ташкента. На не-
большой высотке - несколько десятков людей. Среди них
маститые академики и члены-корреспонденты - М.А.Лавренть-
ев, Л.И.Седов. М.А.Садовский, доктора и кандидаты наук. И
мы - молодые ученые, всего лишь несколько лет назад закончив-
шие вуз, а в этот момент разработчики и участники предстоящего
события.
Все взоры устремлены на одну точку в степи, где в полутора
километрах от высотки виднеется маленький столбик - репер.
Три часа дня - в Москве полдень. В те дни в полдень по
всесоюзному радио звучали сигналы точного времени - «пи»,
«пи», «пи». И ровно в момент третьего сигнала что-то произош-
ло. Там, где только что стоял репер, земля стала вздыматься. В
степи словно расцвел живой цветок, чьи лепестки поднимались
все выше и выше - до 600-метровой высоты, потом загибались и
опадали вниз. Не было мощного звука, только дрогнула земля по
всей округе, и на тысячи километров по земным недрам разбежа-
лась сейсмическая волна, как при землетрясении. Это и было
землетрясение, но не природное, а сотворенное людьми в пус-
тынной местности и поэтому безопасное.
19 декабря 1957 года состоялся уникальный научный экспе-
римент ~ мощный подземный взрыв. На глубине 40 метров был
взорван заряд взрывчатого вещества, эквивалентный тысяче
тонн тротила. Два дня непрерывным потоком возили грузовики
от ближайшей станции этот смертоносный груз - пятьдесят
вагонов взрывчатки. Ее осторожно помещали в заранее подго-
товленную метростроевцами подземную камеру. Эксперимент
стал завершающей точкой в научной работе по исследованию
подземных взрывов «на выброс» и обоснованию их дальнейшего
применения в горном и строительном деле. Это было крупное
научное достижение.
ГЛАВА 1
ВЗРЫВ-РАЗРУШИТЕЛЬ
Почти у всех людей слово «взрыв» вызывает
отрицательные эмоции. Грохот, пламя, разрушения, гибель
людей. Взрывы гремят в военных кинофильмах и в совре-
менных боевиках. Ветераны войн знают о взрывах по соб-
ственному опыту. Слово «взрыв» стало неотделимо от слова
«терроризм».
Терроризм - раньше и теперь
Один из самых древних случаев попытки исполь-
зования взрыва для террора произошел в далеком XVI веке.
Иван Грозный после завоевания всего Поволжья планировал
присоединить к России Прибалтику и открыть стране морской
выход в Европу через Балтийское море (за 150 лет до Петра I!).
В 1558 году началась затяжная Ливонская война, которая шла с
переменным успехом. В 1576 году вольная польская шляхта
избрала своим королем венгерского князя Стефана Батория (в
пику польскому сенату, избравшему королем Максимилиана
Габсбурга). Баторий стал выдающимся государственным деяте-
лем и полководцем и возглавил поход на Московию. После
успешного наступления его войско осадило Псков. Обороной
города руководили князья Василий Скопин-Шуйский и Иван
Шуйский. Русичи оказали героическое сопротивление интервен-
там. Во время осады обе стороны использовали пороховые
взрывы для разрушения стен и башен и мощную артиллерию.
Карл Брюллов, знаменитый своим полотном «Последний день
Помпеи», в картине «Осада Пскова» изобразил самый захваты-
вающий момент сражения. Войско Батория отступило, и это
позволило заключить мирный договор, давший России десяти-
летнюю передышку в войне. Но перед уходом Баторий решил
использовать последнее средство. Он поручил своему главноко-
мандующему Яну Замойскому послать в подарок Ивану Шуйс-
кому драгоценный ларец с взрывным механизмом, начиненный
порохом. Но русский полководец заподозрил обман и вызвал
мастера, который обезвредил взрывной механизм. И эта, воз-
можно, первая в истории террористическая попытка с использо-
ванием взрыва не удалась.
4
Неудачными оказались и обе попытки терактов против Напо-
леона Бонапарта в конце 1800 года. В России ярчайшим примером
преступного использования взрывных устройств была серия
взрывов, произведенных народовольцами, анархистами, социа-
листами в конце XIX - начале XX веков. «Бесами» назвал этих
людей великий Ф.М.Достоевский. Осенью 1879 года дважды
подрывался императорский поезд Александра II, но царя там не
оказывалось. Неудачи не охладили пыл заговорщиков. 5 февраля
1880 года прогремел взрыв в Зимнем дворце. Царь случайно
остался жив. Но 1 марта 1881 года в Петербурге народовольцы
подстерегли царскую карету, взорвав ее прямо на улице (там, где
сейчас стоит чудная церковь Воскресения Христова, получившая
народное имя - храм Спаса на Крови). Царь-освободитель погиб.
В 1918 году поводом для разгрома партии левых эсеров,
становившихся угрозой ленинскому большинству в молодом
российском правительстве, стало убийство с использованием
бомбы посла Германии в России графа Вильгельма Мирбаха.
Один из убийц, эсер Яков Блюмкин, в это время занимал
ответственный пост начальника отдела ВЧК по борьбе с шпиона-
жем, второй был фотографом этого отдела. Вряд ли теперь
история разберется, кто на самом деле организовал этот теракт
- левые эсеры или сами большевики.
Двадцатому веку оказалось мало двух мировых войн и
множества более мелких, в которых в общей сложности погибли
не менее ста миллионов человек. Конец века ознаменовался
невиданным в истории разгулом терроризма, рядившегося в
политические и религиозные одежды (католики против протес-
тантов, шииты против суннитов, исламские фундаменталисты
против всего христианского мира). Были взорваны сотни тысяч
взрывных устройств, которые унесли десятки тысяч человечес-
ких жизней. В нашей стране эти годы ознаменовались тысячами
террористических актов, число жертв уже перевалило за 10000.
36 миллионов (!) страниц интернетовского «Яндекса» откли-
каются на поиск информации, вызываемый словом «взрыв».
Большая часть этого гигантского информационного массива -
сведения о терактах и их расследовании, однако попадаются
даже и подробные рецепты изготовления взрывных устройств и
производства взрывчатки самодельными способами в домашних
условиях. Да и средства массовой информации редко пропуска-
ют день без сведений об очередных взрывах. А это означает, что
у человечества взрывы вызывают не только чувство страха, но и
пробуждают любопытство, увы, свойственное людям по отноше-
нию к чужим несчастьям.
5
Техногенные катастрофы
Страх и любопытство вызывают и техногенные
катастрофы, связанные со взрывами. Взрываются котлы, газы и
продукты на химических заводах, мучная пыль и сахарная
пудра на предприятиях пищевой промышленности, древесная
пыль, газовые и пылевые смеси в шахтах и на рудниках, ядерные
реакторы и радиоактивные отходы их деятельности и, конечно,
сами взрывчатые вещества.
Вот краткий перечень наиболее серьезных техногенных взрыв-
ных катастроф XX века. Осенью 1917 года от причала в Нью-
Йорке отплыл грузовой пароход «Монблан», на котором было
2500 тонн взрывчатки для английских артиллерийских снаря-
дов. На палубе находилось несколько бочек с бензолом. Пароход
направлялся в канадский порт Галифакс, где он должен был
ждать прибытия конвоя для перехода через Атлантику. 5 декаб-
ря 1917 года на подходе к галифакскому порту в «Монблан»
врезался небольшой норвежский пароход «Илло». Загорелся
бензол, и огонь перекинулся в трюмы. Команда «Монблана»
быстро покинула горевшее судно, которое, неуправляемое, стало
двигаться по направлению к порту. Взрыв произошел у самого
причала. 1500 домов были снесены взрывной волной и еще 1000
разрушены. На расстоянии 20 километров в домах вылетели
стекла и сами собой зазвонили церковные колокола, возвестив-
шие траур по 2000 погибших и 2000 ненайденных людей.
Самой крупной техногенной катастрофой, связанной с взрыв-
чатыми веществами, стал взрыв в маленьком немецком городке
Оппау 21 сентября 1921 года. Там в 1913 году был построен
первый в мире завод по каталитическому синтезу аммиака из
азота и водорода (фактически из воздуха и воды) по методу
выдающегося немецкого химика Фрица Габера, удостоенного за
это открытие Нобелевской премии по химии 1918 года. Конечной
целью производства на заводе в Оппау было получение азотной
кислоты и нитрата аммония - аммонийной селитры, являющейся
хорошим удобрением. Но во время первой мировой войны
главным для Германии было применение селитры не в качестве
удобрения, а для производства порохов и взрывчатых смесей,
поскольку природная селитра добывалась в Чили и для Герма-
нии была недоступна. Завод в Оппау сыграл большую роль в
том, что блокированная войсками и флотами противника страна
так долго смогла продержаться в первой мировой войне.
Фриц Габер был патриотом Великой Германии, ради которой
не только внедрил производство аммиака и селитры по своему
6
методу, но и организовал в Оппау производство боевых отравля-
ющих веществ. В послевоенное время он фактически возглавил
немецкую химическую науку. Тем не менее, будучи евреем, при
Гитлере он был вынужден эмигрировать, и его смерть на
чужбине в 1934 году немецкие газеты не отметили ни единой
строкой.
С 1918 года на заводе в Оппау возобновилось производство
аммонийной селитры как удобрения и сульфата аммония, приме-
няемого при получении красителей. Эти соли обладают большой
гигроскопичностью и, поглощая влагу из воздуха, превращают-
ся в скально-трещиноватый монолит. Осенью 1921 года на
заводском складе скопилось до 4000 тонн этих веществ. «Добы-
вать» их, т.е. откалывать от массива для дальнейшего размола,
научились с помощью небольших взрывов (динамита и других
взрывчатых веществ). За несколько лет произвели около 20000
таких взрывов. И казалось - ничто не предвещало беды. Но вот
21 сентября 1921 года в половине восьмого утра от очередного
небольшого взрыва произошла детонация всех четырех кило-
тонн вещества. Погибли около 500 человек, свыше 1500 были
ранены. Причиной этого была не халатность, а плохое понима-
ние в то время явления детонации. (Подробное рассмотрение
физико-химического механизма этого явления будет сделано в
главе, посвященной детонации.)
Крупные взрывы пылегазовых и пылевоздушных смесей в
шахтах произошли в 1906 году во Франции - 1100 погибших, в
1942 году в Китае - 1600 погибших, в 1949 году на урановой
шахте в Йоханнгеоргенштадте (Восточная Германия) - число
жертв больше 4000 человек.
В 1944 взорвался корабль-сухогруз с взрывчаткой в Бомбей-
ском порту (Индия) - погибли около 5000 человек.
В 1942 году взорвался химический завод в Бельгии, в 1948
году в Германии - число жертв превысило 3000.
На площади в городе Кали (Колумбия) по непонятной
причине взорвался конвой из 7 грузовиков с взрывчаткой,
погибли больше 1000 человек - был базарный день, и площадь
была заполнена людьми.
3 декабря 1984 года в Бхопале (Индия) на заводе по
производству удобрений, принадлежащем американской компа-
нии Union Carbide, взорвалась емкость с 40 тоннами ядовитых
газов - фосгеном и метилизоцианатом. Погибли от мгновенного
отравления свыше 3000 человек, а 200000 человек получили
отравления различной тяжести, от которых умерли впослед-
ствии еще 15000 человек. Это, пожалуй, была самая крупная
7
техногенная катастрофа, вызванная взрывом. Причиной ее были
признаны глупость, безответственность и корысть технологов
фирмы, отвечавших за безопасность производства.
В 1982 году во время афганской войны (которая тогда у нас
называлась «введением в Афганистан ограниченного континген-
та войск») в туннеле Саланг произошел взрыв, унесший не-
сколько тысяч жизней.
А в 1989 году в Башкирии случилась авария на газопроводе,
и газовоздушное облако взорвалось в тот самый момент, когда в
него по железнодорожной магистрали вошли одновременно два
встречных поезда. Число жертв - около 700.
В этом скорбном ряду нельзя не отметить две катастрофы, в
которых сравнительно небольшие взрывы привели к ужасным
последствиям. Обе они произошли в России.
Ядерная энергия и взрывные катастрофы
В 1948 году в Челябинской области неподалеку
от города Кыштым был запущен первый промышленный ядер-
ный реактор для получения плутония - ядерного «горючего»
для первой советской атомной бомбы. Вокруг реактора вырос
закрытый город (как сейчас принято говорить, наукоград) -
вначале Челябинск-40, затем Челябинск-65, а ныне город
Озерск. К 1957 году на комбинате, получившем звонкое имя
«Маяк», было получено 10 тонн «оружейного» плутония - это
начинка для 1000 бомб хиросимского масштаба. Технология
химического выделения плутония из смеси с ураном была
связана с накоплением большого количества жидких нитратно-
ацетатных смесей, содержащих радиоактивные элементы - про-
дукты деления урана. Растворы были трех категорий. Самые
слабые сливались в реку Теча, более активные - в озеро
Карачай, а самые концентрированные смеси загружались в
контейнеры из нержавеющей стали объемом 250 м3 («банки»),
которые помещались в бетонные бункеры со стенами метровой
толщины. Таких «банок» к 1957 году накопилось около 200, и
в их содержимом шел процесс радиоактивного распада с выде-
лением тепла. Естественно, что действовала система охлажде-
ния, которая должна была отбирать выделявшееся тепло. Но
постепенно эта система начала давать сбои, а регулярные про-
верки проводились без должной ответственности. В результате
произошел перегрев и испарение в одной из банок, спекание
нитратно-ацетатного осадка на дне и резкий химический разог-
рев, по-видимому приведший к детонации и разрушению кон-
тейнера. Было выброшено вещество, имеющее общую радиоак-
8
тивность 20 миллионов кюри. Образовалось радиоактивное
облако.
С большой задержкой были эвакуированы одиннадцать ты-
сяч жителей ближайших девятнадцати сел - они потеряли дома,
скот, имущество. А след выпадающих из облака радиоактивных
осадков протянулся на 350 километров в Челябинскую, Сверд-
ловскую и Тюменскую области. Только случайно не пострадал
еще один наукоград - Челябинск-70, ставший ныне городом
Снежинском. А это второй крупнейший (после Арзамаса-16)
научно-технический центр по конструированию и изготовлению
ядерного оружия. Радиоактивные последствия этой катастрофы
долгое время замалчивались. Только в последние 10 лет они
стали более или менее известны в России и за рубежом.
Гораздо большую известность получила Чернобыльская ката-
строфа 1986 года. Были выброшены радиоактивные изотопы
общей активностью пятьдесят миллионов кюри, что по количе-
ству долгоживущих изотопов цезия и стронция в 600 раз
превышает хиросимскую трагедию. Поскольку выброс радиоак-
тивных веществ вследствие пожара происходил в течение 10
суток, радиоактивные облака распространялись в разных на-
правлениях и было заражено 80% территории Белоруссии, вся
северная часть Правобережной Украины и девятнадцать облас-
тей России, вплоть до Нижегородской, Пензенской, Тамбовской,
Саратовской, Мордовии, Чувашии и Татарстана. Пострадали
двенадцать европейских государств, даже такие удаленные от
места катастрофы, как Греция, Югославия, Чехия, Австрия и
даже Норвегия.
Причину катастрофы документы МАГАТЭ (международного
агентства по атомной энергии) определяют так: «неверно состав-
ленная программа испытания турбогенератора с точки зрения
безопасности и грубые нарушения основных правил безопасно-
сти», иными словами - пресловутый «человеческий фактор». В
числе конкретных причин аварии, приведенных в этом докумен-
те, названы такие, как отсутствие надлежащего надзора за
деятельностью научного руководителя, Главного конструктора и
Генерального проектировщика, недостаточная квалификация
разработчиков, несовершенство подготовки специалистов (!),
отсутствие эффективной учебно-материальной базы при их под-
готовке, недостатки в подборе кадров.
В момент аварии неквалифицированные, необоснованные и
опрометчивые действия операторов привели к резкому увеличе-
нию выделяющейся мощности, разрыву охлаждающих коммуни-
каций и взрыву (паровому и, возможно, водород-кислородно-
9
му). Тротиловый эквивалент этого взрыва был не так уж велик
- около 500 килограмм. Но в результате взрыва сместилась
тысячетонная плита перекрытия, была разрушена активная зона
реактора и произошел выброс газа, пыли и твердых остатков,
образовавших радиоактивное облако. И затем в течение десяти
дней продолжался выброс и происходило наращивание облака,
поскольку в реакторе все плавилось и горело (само тело реактора
состоит из горючего материала - графита). Итак, первичная
физическая причина катастрофических последствий нарушения
правил безопасности - это тоже взрыв.
Вулканы и взрывы
Катастрофические взрывы происходят и в приро-
де. Гром - это не что иное, как последствие электрического
взрыва в канале молнии. Взрывы гремят при извержениях
вулканов. Причиной этих взрывов может быть и резкая дегаза-
ция лавы, вырвавшейся из глубин, где она была под большим
давлением, и образование большого количества водяного пара,
когда попавшая в подземную емкость вода быстро вскипает,
взаимодействуя с раскаленной лавой. Классическое объяснение
подобного взрыва целого острова устами своего героя, очень
образованного инженера Сайруса Смита, сделал Жюль Верн в
романе «Таинственный остров».
В 15 веке до нашей эры в Средиземном море, омывающем
Южную Грецию, произошла серия природных катаклизмов -
землетрясений, извержений вулканов и взрывов. От одного из
крупных островов (о. Санторин) осталась едва ли десятая
часть. Цунами 30-метровой высоты, возникшее при этом взрыве
и землетрясении, прекратило процветание так называемой ми-
нойской культуры, остатки которой сегодня существуют, глав-
ным образом, на острове Крит. Некоторые древнегреческие
мыслители считали, что погибла цивилизация, которую они
называли Атлантида. Правда, другие греки (в частности, вели-
кий мыслитель Платон) располагали Атлантиду за Гибралтарс-
ким проливом, в океане, который мы сегодня называем именем
этой страны. Возможно, правы и те и другие. Подобные взрывы
- не такая уж редкость.
Самый грандиозный в памяти человечества вулканический
взрыв произошел 27 августа 1883 года на островах Кракатау,
входящих в Зондские острова Индонезийского архипелага. На
И километров поднялся столб выброшенных газов, камней и
пыли. От островов осталось не больше одной четвертой части.
Грохот взрыва был слышен за две тысячи километров, а в 150
10
километрах на острове Ява вылетали окна и срывало с петель
двери. Грандиозное цунами унесло жизни десятков тысяч людей.
Если оценивать энергию этого взрыва в современных «тротило-
вых единицах», то он был эквивалентен взрыву 50 мегатонн
этого взрывчатого вещества. Надолго изменился климат в этой
части земного шара - стратосферные ветры создали огромную
пылевую завесу от солнца (прообраз так называемой «ядерной
зимы»).
Сегодня наиболее активное звено подземной огненной дуги,
опоясывающей западную часть Тихого океана, это действующие
вулканы Камчатки. В Курило-Камчатском вулканическом поясе
длиной 2500 километров насчитывается 68 действующих вулка-
нов (12% от общего числа действующих вулканов в мире).
Самый крупный из них, высотой около 5000 метров, - Ключев-
ский, ежегодно изливающий 60 миллионов тонн базальтовой
лавы. Катастрофическими извержениями, сопровождающимися
взрывами, были извержения вулканов Ксудач (1905 г.), Клю-
чевского (1966, 1977 г.), Безымянного (1956 г.) и Шавелуча
(1964 г.). Но на Камчатке все населенные пункты удалены от
вулканов на значительные расстояния, и гибели людей при
извержениях в историческое время не отмечено.
В ночь с 11 на 12 июня 2009 года на острове Матуа (в средней
части Курильского архипелага) произошел сильный взрыв в
кратере действующего вулкана Пик Сарычева. За последние 300
лет это уже восьмое его извержение. Столб пепла поднялся до
высоты И километров. И до сих пор шлейф этого выброса
заставляет изменять многие самолетные трассы маршрутов Азия
- Северная Америка. Когда через месяц на остров высадились
смелые ученые-вулканологи, они увидели, что потоки лавы
изменили очертания острова и заметно увеличили его площадь.
Поверхность застывших лавовых потоков была еще очень горя-
чей - температура местами достигала 500 °C . Вулканологи
прогнозируют в этом районе еще одно мощное извержение.
Стала резко усиливаться активность вулкана Шевелуч - самого
северного действующего вулкана Камчатки.
Метеориты и взрывы
Катаклизмы взрывного характера происходят и
при падении крупных метеоритов. Метеориты - это гости,
залетающие на Землю из пояса астероидов, расположенного
между Марсом и Юпитером. Хаотическое движение и столкно-
вения объектов этого пояса наделяют некоторые из них орбита-
ми, пролегающими и около нашей планеты. Когда-то давно, в
И
первые 500-600 миллионов лет существования Солнечной систе-
мы, таких метеоритов было очень много. Они испещрили своими
кратерами поверхности Луны, Меркурия, Марса, спутников
Юпитера и Сатурна, т.е. объектов, лишенных или почти лишен-
ных газовой оболочки. Атмосфера Земли возникла достаточно
быстро, и большинство метеоритов сгорали в ней. В ночном небе
тогдашней Земли было очень много «падающих звезд». Но и до
поверхности Земли их долетало тогда гораздо больше, чем
сейчас. В околонаучной литературе часто пишется о занесении
жизни на Землю именно метеоритами. Но вот на вопрос, откуда
там взялась жизнь, эта литература ответа не дает.
Сегодня средняя плотность потока метеоритов много меньше,
чем в древности. Наблюдения и расчеты позволяют ее опреде-
лить. Ежегодно на нашу планету прилетают 500000 десятиграм-
мовых метеоритов, 20000 стограммовых, 2000 килограммовых,
200 десятикилограммовых. В среднем 30 метеоритов в год на
подлете к земной атмосфере имеют массу в один центнер и 5 - в
одну тонну. Почти все эти небесные гости не вызывают на Земле
никаких катастрофических последствий. Большинство из них,
тормозясь земной атмосферой, разогреваются до газообразного
состояния и дают серии микровзрывов этого газа. Это явление и
называется «падающими звездами», или «звездным дождем».
Иной раз часть звездного вещества достигает поверхности Зем-
ли, такие метеориты называются «болидами». Ученые очень
любят их изучать, и тому, кто находит метеоритные остатки,
специальная академическая комиссия даже выплачивает пре-
мию. Вероятность прямого попадания болида в человека ничтож-
на - в истории таких случаев не отмечено. Самое волнующее
событие на эту тему - попадание несколько лет назад небольшого
метеорита прямиком в открытый багажник автомобиля, которое
потребовало лишь ремонта машины.
К более серьезным последствиям приводит падение крупных
метеоритов, у которых при ударе о земную поверхность еще
остается масса порядка одной тонны и более. При скорости 10
километров в секунду удар тысячекилограммового тела образует
воронку (кратер) диаметром до 10 метров. 15 мая 1990 года
такой метеорит упал в поле около города Стерлитамак (Башки-
рия). В 20 километрах от места падения находится нефтеперера-
батывающий завод. И если бы метеорит не «промахнулся»,
последствия могли бы быть очень серьезными. Но очаги цивили-
зации - населенные пункты и промышленные объекты - пока
еще занимают очень малую долю земной суши, и большинство
падений метеоритов проходит незамеченными. Подсчитано, что
12
вероятность падения такого космического «подарочка» на Мос-
кву или Нью-Йорк составляет в среднем одно событие на 20000
лет. Но все же вероятность не нулевая. Не нулевая она и для
объектов ядерной энергетики.
Чем крупнее метеориты, тем реже они посещают Землю. Есть
метеориты, удары которых по энергии сопоставимы с ядерными
взрывами. Так, в 1930 году в джунглях Бразилии метеорит
произвел разрушительные действия, эквивалентные взрыву ме-
гатонной бомбы. В 1994 году в Микронезии в Тихом океане и в
1997 году в ледниках Гренландии удары метеоритов соответство-
вали килотонным бомбам.
12 февраля 1947 года в российском Приморье на склонах
Сихотэ-Алинского хребта выпал железный дождь кусков круп-
ного метеорита, взорвавшегося еще в воздухе, поэтому кратера
он не образовал, хотя его масса превышала 1600 тонн, а диаметр
достигал порядка метра. За несколько лет научные экспедиции
и добровольные искатели метеоритов собрали 7000 осколков
общей массой 27 тонн.
Всем известен знаменитый Тунгусский метеорит, упавший ь
сибирской тайге (район реки Подкаменная Тунгуска) 17 июня
1908 года. Его особенностью был полет под очень малым углом
к горизонту, поэтому тело метеорита успело разогреться, превра-
титься в газ (плазму) и затем уже взорваться над землей.
Кратера не образовалось, зато образовалась обширная зона
лесоповала от ударной волны, протянувшаяся широкой полосой
на 100 километров. Большинство ученых считают, что это был не
каменный метеорит, а ледяное ядро кометы массой около милли-
она тонн и диаметром 50 метров. Энергия его взрыва соответство-
вала взрыву 10-мегатонной бомбы. Характерно, что отсутствие
кратера и тот факт, что не найдено никаких метеоритных
остатков, провоцируют множество гипотез (больше 100) о сущ-
ности этого явления - вплоть до таких оригинальных, что это
был результат посылки знаменитым ученым Н.Тесла мощного
электромагнитного импульса, или таких несерьезных, как на-
родная эвенкийская байка о том, что инопланетяне таким спосо-
бом прислали на Землю Ленина и большевиков. В «Яндексе»
Тунгусскому метеориту посвящено 632000 страниц.
Один раз за 100000 лет существует вероятность падения на
Землю астероида такой массы, что он создаст кратер размером в
несколько километров. Недавно выдвинута гипотеза о том, что
такое событие произошло около 12000 лет назад и сильно
повлияло на земную жизнь - вымерли десятки видов крупных
млекопитающих (в том числе и мамонты) и так изменился
13
климат, что возникли природные поля злаковых растении и
человек перешел от собирательства к сельскому хозяйству и тем
самым был запущен цивилизационный процесс.
А 66-67 миллионов лет назад о Землю ударилось небесное
тело массой миллиард тонн и диаметром 5 километров. О месте
его падения ученые спорят - было ли это в районе Мексики или
в Северном Ледовитом океане около Северного полюса. Во
всяком случае пыль взрыва и удара надолго заслонила Солнце
на всей Земле, да и состав атмосферы изменился. Этот катаклизм
считается одной из причин исчезновения динозавров и последу-
ющего бурного развития млекопитающих (в том числе, появле-
ния отряда приматов). Знаменитый французский естествоиспы-
татель Жорж Кювье (1769-1832), основатель сравнительной
анатомии и палеонтологии, считал, что «резкие смены форм
жизни на Земле - результат великих катастроф». Возможно, что
так оно и есть.
Встреча Земли с более крупными небесными телами еще
менее вероятна. Например, возможность встречи с крупным
астероидом Галилеу составляет 0,001 за все время существова-
ния Земли. Сейчас человечество ждет уточнения параметров
орбиты крупного астероида Анорис, который по предваритель-
ным расчетам 13 апреля 2029 года пройдет в опасной близости от
Земли.
Природные взрывы невероятной силы происходят во Вселен-
ной. Вот их параметры. Взрывы с образованием новых звезд
имеют энергию 1038 джоулей, или энергию 1022 мегатонных
бомб, Солнце излучает такую энергию за 100000 лет. Взрывы с
образованием сверхновых звезд еще в миллион раз энергичнее.
И еще в миллионы раз сильнее взрывы в ядрах галактик.
Наиболее обоснованная теория рождения Вселенной - это
взрыв. Уважительно его называют Большой взрыв (Big Bang).
По энергии - это 1О70 джоулей.
Заканчивая эту главу, я не могу не упомянуть о самом
ужасном «достижении» человечества - термоядерном взрыве,
прогремевшем на Новой Земле 30 октября 1961 года. По энергии
он был в пять раз сильнее Тунгусского метеорита. Но подробнее
об этом - в соответствующей главе книги.
ГЛАВА 2
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Немного истории
В глубине истории теряется время, когда люди
впервые стали делать взрывчатые или быстро сгорающие смеси
- пороха. Так называемый дымный, или черный, порох - это
смесь селитры, серы и древесного угля. Как и многое другое,
он был изобретен в Китае еще до нашей эры. Целью этого
изобретения было развлечение властителей ракетами и фейер-
верками. Любопытно, что и сейчас петарды и фейерверки для
массового развлечения в России - в основном китайского про-
изводства.
Китайцы впервые применили порох и в военном деле. В XII
веке у них уже были бамбуковые пищали, снаряженные поро-
хом, а в XIII веке они успешно использовали пороховую
артиллерию и пороховые бомбы в войнах с Чингисханом.
Наверное, от таких путешественников, как Марко Поло,
арабы, а потом и европейцы в Средневековье узнали, что смесь
угля, серы и селитры горит так быстро, что с ее помощью можно
стрелять из ружей, метать ядра и разрушать стены. Изготовле-
ние пороха в Европе датируется XIII веком и связывается с
различными именами. Но в 1331 году немцы уже использовали
против итальянцев огнестрельное оружие. А в 1346 году, в
начале англо-французской Столетней войны, англичане исполь-
зовали пушки в битве при Кресси. Руководил этими действиями
монах Бертольд Шварц, много занимавшийся химией и однажды
пострадавший - обгорело лицо. Отсюда его прозвища Бертольд
Поджаренный, Бертольд Негр, Бертольд Черный (Schwarz -
черный). (А помните, Остап Бендер и Киса Воробьянинов после
безуспешных поисков бриллиантов в одиннадцати стульях вер-
нулись в Москву и поселились в общежитии студентов-химиков
имени монаха Бертольда Шварца.)
Самое древнее использование пороха на Руси для огне-
стрельного оружия относится к 1382 году, когда хан Тохтамыш
осадил Москву. При осаде Казани в 1552 году саперы войска
Ивана Грозного (по-видимому, это были голландские инжене-
ры) произвели подкоп под стены Казанской цитадели, и взры-
вом тонны пороха в нужный момент перед штурмом стена была
15
разрушена. В тротиловом эквиваленте заряд составлял около
50 килограммов.
При Петре I были построены заводы в Сестрорецке и Петер-
бурге. Теперь уже отличились русские умельцы - Егор Марков
и Иван Лазарев. При Екатерине Великой был построен большой
пороховой завод в Казани.
В XVIII веке свой вклад в пороховое дело внес М.В.Ломоно-
сов, установивший оптимальный состав дымного пороха - 75%
калийной селитры, 10% угля, 10% серы и 5% древесной смолы.
В 1749 году им была опубликована «Диссертация о рождении и
природе селитры» - первое научное толкование разложения
пороха. В этой работе впервые было сформулировано, что
«взрыв - это очень быстрое выделение большого количества
силы (в нашем понимании - энергии) и большого количества
газов».
Порох стали применять не только в войнах. В 1627 году в
Венгрии использовали порох при строительстве горных дорог. А
еще ранее итальянские инженеры с помощью пороха расчищали
реку Неман от ледяных заторов при весеннем половодье.
В XVIII веке мирное применение пороха значительно возрос-
ло. Химики стали усовершенствовать пороха. В этом деле
принял участие и основатель современной химии Антуан Лаву-
азье. В 1775 году королевский министр Тюрго назначил его
одним из четырех управляющих пороховым делом. Лавуазье
организовал экспедиции для отыскания месторождений селит-
ры, провел работы по ее очистке, разработал вместе с Бертолле
идею замены селитры хлорноватокалиевой солью (бертолетова
соль). До 1791 года Лавуазье управлял пороховым делом -
производство пороха во Франции выросло в два с половиной
раза. Сам он жил в пороховом арсенале, где находилась и его
лаборатория. В ней он проводил свои знаменитые химические
опыты с точным взвешиванием реагентов и продукций реакций
и установил «закон вечности вещества», развенчав тем самым
«теорию» флогистона. Объяснив роль кислорода в процессе
горения и введя представление об окислах, Лавуазье заложил
основы химической классификации веществ. Все его работы
ознаменовали применение аналитического (декартовского) ме-
тода в химии, которая благодаря этому из «алхимического
искусства» стала наукой. Неслучайно имя Лавуазье стоит в
одном ряду с именами Галилея, Декарта, Ньютона, заложивших
основы научного метода познания природы.
Как известно, Лавуазье был казнен в 1794 году. До револю-
ции 1788 года он был одним из откупщиков - организаторов по
16
сбору налогов от населения. После революции эта деятельность
получила статус «заговора против французского народа, имев-
шего целью похитить у нации огромные суммы, необходимые
для борьбы с деспотом». Ни заслуги перед родиной (увеличение
производства пороха, применение селитры в сельском хозяйстве
в качестве удобрения), ни всемирная слава не спасли Лавуазье
от гильотины. «Революция не нуждается в ученых», - заявил
председатель трибунала Коффенель. «Палачу довольно было
мгновения, чтобы отрубить эту голову, - сказал по поводу казни
Лагранж, - но будет мало столетия, чтобы дать другую такую
же».
В 1799 году Э.Говард синтезировал гремучую ртуть - фуль-
минат ртути Hg (CNO)2. Это вещество легко загорается при
ударе, а горение сразу же переходит в детонацию. Гремучая
ртуть стала могильщиком кремневых ружейных и револьверных
замков. На ее основе стали делать так называемые капсюли-
детонаторы, взрывающиеся от удара и инициирующие взрыв
окружающего взрывчатого вещества. В капсюле достаточно
иметь всего 0,32 грамма гремучей ртути. Ружья стали скорост-
рельными. Весь XIX век гремучая ртуть была главным иниции-
рующим веществом, только в XX веке распространение получил
азид свинца - свинцовая соль азотистоводородной кислоты
Pb(N3)2, - имеющий перед гремучей ртутью преимущество
детонировать от нагрева, а не от удара, и ставший основой
электродетонаторов.
Взрывчатые вещества в XIX веке
(до динамита)
Но главной проблемой химии взрывчатых веществ
было получение вещества, обладающего большим, чем дымный
порох, бризантным (дробящим) действием, поскольку все чаще
взрывы стали использоваться в горнодобывающей промышлен-
ности.
Еще в XVIII веке французский химик Гийом Леблон сделал
пороха, дающие мало дыма и намного превосходящие по энергии
известные тогда пороха. Но это открытие кануло в Лету.
В XIX веке в Италии и Германии развернулись эксперименты
по обработке азотной кислотой различных горючих материалов
- к этому времени химики поняли, что в порохе поставщиком
кислорода является селитра, точнее анион NO3. В 1832 году
Анри Браконно, обрабатывая азотной и серной кислотой древес-
ную клетчатку, получил азотнокислый эфир целлюлозы - пиро-
ксилин. (Название это вещество получило от греческих слов тпр
17
- жар, огонь и £Xov - срубленное дерево.) Но только через 15
лет немецкие и русские химики показали, что пироксилин по
энергии взрыва превосходит обычный дымный порох в несколь-
ко раз. Однако пироксилин имел и недостатки - высокую
чувствительность к удару, сравнительно малую химическую
стойкость и плохую прессуемость.
Следующим важнейшим шагом в технологии взрывчатых
веществ стало получение в 1847 году итальянским химиком
Асканьо Собреро нитроглицерина, увенчавшее работы по нитро-
ванию таких горючих веществ, как бензол, нафталин и, наконец,
глицерин. Нитроглицерин - это сложный эфир глицерина и
азотной кислоты, плотная, прозрачная, вязкая, нелетучая жид-
кость. Довольно быстро выяснилось, что нитроглицерин токси-
чен - при попадании на кожу вызывает головную боль, но
приносит облегчение при острых приступах спазм коронарных
сосудов (стенокардии). Половина атомов в молекуле нитрогли-
церина - это атомы кислорода. Попадая в клетки мышечных
сердечных тканей, кислород эффективно снимает сильную за-
грудинную боль (издавна называемую на Руси «грудной жа-
бой»). Известно было, что нитроглицерин опасен - случались
взрывы. Но само лекарство безопасно - в XIX веке принимали
две капли на стакан воды, а сейчас его принимают в таблетках и
капсулах в смесях с нейтральными наполнителями.
Нитроглицерин очень чувствителен к удару - в два раза
опаснее гремучей ртути. Но при этом не развивается детонация
и энергия взрывчатого превращения невелика. Открыто это
было при случайном падении колбы с нитроглицерином, к
счастью, обошедшемуся без трагического исхода. Детонирует он
только от капсюля-детонатора, и при этом энергия взрыва
велика - значительно превышает энергию взрыва порохов.
Поэтому, несмотря на необходимость чрезвычайной осторожно-
сти в обращении, нитроглицерин стали применять в горном деле.
(В романе Жюля Верна «Таинственный остров» на необитаемом
острове инженер Сайрус Смит, возглавивший группу чудом
спасшихся американцев, получил глицерин из жира морских
животных, затем - азотную кислоту из найденной на острове
селитры и синтезировал нитроглицерин, чтобы подорвать гра-
нитную скалу при обустройстве жилья в пещере.)
Динамит и другие взрывчатые вещества
Появление динамита связано с именем Альфреда
Нобеля (1833-1896), прославившегося созданием системы на-
граждения ученых, известной как «Нобелевские премии».
18
Юность А.Нобеля прошла в Петербурге, где в 1834 году
обосновался его отец Эммануил Нобель, талантливый шведский
инженер и изобретатель. Он преуспел в России, занимаясь
перспективными для того времени вопросами - водяным отопле-
нием, станкостроением, производством пропитанных шпал для
первых железных дорог и паровыми двигателями для первых
кораблей. В конце концов он стал заниматься подводным мин-
ным делом, что очень пригодилось России в Крымской войне.
Эммануил Нобель не доверял образовательной системе того
времени в естественнонаучных и технических областях. Он
предпочитал для своих сыновей домашнее образование и учебу
под руководством выдающихся ученых.
Альфреда Нобеля больше всего пленила химия - возможно,
потому, что одним из его учителей был Николай Николаевич
Зинин, самый талантливый тогда российский химик. Его работы
стали основополагающими для производства анилиновых красок,
ближайшими его учениками были А.М.Бутлеров и А.П.Бородин
(тот самый, который написал оперу «Князь Игорь» ). Долгие годы
Зинин возглавлял в Казанском университете кафедру техноло-
гии, и не случайно оттуда произошла потом вся российская
технология переработки нефти и нефтехимического синтеза.
Альфред Нобель стал умелым химиком. По совету Н.Н.Зи-
нина он обратил внимание на нитроглицерин и с 1859 года стал
заниматься нитроглицерином как взрывчатым веществом. Ос-
новной идеей был поиск веществ, которые, будучи пропитаны
нитроглицерином, остаются сравнительно безопасными в обра-
щении. Вначале были неудачи. Под Стокгольмом в лаборатории,
организованной на средства отца, в 1864 году произошел взрыв,
при котором погиб двадцати летний брат Альфреда. После этого
отца, считавшего себя виновником несчастья, разбил паралич, и
вскоре он умер от инсульта.
В 1866 году к Альфреду Нобелю пришел успех. Пропитке
нитроглицерином был подвергнут кизельгур ~ сыпучая горная
порода (по-другому - трепел или инфузорная земля). Получа-
ющаяся паста, содержащая 90% нитроглицерина, допускала
безопасную формовку, упаковку в оболочки и транспортировку.
Новую взрывчатку Нобель назвал динамитом (от греческого
SvvapiX ~ сила). В 1867 году Нобелем был получен американс-
кий патент. Для подрыва зарядов динамита появилась необходи-
мость в специальных детонаторах, которые тоже изобрел и
запатентовал Нобель.
Динамит сильно изменил методы применения взрывчатых
веществ в горнодобывающей промышленности, строительстве и
19
других отраслях. Объем производства и продажа динамита и
детонаторов стали стремительно расти. Уже к 1870 году Альфред
Нобель владел фабриками в 20 странах. Но он не прекращал
инженерных и химических изысканий. Им были изобретены
различные типы динамитов, а кроме того, боевые ракеты,
велосипед с каучуковыми шинами, искусственный шелк и многое
другое. Нобель зарегистрировал 350 патентов на изобретения.
Превзойти его по количеству изобретений удалось в будущем
только двоим - великому изобретателю Томасу Альве Эдисону
(1908 патентов в США и около трех тысяч патентов в других
странах) и Никола Тесла (около тысячи патентов), гениальному
физику, инженеру и изобретателю в области электротехники и
радиотехники.
Нобель был невероятным трудоголиком. Почти все время он
проводил в лаборатории при одном из своих динамитных заво-
дов под Парижем, часто и ночевал там. Он был генеральным
директором, главным инженером и технологом, главным бухгал-
тером и секретарем своей фирмы. Здоровье его никогда не было
крепким. Он даже умудрился заболеть цингой, поскольку не
обращал никакого внимания на «здоровый образ жизни». В
последние годы его преследовали мигрень и стенокардия. («Иро-
ния судьбы, - говорил Нобель, - мне прописывают нитроглице-
рин».)
Все знают о завещании Альфреда Нобеля. Главный его смысл
определялся глубокой верой в необходимость счастья и благопо-
лучия всех людей, которые может дать наука и техника, если
распоряжаться на Земле будут высоконравственные люди. «Мне
бы хотелось изобрести вещество или машину, обладающие такой
разрушительной мощью, чтобы всякая война стала вообще
невозможной», - вот кредо А.Нобеля. В следующем столетии
другой замечательный ученый А.Д.Сахаров изобрел такую «ма-
шину», которая сделала невозможной третью мировую войну.
Согласно завещанию, немалое состояние Нобеля вот уже
свыше ста лет обеспечивает «ежегодное награждение денежными
премиями тех лиц, которые в течение предшествующего года
сумели принести наибольшую пользу человечеству».
Первым крупным применением динамита стало его использо-
вание в 1872 году при строительстве в Альпах под перевалом
Сен-Готард пятнадцатикилометрового железнодорожного тунне-
ля. В 1885 году динамит вместе с пироксилином был применен
для подрыва скалистого рифа Флед Рок около Нью-Йорка,
который препятствовал входу в нью-йоркскую гавань. В галере-
ях общей протяженностью 6,5 километров было размещено
20
13280 зарядов по 11 килограммов, а 600 электродетонаторов
должны были инициировать их взрывы. На 60 метров взметну-
лась вверх многокилометровая стена воды. Путь к Нью-Йорку
для кораблей стал на 12 часов короче. Это был самый первый в
мире крупный промышленный взрыв.
Динамит стал использоваться и в военном деле - впервые во
время франко-прусской войны 1870-71 годов. Сам А.Нобель не
очень хотел этого, хотя и был еще раздираем противоречиями:
«Вещи, над которыми я работаю, действительно чудовищны, но
они так интересны, так совершенны технически, что становятся
привлекательными вдвойне». Точно такими же словами выража-
ли свое отношение к работе и создатели ядерного оружия в XX
веке.
В использовании динамита, а также в появлении новых
взрывчатых веществ огромную роль сыграл выдающийся фран-
цузский химик Пьер Эжен Марселей Бертло (1827-1907).
К.А.Тимирязев назвал его «Лавуазье XIX века». Научные
заслуги Бертло столь велики, что еще при жизни он заслужил
всеобщее поклонение и необычайную славу. В его честь чекани-
лись медали, назывались улицы и площади, писались оды.
Бертло фактически является создателем химического синтеза -
получения сложных веществ из более простых и даже из
элементов. В возрасте до 30 лет он синтезировал метан, этилен,
пропилен, ацетилен, нафталин, этиловый и другие спирты, ряд
жиров и многие сотни других химических соединений. Бертло
создал химическую кинетику и термохимию, работал в областях
аналитической химии и агрохимии, установил факт фиксации
почвенными бактериями атмосферного азота, был историком
физики, химии, биологии. Поразительна работоспособность это-
го человека! Подсчитано, что из-под его пера вышло 2872
печатных труда - шестьдесят толстых томов. Это и монографии,
и статьи, и учебники, по которым долгое время учились химики
всего мира. Были годы, когда он публиковал по 100 научных
работ в год. И за каждой из них - тяжелый изнурительный труд
в лаборатории и за письменным столом А ведь тогда не то что
компьютера, но и пишущей машинки еще не было изобретено.
Неудивительно, что будущее мира этот неутомимый труже-
ник представлял как царство науки и труда. Вот его тост на
торжественном обеде в его честь: «...Наука создаст благословен-
ные времена равенства всех перед святым законом труда... Мы
тогда уже будем готовы осуществить мечты социализма... Не
будет больше ни таможенных пошлин, ни войн, ни границ,
орошаемых человеческой кровью. Воздушная навигация со сво-
21
ими моторами, работающими на химической энергии, предаст
забвению устаревшие машины. К этому времени не будет ни
земледелия, ни пастухов, ни землепашцев. Проблема существо-
вания посредством обработки земли будет вытеснена и разреше-
на химией. Не будет больше ни угольных шахт, ни подземных
работ, ни, разумеется, тяжелого труда шахтеров. Проблема
горючего будет разрешена физикой и химией...Планета Земля
превратится в огромный сад, орошаемый подземными водами,
где каждый человек будет жить в изобилии и счастливо. Труд
будет занимать основную часть жизни. Таков мой и всех нас
идеал. Я пью за труд, за правду и счастье человечества». Можно
бы снисходительно улыбнуться при этих словах, как мы улыба-
емся, читая мечты Кампанеллы или Чернышевского. Но ведь
этот гимн во славу научного знания и труда принадлежит одному
из великих мировых ученых, хорошо знающему силу и возмож-
ности науки.
Бертло повезло в жизни. Он был огражден от всех житейских
тревог и забот, от треволнений общения с людьми замечательной
женщиной Софи Ниодэ, ставшей в 1861 году мадам Бертло. Ему
было 34 года, она - на 10 лет младше. Знаменитые французские
писатели Эдмон и Жюль Гонкуры в своем дневнике написали:
«Мадам Бертло - женщина исключительной, незабываемой
красоты, красоты интеллектуальной, глубокой, магнетической,
красоты духа и мысли». 46 лет нежного внимания и заботы с ее
стороны - вот тыл невиданной работоспособности и возвышен-
ного мировоззрения Бертло. Больная Софи Бертло скончалась
на руках мужа, который пережил жену всего на три часа.
Супруги были вместе погребены в парижском Пантеоне, в день
их похорон французским правительством был объявлен нацио-
нальный траур.
Бертло был патриотом Франции. И когда в 1870 году
возникла угроза взятия Парижа немцами, он отвез детей в
провинцию, а сам с женой (!) вернулся и посвятил себя делу
обороны города. Меньше чем за месяц парижане под руковод-
ством Бертло построили пороховой артиллерийский завод, про-
изводивший 7000 килограммов пироксилина в сутки. Было
налажено и производство только что появившегося динамита -
для саперных работ. С этого времени в круг интересов Бертло
прочно вошли взрывчатые вещества, и до конца жизни он все
активнее занимается этими вопросами, объясняя свой интерес
так: «Изучение взрывчатых веществ прельщает воображение с
двух точек зрения: благодаря могуществу, которое оно дает в
руки человека, и благодаря знанию, которое оно позволяет
22
получить относительно действия сил природы, доведенных до
своего высшего напряжения».
В это время возникла конкуренция в производстве нового
бездымного пороха, сочетавшего пироксилин с нитроглицери-
ном. Сегодня в истории взрывчатых веществ считается безогово-
рочным, что первым в этом вопросе был А.Нобель. Но подобные
лабораторные разработки одновременно вели химики Вьель и
Абель, а Бертло развернул широкие фундаментальные и при-
кладные исследования применения новых порохов.
Новые бездымные артиллерийские пороха получили назва-
ния баллистит (метательный) и кордит (струнный, т.е. форму-
емый в виде нитей). Познакомившись в Париже в лабораториях
Бертло и Вьеля с этими работами, Д.И.Менделеев предложил в
1890 году организовать в России производство улучшенного и
более дешевого бездымного пороха под названием пироколло-
дий. Но российское правительство с подозрением относилось к
Д.И.Менделееву за его либеральные взгляды (не случайно он не
был выдвинут официальными научными учреждениями России
на Нобелевскую премию), и его предложение не было принято.
Наиболее важными достижениями Бертло в области взрывча-
тых веществ были термохимические исследования взрывных
реакций, определение силы взрывчатых веществ, учение о дето-
нации и взрывной волне.
Современные взрывчатые вещества
Многие химики, основываясь на идеях Бертло и
разработанных им приборах для определения энергии взрыва,
стали работать над синтезом новых взрывчатых веществ. В 1885
году Тюрпеном была исследована пикриновая кислота, ранее
использовавшаяся только как желтый краситель. Под названием
«шимоза» она применялась уже в качестве взрывчатки в русско-
японской войне 1904-05 годов.
В 1877 году Михрел синтезировал тетрил, а еще в 1863 году
Вильбранд получил тринитротолуол (другие названия - тротил,
тол). Затем были синтезированы такие известные взрывчатые
вещества, как тетранитропентаэритрит - тэн (1894 г.) и цикло-
триметилентринитрамин - гексоген (1887 г.). XX век добавил к
этим веществам и ряд других, а в 50-е годы прошлого века были
разработаны специальные ракетные пороха нового поколения
для ракет, которые должны работать на твердом топливе (напри-
мер, устанавливаемых на подводных лодках, где применение
жидкого топлива было бы крайне опасным из-за сильнейшей
реакционной способности кислородсодержащей составляющей
23
этого топлива - концентрированной азотной кислоты с раство-
ренными в ней окислами азота). По вполне понятным причинам
сведений об этих порохах в научно-технической литературе
очень мало.
По тем же причинам практически нет сведений и о специаль-
ных взрывчатых веществах, используемых в атомных бомбах
для получения критического состояния ядерного горючего (так
называемой «критической массы»).
Интересна история использования азотнокислых солей (се-
литр) в качестве ингредиентов порохов и взрывчатых веществ.
Натриевая и калийная селитры применялись в порохах с самого
начала их изобретения. Эти селитры встречаются в природе, но
очень редко они скапливаются в достаточных для добычи коли-
чествах из-за очень большой растворимости в воде. Залежей
натриевой или калийной селитры, похожих на многометровые
пласты каменной соли (хлорида натрия), в природе нет. Наибо-
лее крупные залежи натриевой селитры находились в горных
пустынях Чили, где практически не бывает дождей. Но к XX
веку от этих залежей мало что осталось - еще Лавуазье пропа-
гандировал применение селитры в сельском хозяйстве в качестве
наилучшего удобрения.
А к концу XIX века Нобель и другие химики стали вовсю
экспериментировать с использованием нитроглицерина не для
динамита, а для порохов, чтобы усиливать их разрушающее
действие прежде всего в горнодобывающей промышленности и
при проведении горных строительных работ. Примерно тогда же
шведские химики Ольссон и Норрбен предлагали заменить
натриевую селитру в порохах на аммонийную селитру - это
несколько увеличивало силу пороха. Но в Швеции в это время
из-за частых аварий ввели запрет на производство порохов и
взрывчатых веществ - Швеция отказалась от войн, а для
промышленных целей взрывчатые вещества можно было заку-
пать. В сельском хозяйстве продолжали использовать чилийс-
кую натриевую селитру.
Как уже упоминалось выше, в 1908-1913 годах немецким
химиком Ф.Габером был разработан каталитический метод син-
теза аммиака из атмосферного азота и водорода. Это открытие
решило вопрос о химическом производстве, прежде всего в
Германии, азотной кислоты, ее солей, в том числе и нитрата
аммония. После первой мировой войны аммонийная селитра
стала самым дешевым удобрением. У нее есть небольшой недо-
статок - она сильно гигроскопична. И если ее хранить в виде
порошка и на открытом воздухе, то она постепенно превращает-
24
ся в каменный монолит. Сегодня ее используют либо как
порошок, упакованный в герметические пакеты, либо в виде
гранул, которые не сильно слипаются.
В чистом виде аммонийная селитра - это вещество, совершен-
но безопасное с взрывной точки зрения и нехорошее только
тогда, когда им злоупотребляют в сельском хозяйстве (преслову-
тые «нитраты»). Но в первой части книги я рассказал о
катастрофе в Оппау в 1921 году - взрыве нескольких тысяч тонн
аммонийной селитры. После этой катастрофы аммонийную се-
литру стали изучать с точки зрения взрывоопасности. Теория
взрыва помогла разобраться в «чудесах» ее поведения.
Оказалось, что на основе аммонийной селитры можно произ-
водить дешевые взрывчатые вещества. Например, смесь 80%
селитры и 20% тротила (так называемый аммотол) хотя по
энергии и уступает в два раза чистому тротилу, но все равно
обходится заметно дешевле. Используют и другие смеси: дина-
мон (смесь с динамитом) и аммонал (смесь с тротилом и
порошкообразным алюминием). С середины XX века эти смеси
стали основными взрывчатыми веществами, применяемыми в
строительстве, перемещении грунта, взрывах на выброс - там,
где не требуется сильного дробящего действия. В том грандиоз-
ном научном взрывном эксперименте, о котором рассказано во
вступлении к книге, использовался именно аммотол в количе-
стве, эквивалентном по энергии взрыва 1000 тонн тротила.
Если же нужно, чтобы взрыв совершил дробящее, разруша-
ющее действие, то используют более энергичные взрывчатые
вещества - тротил, гексоген, их смеси и др.
ГЛАВА 3
ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ВЗРЫВ
В «Физическом энциклопедическом словаре» (из-
дание 1960 г.) дается такое определение: «Взрыв - внезапное
изменение физического или химического состояния вещества,
сопровождающееся крайне быстрым превращением (выделени-
ем) энергии, которое приводит к разогреву, движению и сжатию
продуктов превращения и окружающей среды, возникновению
интенсивного скачка давления, разрушению и разбрасыванию. В
окружающей среде образуется и распространяется особого рода
возмущение - ударная волна». Автор этого определения -
А.Ф.Беляев, один из моих учителей, под диктовку которого я
записал эти фразы еще в 1950 году на втором курсе Физтеха на
специальности «Физика взрыва».
Свыше 30 лет Александр Федорович Беляев руководил
лабораторией взрывных процессов в Институте химической
физики Академии наук СССР. Крупный ученый, обладавший
незаурядным экспериментаторским талантом, той тщательнос-
тью в постановке опытов и их анализе, которая не оставляет
места для сомнений в оценке результатов исследований и в
выводах из них. Немаловажная деталь - за многие годы работы
этой лаборатории, когда каждый день в железобетонной камере
грохотали десятки взрывов (по 130 граммов в тротиловом
эквиваленте), не случилось ни одного несчастного случая. А
ведь опытные заряды изготовлялись из смесей взрывчатых
веществ, их формовали, снаряжали детонаторами научные со-
трудники и лаборанты, студенты и практиканты. И я помню
внимание руководителя ко всем мелочам, его неуклонную суро-
вость и неуступчивость в вопросах тщательного соблюдения
правил техники безопасности, которые так и хотелось иной раз
нарушить ради ускорения опыта и, как нам казалось, в конечном
счете - ради науки.
Прежде чем возвратиться к анализу определения взрыва по
А.Ф.Беляеву, я приведу еще одно определение из «Большой
советской энциклопедии» (издания 1971 г.). Его автором явля-
ется старший меня на один курс по Физтеху (и, соответственно,
тоже один из учеников А.Ф.Беляева) К.Е.Губкин, у которого
способности незаурядного физика-теоретика объединились с
26
пониманием и знанием эксперимента. Вот его определение:
«Взрыв - процесс освобождения большого количества энергии в
ограниченном объеме за короткий промежуток времени. В ре-
зультате взрыва вещество, заполняющее объем, в котором про-
исходит освобождение энергии, превращается в сильно нагретый
газ с очень высоким давлением. Этот газ с большой силой
действует на окружающую среду, вызывая ее движение; взрыв
в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением».
Оба определения очень похожи. Они характеризуют взрыв
как необычайно сложный процесс, включающий ряд физических
и химических явлений. Поэтому невозможно определить взрыв
кратко - в первом определении 44 слова, во втором - 54.
Основные явления при взрыве - выделение энергии, образова-
ние сильно сжатого нагретого газа, вовлечение в движение
окружающей среды (ее разрушение, если она твердая), образо-
вание в этой среде ударной волны.
В обоих определениях взрыва настораживает количественная
неопределенность характеристик - «внезапное», «крайне быст-
рое», «интенсивный», «ограниченный объем», «большое коли-
чество энергии», «короткий промежуток времени», «сильно
нагретый газ с очень высоким давлением». В энциклопедиях,
рассчитанных на массового пользователя, такая неопределен-
ность оценок, возможно, оправдана. Но в научных работах это
не допускается. В чем же дело?
Главное - внезапность
Оправданием этой неопределенности может слу-
жить разница в масштабах взрывных явлений, разнородность их
внутренних процессов. Взрывной характер носит, например,
образование микротрещин. Энергия, выделяющаяся при этом,
невелика по техническим меркам, чего не скажешь о последстви-
ях, которыми может стать разрушение конструкций или безвоз-
вратная потеря произведения пластического искусства.
Пример из совсем другой области - взрывное, скачкообраз-
ное изменение интенсивности магнитного поля в земной атмосфе-
ре, когда к Земле подходит выброшенная взрывом порция
солнечной плазмы. В земном магнитном поле возникает (в
результате явления электромагнитной индукции) ударная маг-
нитогазодинамическая волна, в которой интенсивность магнит-
ного поля возрастает в несколько раз. Изменение же плотности
энергии магнитного поля при этом невелико - оно много меньше,
например, изменения тепловой энергии земной атмосферы за
счет прихода дополнительного солнечного тепла. Последствия
27
же нам известны (особенно так называемым метеочу ветвите л ь-
ным людям).
В обоих этих экзотических , очень разнородных по своей
внутренней ситуации случаях взрыва есть общее - фактор
внезапности для человека. Пожалуй, это и следует выделить в
определении взрыва как самое характерное. В первом случае
внезапность соответствует долям секунды - психологическое
«было» и «не стало». Во втором случае время может измеряться
минутами, но для человеческого организма это тоже внезапность
- он не успевает своевременно перестроиться и приспособиться.
Но почти во всех других взрывных явлениях внезапность можно
охарактеризовать временем нарастания эффекта (например,
давления в звуковой волне), много меныпим (на несколько
порядков) естественной человеческой меры - ритма нашего
пульса.
Сложность понимания взрыва заложена в объяснении этой
самой внезапности - почему освобождение энергии происходит
так быстро и почему освобожденная энергия так быстро разбега-
ется вокруг.
Во втором определении взрыва есть существенная неточ-
ность. Слова «процесс освобождения большого количества энер-
гии в ограниченном объеме» не совсем корректны. Взрывчатые
вещества не являются особо энергичными. Удельная энергия,
выделяющаяся при взрыве тротила, это около 4,2 106 джоу-
лей, что соответствует энергии горения дров (самых плохих -
осиновых) или энергии, получаемой организмом при усвоении
500 граммов белого хлеба. Энергия сгорания керосина или
бензина (или энергия при усвоении организмом хорошего укра-
инского сала) в 10 раз больше.
У взрывчатых веществ большая не удельная энергия, а
выделяющаяся удельная мощность - из-за малого времени
превращения энергии. Для одного килограмма тротила это
время порядка нескольких миллисекунд; тем самым, мощность
взрыва составляет примерно 109 ватт, или 1 гигаватт. А это -
мощность крупной электростанции.
Итак, взрыв - явление не столько энергичное, сколько
мощное. Это есть следствие внезапности взрыва - самой суще-
ственной стороны взрывных процессов. Откуда же берется эта
большая мощность (или внезапность), почему превращение
энергии совершается столь быстро? Ответов на эти вопросы
столько же, сколько разновидностей взрывных процессов. Толь-
ко перечислить их потребуется не одна страница текста. Конеч-
но, их можно как-то сгруппировать, выделить существенные
28
черты в каждой группе. (В этой книге я не буду рассматривать
такие взрывные явления, как образование микротрещин внутри
структуры твердых тел или макровзрывы космического масшта-
ба, требующие даже для краткого популярного объяснения
экскурсов в физику твердого тела или астрофизику.)
Основные виды исходной энергии взрывов
1) Химическая энергия твердых или жидких
взрывчатых веществ, взрывоопасных газовых или пылевоздуш-
ных смесей. Это самые распространенные случаи взрывов.
Сущность превращения энергии при этом - переход части
электрической энергии связи электронов молекулярных орбита-
лей в кинетическую энергию отталкивания продуктов реакции,
энергия связи в молекулах которых больше по величине, чем у
исходного вещества. При этом «работают», т.е. дают кинетичес-
кую энергию и, следовательно, более высокую температуру,
электрические силы отталкивания наружных электронных орби-
талей молекул продуктов реакции.
Точно таков же механизм реакции и при горении. Процесс
горения в определенных условиях может перейти во взрыв.
Объяснение этого перехода требует, кроме химического рассмот-
рения, понимания законов газовой динамики. И, в частности,
знания особого типа движения вещества - ударной волны. Более
подробно этот процесс будет рассмотрен в главе «Детонация».
2) Ядерная энергия. Основное ее отличие от химической - в
величине удельной энергии. Один килограмм ядерного превра-
щения урана при КПД 50% дает в Ю7 раз больше энергии, чем
килограмм химического вещества, а килограмм дейтерида лития
при термоядерном взрыве («водородная бомба») - в Ю8 раз
больше. Такая концентрация энергии делает ядерные взрывы
привлекательными не только для военных целей, но и в мирном
строительстве плотин или при добыче полезных ископаемых.
Распространенное предубеждение против опасных радиоактив-
ных последствий «мирных» подземных ядерных взрывов осно-
вано на незнании вопроса. При взрыве в толще массива радио-
активные продукты остаются надежно захороненными в очаге
взрыва в виде остеклованного вещества, практически нераство-
римого в воде. Именно такова схема современной утилизации
отходов ядерной энергетики - спекание до остекловывания и
подземное захоронение.
Природа энергетических превращений в ядерных взрывах
также заключается в превращении части энергии связи нуклонов
в атомных ядрах в кинетическую энергию продуктов реакции. В
29
случае уранового или плутониевого взрыва «работают» электри-
ческие силы отталкивания между положительно заряженными
ядрами - продуктами деления исходного ядра на две части.
Начальные расстояния действия этих сил имеют ядерный масш-
таб, а он в 105 раз меньше расстояний атомного (молекулярно-
го) масштаба. Да и к тому же доля превращения потенциальной
энергии в кинетическую при делении ядра значительно больше,
чем при разрушении молекулярного комплекса. Что же касается
сильных короткодействующих взаимодействий, которые соб-
ственно и называются ядерными силами, то они, являясь силами
притяжения, только мешают процессу деления в его начальной
стадии и делают процесс самопроизвольного деления крайне
маловероятным. Процесс деления начинается, когда ядро урана-
235 или плутония захватывает нейтрон и становится сильно
неустойчивым.
Механизм превращения энергии при термоядерном («водо-
родном») взрыве другой. Суть ядерных реакций при этом -
образование ядра гелия при слиянии ядер водорода (точнее, его
изотопов - дейтерия и трития). Кинетическая энергия образо-
вавшегося гелия и высвободившихся нейтронов высока за счет
работы, совершаемой при слиянии (синтезе) силами притяже-
ния. А это могут быть лишь ядерные силы - ведь электрические
силы отталкивания только мешают водородным ядрам соеди-
няться. Для преодоления отталкивания обязательно нужен на-
чальный запас кинетической энергии, т.е. вещество должно
быть очень сильно разогрето - до десятков и сотен миллионов
градусов. При слиянии ядер включаются ядерные силы, притя-
гивающее действие которых значительно сильнее электрическо-
го отталкивания. И израсходованный запас необходимой на-
чальной кинетической энергии восстанавливается с лихвой -
температура возрастает до миллиардов градусов. Это и проис-
ходит внутри нашего родного Солнца (как и всех других
звезд).
Отмечу, что мощность ядерных (а тем более - термоядерных)
взрывов составляет фантастические для человеческого вообра-
жения величины. Так, взрыв хиросимской бомбы имел мощность
1022 ватт. Для сравнения - мощность всех электростанций
Земли не превышает 1014 ватт.
При ядерных взрывах, кроме обычных поражающих факто-
ров (разрушение всего вблизи, действие ударной волны вдали),
есть и добавочные факторы - воздействие сильного теплового,
рентгеновского и гамма-излучения, а также радиоактивность
продуктов взрыва и ставшей радиоактивной почвы, распростра-
30
няющейся с пылевым облаком («грибом») на большие расстоя-
ния от взрыва.
Более подробному изложению физики ядерного взрыва и
истории овладения ядерной энергией посвящены отдельные
главы.
3) Электрическая энергия. Это самые древние известные
людям взрывы - грозовые явления. Молния очень быстра. За
доли секунды образуется длинный изломанный канал, представ-
ляющий собой плазму, имеющую высокие температуру и давле-
ние. Эта плазма, расширяясь, образует в окружающем воздухе
ударную волну, которая, распространяясь и ослабевая, превра-
щается в сильную акустическую волну. Мы воспринимаем ее как
гром.
Вблизи молнии можно ощутить, кроме ее теплового излуче-
ния, действие ударной волны. Взрыв молнии напоминает взрыв
длинного шнура из взрывчатого вещества (так называемый
детонационный шнур для инициирования взрывных зарядов с
большого расстояния).
Помимо взрывного действия, разряд молнии может нанести и
поражение электрическим током. В лабораторных условиях
электрический взрыв осуществляется пропусканием сильного
тока по тонкой металлической проволоке.
4) Кинетическая энергия быстро двигающихся тел. Эта
энергия после ряда превращений выделяется в виде кинетичес-
кой энергии препятствия или воздуха. Такова природа взрывов,
происходящих при падении метеоритов. При малых углах на-
клона траектории метерита к горизонту взрыв может произойти
в воздухе с образованием сильной ударной волны. Так случи-
лось, например, при падении в 1907 году Тунгусского метеорита.
При больших углах наклона путь метеорита в атмосфере значи-
тельно короче, и кинетическая энергия превращается в тепловую
уже в толще земли. Это - аналог подземного взрыва с образова-
нием взрывной воронки (метеоритного кратера). Такое бывало
на Земле - геологи насчитывают несколько огромных кратеров,
сейчас уже заполненных осадочными породами. На Луне, где
атмосферы нет, каждый метеорит образует воронку взрыва -
лунный лик испещрен метеоритными кратерами.
5) Потенциальная энергия упругих деформаций в земной
коре. Огромный массив породы может быть сжат окружающей
средой и иметь сильные упругие деформации (сжатия или
сдвига). Иногда достаточно небольшой подвижки пород, чтобы
энергия упругой деформации перешла в кинетическую энергию
среды (по аналогии с разжимающейся пружиной). Это и есть
31
внутренний механизм землетрясений, которые представляют
собой волновое последствие первоначальной разгрузки дефор-
мации, носившей внезапный, взрывной характер.
6) Внутренняя энергия сжатых газов. Если стенки сосуда,
содержащего сжатый газ, внезапно разрушаются, то, согласно
первому началу термодинамики, внутренняя энергия будет «ра-
ботать» над окружающей средой, прежде всего расширяя ее и
образуя ударную волну. Это - взрывы баллонов со сжатым газом
(часто сопровождающиеся воспламенением газа, если он горю-
чий), взрывы паровых котлов при нарушении правил их эксплу-
атации. В природе это вулканические взрывы.
Что же общего имеют все шесть рассмотренных случаев
взрывного превращения? Прежде всего, это внезапный пере-
ход запасенной потенциальной энергии (или даже кинетичес-
кой - для метеоритов) в главный взрывной эффект - кинети-
ческую энергию движения продуктов взрыва и окружающей
среды, что сопровождается разлетом осколков взрывного уст-
ройства и окружающих предметов и образованием взрывной
ударной волны.
ГЛАВА 4
УДАРНЫЕ ВОЛНЫ
Ударные волны - это очень интересное явление
природы. Их существование было предсказано многими учены-
ми, в частности знаменитым математиком Риманом.
Имя этого ученого связано прежде всего с развитием идей его
учителя Гаусса в области геометрии. В 1854 году 28-летний Риман
дал общую идею математического пространства, а затем подробно
разработал одну из неевклидовых геометрий, с тех пор носящую
его имя. Но Риман внес вклад и во многие другие области
математики. Так, в работах по теории дифференциальных урав-
нений он обнаружил (на бумаге) возможность их особых решений
- ударных волн. Именно по этому поводу возникло крылатое
выражение - «явление возникло на кончике пера теоретика».
Те дифференциальные уравнения, которые исследовал Ри-
ман, представляют собой математический аппарат науки, назы-
ваемой газовой динамикой. Она изучает, как следует из назва-
ния, движение воздушных масс, в частности бури и ураганы,
течение газа по трубам, движение газа в турбинах и соплах
ракетных двигателей и многое другое.
Основным газодинамическим уравнением является закон
Ньютона, примененный к элементу газовой среды (в этом случае
оно называется уравнением Эйлера). Но поскольку элемент газа
при движении изменяет свою плотность, а часто и температуру,
то кроме силовых необходимо использовать и энергетические
(термодинамические) уравнения.
Одним из простых следствий решений системы уравнений
газовой динамики является волновое уравнение, в котором
скорость волны для идеального газа зависит только от темпера-
туры. Это - звуковые волны, т.е. продольные колебания элемен-
та газа. Скорость звука составляет
N М ’
где Т - абсолютная температура, М - молярная масса, R -
универсальная газовая постоянная, у - показатель адиабаты,
равный отношению теплоемкостей при постоянном давлении
и постоянном объеме. Для воздуха при температурах меньше
1000 К показатель адиабаты равен 1,4. Скорость звука при этом
33
составляет
v = 20VF (м/с) ,
что дает для стандартных условий 342 м/с.
Если же учитывать неидеальность газа, а также возможность
высоких температур, при которых показатель адиабаты непосто-
янен и выражается сложной функцией параметров состояния, то
система газотермодинамических уравнений становится довольно
сложной.
Поскольку газовая динамика не интересуется отдельными
атомами или молекулами, а рассматривает элемент газа, кото-
рый в теории может быть бесконечно малой величиной, то в
дифференциальных уравнениях газовой динамики и в их реше-
ниях все параметры состояния - непрерывные функции коорди-
нат и времени. Но в 1860-е годы Риман показал, что существует
особое решение системы газодинамических уравнений. Не общее
решение, методы получения которого он разработал, и не част-
ные решения, которые вытекают из общего решения при исполь-
зовании начальных и граничных условий, а именно особое
решение, которое нельзя получить стандартными математичес-
кими методами. Это особое решение представляет собой разрыв
функций давления, плотности и скорости движения среды, т.е.
мгновенный, не имеющий ширины скачок параметров. Этот
скачок и получил название ударной волны.
Слово «волна» не совсем точно передает характер явления,
поскольку в обычном понимании волна характеризуется перио-
дичностью, частотой, а скачок - это однократное резкое измене-
ние. Правильнее было бы назвать явление ударным импульсом.
Возникновение ударной волны
Образование ударной волны проще всего предста-
вить на примере плоского движения газа в трубе, в которую
вдвигается ускоряющийся поршень. Когда поршень приходит в
движение и начинает перемещать и сжимать прилегающий к
нему слой газа, известие об этом событии (повышении давления
и плотности) распространяется в газе со скоростью звука. В газе
возникает «кусок» волны сжатия (четверть волны) с непрерыв-
ным распределением параметров (рис.1,я). Но повышение дав-
ления и плотности соответствует повышению температуры. Это
означает, что скорость звука за началом (фронтом) волны
сжатия непрерывно увеличивается, достигая максимума на гра-
нице газа с поршнем. Поэтому по мере движения поршня и
увеличения его скорости возмущения от него с известием о
34
Рис 1. Профиль давления в трубе (р - давление, х - расстояние от
поршня)
возрастании давления и плотности догоняют переднюю часть
волны сжатия и усиливают ее (рис. 1,6).
Со временем форма волны сжатия изменяется. Это происхо-
дит по двум причинам. Во-первых, как уже говорилось, в волне
непрерывно увеличивается температура, следовательно, увели-
чивается и «местная» скорость звука. А во-вторых, скорость
звука складывается со скоростью поршня, которая также непре-
рывно увеличивается. Профиль волны становится совершенно
непохожим на четверть синусоиды. Казалось бы, участок волны
с давлением рА сможет даже перегнать участок с давлением рв
(рис.1,в). Но эта ситуация абсурдна, ибо в одной точке х не
может быть двух разных давлений.
Развитие волны сжатия будет происходить по другому сце-
нарию. Сначала может появиться вертикальная «хорда»
(рис.1,г), а потом и полноценный скачок - ударная волна
(рис. 1,6). Естественно, что скорость перемещения разрыва,
т.е. скорость ударной волны, больше скорости звука в невоз-
мущенном газе и больше скорости движения газа (но не звука)
за фронтом волны.
Во времена Римана термодинамика еще только создавалась,
и он изучал не конкретные уравнения, в которые входят парамет-
ры газа (например, показатель адиабаты), а математические
методы нахождения решений систем уравнений, похожих на
уравнения газовой динамики. И математика подсказала возмож-
ность особого решения - скачка параметров. Но ученые, разви-
вавшие газовую динамику, не верили в то, что такие скачки
могут реально существовать в природе - мало ли что могут
35
показать математические «игры». Кажется, и сам Риман был в
числе сомневающихся.
Сто лет назад проверить наличие ударных волн эксперимен-
том было невозможно - соответствующие приборы не имели
необходимого разрешения по времени и могли зафиксировать
только усредненные величины. Но внезапный и сильный звук
при грозе или взрывах приводил к мысли о существовании этого
явления. Выявлены были и другие скачки - например, внезап-
ный переход некоторых магнетиков из парамагнитного состоя-
ния в ферромагнитное и иные так называемые фазовые переходы
второго рода, в которых характеристики вещества меняются
скачкообразно. Примером скачка может служить и резкое изме-
нение характера излучения энергичных электронов системы,
когда их концентрация достигает определенной величины (лазе-
ры и мазеры). И все это разрешено фундаментальными законами
природы.
Уравнение Гюгонио
Приведенное рассмотрение механизма образова-
ния ударных волн при всей его элементарности было сделано
только в начале XX века, и тогда же было найдено соотношение
между параметрами состояния до и после разрыва. Для этого
оказалось достаточно использовать закон Ньютона, закон сохра-
нения энергии (первое начало термодинамики) и условие отсут-
ствия местных скоплений газа (закон непрерывности массы),
или, другими словами, закон постоянства расхода газа, отнесен-
ного к площади сечения трубы. Эти уравнения легко написать.
Сделаем это.
Пусть некоторый элемент газа до ударной волны имеет
массу р0У0 = р05Ц)Д£ , где р0 и - плотность и скорость
движения этого элемента, 5 - сечение трубы, М - время
прохождения элемента газа через фронт волны. За фронтом
волны масса этого элемента равна р5аД£ ( р и v - параметры
газа за фронтом).
Запишем закон Ньютона в виде
mvj-mvQ
М
Поскольку
ДГ = Др5 = (p0-p)S ,
имеем
Р~Ро = Р<А>-pv2-
36
Закон сохранения энергии в данном случае совпадает с
законом Бернулли:
2 2
On ^0 р V
«о + — + V = и + - + v .
Ро 2 Р 2 ’
где Uq и и - внутренние энергии элемента газа, в расчете на
единицу массы, до и после фронта волны.
Закон непрерывности массы можно записать в виде
= p5^A£ , или роао = ро .
Для идеального газа
,, =_LРо 1 р
^0 4 ’ U А
Y-lPo Y-1P
Из написанных уравнений несложно получить такое соотно-
шение:
р = (Y + 1)p-(Y-1)Po
Ро (y + OPo-(Y-1)P '
Это соотношение можно упростить, если учесть, что для воздуха
(двухатомный газ) у = 1,4, и перейти от плотностей к удельным
объемам:
6- —
Р_ =Yo
Ро 6 —-1
Vo
Два последних выражения называют уравнением Гюгонио (в
честь французского ученого, полу-
чившего их в 1903 году), а соответ-
ствующие графики - адиабатой Гю-
гонио.
На рисунке 2 представлены (в
полулогарифмическом масштабе) три
кривые: кривая / соответствует изо-
термическому процессу, кривая 2 -
адиабатическому (для воздуха), а
кривая 3 ~ это адиабата Гюгонио.
При не очень сильном сжатии, на-
пример в 2 раза, соответствующие
Рис2 Изотерма (1), адиаба-
та (2) и адиабата Гюгонио
(3)
значения относительного давления
немного отличаются друг от друга и
составляют 2; 2,7 и 2,75. Но когда
37
относительное сжатие равно 6, то соответствующие значения для
относительного давления составляют 6; 12 и... бесконечность.
Согласно ударной адиабате, при сильном (почти шестикратном)
сжатии давление в ударной волне может скачком возрасти до
огромной величины. А это значит (в соответствии с уравнением
состояния), что до огромной величины может подскочить и
температура.
При обычном адиабатическом сжатии в 5,75 раза абсолютная
температура возрастает в 2,45 раза - по уравнению адиабаты
г0 и;
А по уравнению Гюгонио температура увеличивается в 23,3 раза
- от 300 К до 6990 К, что выше температуры излучающего
поверхностного слоя Солнца (6000 К).
При ядерном взрыве образуется сильная ударная волна, в
которой давление возрастает в 1000 и более раз. Температура при
этом, согласно уравнению Гюгонио, возрастает в 167 раз! Правда,
более точные расчеты приводят к увеличению температуры в этом
случае «всего» в 47 раз, т.е. до 14000 К. Ударная волна выглядит
при этом как сверхраскаленный («огненный») шар, который
ярче Солнца в 1000 раз. (При этом расчете нужно учесть, что
энергия излучения пропорциональна четвертой степени абсолют-
ной температуры, а огненный шар видится на расстоянии 10
километров от ядерного взрыва под углом в 5,3 раза больше, чем
солнечный диск.) Вот почему первая в мире популярная книга о
ядерных взрывах (американского ученого Р.Юнга) имела
название «Ярче тысячи солнц».
Физика ударной волны
Но есть еще одно важнейшее отличие ударного
сжатия от изотермического или адиабатического. Если снять
давление за фронтом ударной волны (например, тем или иным
способом вернуть поршень в начальное положение), то газ
после разгрузки не вернется в исходное состояние с параметра-
ми , р0, Tq . Ударное сжатие - процесс необратимый. При
расширении сжатого в ударной волне газа не может образо-
ваться ударная волна расширения. Давление и плотность газа
около убегающего назад поршня будут уменьшаться, и инфор-
мация об этом не будет накапливаться, как в случае сжатия,
поскольку скорость звука теперь около поршня меньше, чем
вдали от него, где температура еще не успела понизиться.
Поэтому ударный фронт быстро «размоется», скачок исчезнет,
38
и переход сжатого газа в исходное
состояние будет происходить обыч-
ным адиабатическим путем. А это
значит, что если плотность газа и
объем вернутся к первоначальным
значениям (масса газа не изменит-
ся), то давление газа будет больше
исходного (рис.З). Больше будет и
его температура.
Таким образом, процесс «ударное
сжатие - адиабатическое расшире-
ние» приводит к необратимому на-
греву газа. Это означает, что работа,
Рис.3. Адиабата Гогонио (1)
и адиабата разгрузочного
процесса (2)
затраченная на ударное сжатие газа, не компенсируется работой
газа при его расширении. Часть работы «застревает» в газе, как
при всяком необратимом процессе. Адиабата Гюгонио не является
графиком обратимого процесса, а просто отражает соотношение
параметров газа до и после ударного скачка. При ударном сжатии
физический смысл имеют только две точки ударной абиабаты -
начальная и конечная. Можно сказать, что ударная адиабата -
это геометрическое место точек на графике зависимости давления
от удельного объема (или от плотности), достижимых путем
ударного сжатия газа из данного начального состояния.
А как изменится газодинамическая теория, если учесть реаль-
ность молекулярной структуры газа?
При этом придется учитывать передачу энергии и импульса
от одних молекул к другим за фронтом волны, т.е. так называ-
емые нестационарные явления переноса. Кроме газодинамичес-
ких уравнений нужно будет учесть и уравнения нестационар-
ной термодинамики - уравнения вязкости (передачи импуль-
са) и теплопроводности (передачи кинетической энергии). Это
более сложная задача принципиально решаема, хотя аналити-
ческое решение возможно лишь для некоторых упрощенных
случаев. В результате решения можно определить толщину
ударного фронта, который уже не будет разрывом в математи-
ческом смысле. Для не очень сильных ударных волн эта тол-
щина оказывается порядка нескольких длин свободного пробе-
га молекул в невозмущенном газе (~ 10-6 м), а в пределе с
увеличением интенсивности волны стремится к одной длине
свободного пробега (~ 10-7 м).
Молекулярно-кинетическая теория ударных волн вносит по-
правки и в адиабату Гюгонио, точнее в величину показателя
адиабаты у. С учетом колебательного движения атомов в двух-
39
атомных молекулах для воздуха у = 9/7 = 1,286. Соответ-
ственно, уравнение адиабаты Гюгонио принимает вид
8- —
р_ =___
Ро 8 —-Г
Vo
а предельно возможное сжатие в волне для идеального газа
получается уже не 6, а 8.
Как возникают ударные волны?
Кроме разобранного примера движения поршня в
трубе, удобного для теории (одномерная задача), ударные
волны возникают во многих случаях сверхзвуковых движений.
Например, при сверхзвуковом истечении газа из ракетного сопла
внутри него, недалеко от выхода, возникает скачок давления.
Рассмотрим несколько подробнее этот вопрос. В камере
сгорания газообразные продукты быстрого горения топлива
имеют большие давление и температуру. Стремясь расшириться,
они вытекают через сопло ракеты, придавая ей импульс. Скорость
движения ракеты при этом пропорциональна скорости движения
газов. Для получения «ракетных» скоростей (порядка несколь-
ких километров в секунду) скорость вытекания газов должна быть
в несколько раз больше скорости звука в горячем газе.
Каким же должно быть сопло ракеты, чтобы обеспечивать
максимальную величину скорости истечения газов? На первый
взгляд - сужающимся, ведь чем меньше сечение, тем больше
скорость. Но при достижении звуковой скорости газ в сопле уже
не сможет больше ускоряться, потому что он «не будет знать» о
наличии выходного отверстия сопла - информация об этом будет
пла камеры сгорания
сноситься течением газа. Оказыва-
ется, что если для увеличения ско-
рости сопло сначала сужается, то
потом оно должно снова расширять-
ся (рис.4). Если в самом узком месте
скорость истечения уже звуковая, то
в таком сопле дальше она будет
увеличиваться - из сопла будет вы-
ходить сверхзвуковой поток газа.
Естественно, давление газа будет
понижаться. Если на выходе давле-
ние будет равно атмосферному, то
внутри сопла оно плавно понижает-
40
ся, и этот процесс понижения давления - адиабатический. Такое
сопло называется идеальным или соплом Лаваля - по имени
впервые осуществившего такое сопло изобретателя паровой
турбины. Но если давление на выходе иное, не атмосферное, то
невозможным становится плавное понижение давления. Внутри
расширяющейся части сопла или снаружи, в выходящем потоке,
возникают скачки давления - ударные волны.
А что происходит при движении тел в воздухе? Если скорость
движения тела меньше скорости звука (примерно 0,35 км/с, или
1260 км/ч), то на передней границе тела происходит сжатие
воздуха. Информация об этом сжатии со скоростью звука
убегает вперед, обгоняя тело и приводя к «перестройке» воздуха.
В неограниченном воздушном пространстве (не в трубе!) возни-
кают движения, приводящие к изменению его плотности. Воздух
расходится в стороны, и тело плавно движется сквозь него.
Удобнее рассматривать эту картину, обращая ее, т.е. считая, что
тело покоится. Тогда можно описать картину обтекания так, как
это оказано на рисунке 5, - с помо-
щью линий тока (линий, по каса-
тельной к которым направлен в каж-
дой точке вектор скорости).
Тело каплеобразной формы по-
ток обтекает идеально, если не учи-
тывать появления за телом вихре-
вых (турбулентных) движений газа.
Если тело представляет собой кры-
Рис.5. Дозвуковое обтекание
газом идеального крыла
ло самолета, летящего с определенной скоростью, то можно
рассчитать форму крыла, при которой турбулентность будет
минимальной. Это было сделано русским аэродинамиком
Н.Е.Жуковским в 1904 году. Минимальная турбулентность
означает минимальный коэффициент сопротивления движению.
Но если тело движется со сверхзвуковой скоростью, то в
обращенной картине налетающий на тело со сверхзвуковой
скоростью воздух не успевает расходиться в стороны, поскольку
волны сжатия догоняют его. На воздух действует как бы
толкающий поршень. Создаются условия для возникновения
ударных волн. Это и происходит. На некотором расстоянии от
границы тела возникает головная ударная волна. Для ракеты
она имеет вид конуса с немного сглаженной вершиной, а для тела
с острием - просто конуса. От задней кромки тела при этом
отделяется хвостовая ударная волна, тоже коническая, но с
вершиной, соответствующей форме задней кромки (рис.6). Дав-
ление воздуха скачком подскакивает в головной волне, затем
41
ударный ударный
фронт фронт.
Рис.6. Сверхзвуковое обтекание
опускается ниже исходного (ат-
мосферного) , а на хвостовой вол-
не скачком возвращается к нему.
Профиль давления при этом
(рис.7) напоминает растянутую
Рис.7. Профиль N -волны
тела газом
букву И или растянутую и зеркально изображенную букву N.
Поэтому такой профиль давления называют N-волной.
Скачки давления означают и скачки плотности, а значит, и
скачки показателя преломления воздуха. Освещая волну, можно
получить оптическое (теневое) изображение этих скачков. Впер-
вые это было сделано знаменитым физиком-механиком и фило-
софом Эрнстом Махом, применившим импульсное (электроиск-
ровое) освещение. Мах интенсивно занимался изучением сверх-
звукового движения. Неслучайно для скорости движения тел в
газе часто используют безразмерную величину, равную отноше-
нию скорости движения к скорости звука, которую назвали
«махом».
Воздух за головной ударной волной нагревается, поскольку
около самой поверхности тела он останавливается и кинетическая
энергия полностью переходит в тепло (внутреннюю энергию), и
при достижении достаточно высокой температуры тело начинает
плавиться и испаряться. При движении тела в воздухе источником
этой энергии является кинетическая энергия самого тела, и оно
резко тормозится. Именно это явление и есть причина видимости
падающих в атмосфере микрометеоритов («падающих звезд»).
Неправильно называть это явление трением о воздух. Трени-
ем в газе принято называть внутреннее трение - вязкость,
вовлечение в движение слоев воздуха без разогрева. В случае
движения со сверхзвуковой скоростью потеря энергии (нагрев)
происходит сначала в ударной волне, а затем и за ее фронтом.
При запуске ракеты, когда она еще в достаточно плотном
воздухе движется со сверхзвуковой скоростью, перед ней возни-
кает свечение. Но потеря кинетической энергии на такой разог-
рев в этот момент с избытком компенсируется работой разгоня-
ющего двигателя. Даже при полете спутника на не очень боль-
шой высоте (150-200 км), где еще есть небольшая плотность
42
воздуха, существует разогрев среды, и изнутри спутника воздух
видится как бы пламенем (об этом есть свидетельство первого
космонавта Ю.А.Гагарина).
При спуске космических аппаратов при попадании в плотные
слои атмосферы разогрев уже может быть очень существенным,
и безопасность обеспечивается специальным жаропрочным по-
крытием. Гасящая скорость светящаяся ударная волна - это и
есть то физическое явление, которое сделало возможным возвра-
щение приборов и космонавтов, а также «Бурана» и «Шаттлов»
с космических орбит на Землю.
Сверхзвуковая авиация также связана с ударными волнами.
Конические головная и хвостовая ударные волны, распространя-
ясь вдоль оси - траектории движения самолета, достигают
поверхности земли, когда сам самолет уже пролетел и находится
далеко впереди. Эти волны воспринимаются человеком как
небольшие взрывы. Особенно заметным это явление было в
населенных пунктах, расположенных вблизи военных аэродро-
мов (я пишу «было», потому что сейчас количество учебных
вылетов сверхзвуковых самолетов уменьшилось в десятки раз по
сравнению с тем, что было лет двадцать назад).
Понятно, что если самолет переходит на сверхзвуковой
режим, летя на небольшой высоте, то интенсивность этих удар-
ных волн может быть опасной как для строений, так и для
человека (для его ушного аппарата). В «народе» говорили, что
этот резкий ударный звук возникает в момент перехода самоле-
том звукового барьера, т.е. когда скорость самолета становится
больше скорости звука. Да, конечно, это так, но не только в этот
момент. Все время, пока самолет летит со сверхзвуковой скоро-
стью, эта сдвоенная ударная волна бежит вдоль земной поверх-
ности, сопровождая его.
Грандиозный разрушительный масштаб имело это явление
при падении Тунгусского метеорита. При его пологом полете на
высоте, где плотность воздуха уже достаточно велика, коничес-
кая ударная волна падала на тайгу вдоль всей линии полета и в
результате произвела уничтожение (вывал) длинной полосы
леса. И когда разогрев метеоритного (или кометного) вещества
привел к плавлению и быстрому превращению его в пар высоко-
го давления, произошел еще и мощный тепловой взрыв, добавив-
ший разрушительный эффект уже по большой площади. Поэто-
му на длинной полосе лесоповала нет никаких следов метеорит-
ного вещества, и только в районе под взрывом метеорита найдено
небольшое количество мелких фрагментов веществ неземного
происхождения.
43
Рис. 8. Мгновенный профиль
сферической взрывной вол-
ны (pQ - атмосферное дав-
ление)
Но самый распространенный случай возникновения ударных
волн - это взрыв. Ударные волны сопровождают все виды
взрывов - подземные, подводные, приземные и воздушные,
независимо от их природы.
В случае сферической симметрии источника взрыва почти
при всех типах взрыва возникает сферический «поршень»,
представляющий собой сильно сжатый и нагретый газ, стремя-
щийся расширяться. В окружающей среде (воздухе) образуется
сферическая ударная волна. Поскольку ускоряющийся вначале
газовый поршень по мере увеличения размеров замедляет свое
движение (прежде всего, за счет сферичности расширения), за
ударной частью волны следует вол-
на разрежения. Мгновенный про-
филь давления в такой волне изоб-
ражен на рисунке 8.
Было получено (в первую оче-
редь для военных целей) выраже-
ние для давления во фронте удар-
ной воздушной взрывной волны как
функции расстояния от точки взры-
ва. Из общих соображений теории
подобия в механике сплошных сред это давление должно быть
функцией величины Q/r3 , где Q - энергия взрыва, г - рассто-
яние от точки взрыва. Это легко понять, если учесть, что энергия
взрыва твердого взрывчатого вещества для разных веществ
имеет один порядок величины (примерно 5 • 106 Дж) и плот-
ность их тоже одного порядка. Поэтому исходной характеристи-
кой интенсивности взрыва, имеющей размерность длины, можно
считать радиус сферического заряда взрывчатого вещества.
Отсюда и вытекает, что основным безразмерным параметром,
характеризующим действие взрыва, должно быть отношение
радиуса заряда к расстоянию от центра взрыва Т| = rQ/r . Отно-
сительные (безразмерные) величины, характеризующие интен-
сивность ударной волны, должны быть функциями этого пара-
метра - в этом и заключается физический смысл закона подобия.
Например, отношение величины скачка давления на фронте
ударной волны к атмосферному давлению должно быть функци-
ей величины т] . Эта функция должна быть достаточно монотон-
ной. Ее можно разложить в ряд по степеням параметра р .
Ограничиваясь тремя членами ряда, запишем
= ац -ь рт|2 + 8г|3.
44
Для практического применения этого выражения удобнее пользо-
ваться не радиусом сферического заряда, а пропорциональной
его третьей степени величиной энергии взрыва и использовать
параметр, равный отношению энергии взрыва к кубу расстояния
от центра взрыва. Используя этот параметр Q/r3 , для давления
на фронте ударной волны получим
АРфр
Рати
(оТ т2/3
ц4 +^2 4 + &3
V J V J г'
Нахождение более точного вида этой функции, т.е. раскры-
тие коэффициентов , k2 и k3, представляет собой очень
непростую задачу прикладной газовой динамики. Эксперимен-
тальным путем эти коэффициенты были впервые определены в
40-х годах прошлого века М.А.Садовским, и окончательная
формула, в которой слагаемые переставлены местами, а вместо
энергии взрыва используется масса заряда, выраженная в троти-
ловом эквиваленте, имеет вид
z \2/3 z U/3
Мьо =0,74 + 0,27 4 + 0,0841 41
* тН I I I I
Здесь г измеряется в метрах, q - в килограммах тротила, А?фр
- в атмосферах, ратм принято равным единице. Эту формулу
называют «формулой Садовского». Она оказалась очень удоб-
ной для описания взрывов самых разных взрывчатых веществ и,
более того, даже для ядерных взрывов (с учетом некоторых
поправок).
Вообще говоря, теория подобия для ядерных взрывов не та
же самая, что для взрывов химического вещества. Начальный
параметр с размерностью длины в этом случае отсутствует.
Вместо этого играют роль начальная выделившаяся энергия и
начальная плотность окружающего вещества. Закон подобия
для сильных (ядерных) взрывов был впервые сформулирован
Л.Д.Ландау и развит в работах Л.И.Седова и К.П.Станюкови-
ча. Не касаясь здесь этих интересных с общефизической точки
зрения концепций, подчеркну лишь то, что во всех случаях
закономерности ударной волны определяются общефизически-
ми динамическими законами и законами сохранения.
Воздействие ударных волн
Если на пути ударной волны оказывается препят-
ствие достаточных размеров (значительно больше длины облас-
ти сжатого воздуха за фронтом волны), то происходит отраже-
45
ние волны. Воздух, набегающий вместе с падающей ударной
волной на препятствие, прежде чем оно начнет двигаться,
вынужден остановиться. Около препятствия возникает область
повышенного давления, которая формирует отраженную удар-
ную волну. Если падающая волна слабая, то в отраженной волне
давление возрастает практически в два раза, как это происходит
и при отражении звуковых волн. Но для очень сильных ударных
волн давление может возрасти в восемь раз.
При обычных взрывах разрушающим фактором для протя-
женных препятствий, таких как стены и крыши домов, являет-
ся величина избыточного, по сравнению с атмосферным, дав-
ления за фронтом падающей волны. Например, сильные раз-
рушения трехэтажного дома происходят при избыточном дав-
лении, равном 100 килопаскалей. Для взрыва с тротиловым
эквивалентом 100 килограммов это соответствует расстоянию
20 метров от места взрыва. Но и на расстоянии 100 метров, где
избыточное давление в волне падает до 10 килопаскалей, будут
происходить разрушения окон, дверей, легких перекрытий и
перегородок.
При сильных (ядерных) взрывах длительность ударной
волны возрастает, и, взаимодействуя с преградой, волна не
только отражается, но и обтекает препятствие со всех сторон.
При этом поражающим фактором становится не само давление в
зоне сжатия, а импульс этого давления (или импульс силы на
единицу площади). Так, согласно формуле Садовского, при
взрыве мегатонной бомбы давление во фронте ударной волны,
равное 10 килопаскалей (соответствующее при обычных взры-
вах разрушению окон), имеет место на расстоянии 10 километ-
ров от эпицентра взрыва. А испытания ядерного оружия показа-
ли, что стекла при этом вылетают и на расстоянии 20 километ-
ров. Если же будет дуть сильный ветер, то по направлению ветра
разрушения окон и другие небольшие разрушения могут проис-
ходить даже на расстоянии 50 километров от эпицентра.
Очень сложно и неоднозначно воздействие ударных волн на
живые организмы. При сильной контузии (близкой к летально-
му исходу) одним из главных поражающих факторов оказыва-
ется удар по грудной клетке, в результате которого в легких
происходит закупорка воздушных путей. Для взрыва 100 кило-
граммов тротила это возможно на расстоянии до 15 метров. А при
мегатонном взрыве аналогичное поражение будет происходить
не на расстоянии 3 километра, как это следует из закона подобия
для давления в ударной волне, а на расстоянии до 10 километ-
ров. Легкая же контузия (в том числе поражающий удар по
46
барабанным перепонкам) будет происходить от взрыва 100
килограмма тротила на расстоянии 100 метров, а от взрыва
«мегатонника» - на расстоянии до 20 километров.
При обычных взрывах разрушающее и поражающее действие
чаще всего оказывает не воздушная ударная волна, а местное,
близкое к точке взрыва дробящее (бризантное) действие, а также
метательное действие. Физическое рассмотрение этих явлений
связано с отражением сильной ударной волны, распространяю-
щейся в твердом веществе оболочки взрывного устройства. При
отражении зоны сжатия этой волны от свободной поверхности
твердого тела участки, прилегающие к поверхности, получают
большую скорость, а по веществу обратно распространяется
волна растяжения. Она не может стать ударной, но отрывающие
давления в ней достаточно велики, чтобы превзойти предел
прочности вещества на растяжение, который для большинства
неметаллических тел много меньше предела прочности на сжа-
тие. От вещества отрываются отдельные куски, которые получа-
ют кинетическую энергию движения со средней для куска
массовой скоростью вещества в отраженной волне растяжения.
Это явление получило название «откол».
Механизм откола лежит в основе бризантного действия
взрыва. В горнодобывающей промышленности отражение удар-
ных волн, распространяющихся в скальном массиве от заложен-
ного в глубине массива заряда, происходит от свободной поверх-
ности массива, а также от трещин, часто имеющих место в
горных породах. Массив разрушается на куски, которые от
свободной поверхности могут разлетаться на значительные рас-
стояния (метательное действие взрыва).
Своеобразно происходит отражение ударной волны, когда
фронт падающей волны не параллелен поверхности преграды.
Оказывается, при этом нарушается
обычный закон отражения, который
верен для акустических (упругих) и
электромагнитных волн. Угол отра-
жения р для плоских ударных волн
всегда больше угла падения а (рис.
9). Стрелками на этом рисунке пока-
заны «лучи» - направления, перпен-
дикулярные фронту. По этим направ-
лениям должен двигаться воздух за
фронтом. Поскольку давление и плот-
ность воздуха за фронтом отраженной волны больше, чем за
фронтом падающей волны, а, согласно закону сохранения им-
В
Рис.9. Регулярное отраже-
ние плоской ударной вол-
ны
47
пульса, произведение плотности на скорость должно оставаться
постоянным, то скорость в потоке за фронтом отраженной волны
должна быть меньше, чем за фронтом падающей волны. Вблизи
точки А вертикальные составляющие этих скоростей должны
быть одинаковыми из-за требования неразрывности потока.
Горизонтальные же составляющие при этом будут разными, и
угол отражения становится неравным углу падения.
Для достаточно сильной ударной волны может получиться
ситуация, когда угол отражения становится близок к 90° • Как
Рис 10 Нерегулярное (ма-
ховское) отражение плос-
кой ударной волны
же тогда отражается волна? Оказыва-
ется, что при этом возникает особое
отражение, изображенное на рисунке
10. Точка пересечения отраженной
волны АС и падающей волны АВ ока-
зывается вне препятствия. Между этой
точкой и поверхностью возникает пер-
пендикулярный к поверхности фронт
АА' третьей волны. Этот вид отраже-
ния называется нерегулярным или
маховским, так как его теоретически
открыл Эрнст Мах. В настоящее время эту ситуацию при
отражении принято называть тришоком (shok - ударная волна).
На рисунке И представлено развитие процесса отражения
ударной волны от поверхности земли, когда взрыв происходит
Рис 11 Отражение сферической ударной волны от поверх-
ности земли
на некоторой высоте. В некоторый момент волна приходит от
центра взрыва О к поверхности земли (рис. 11,я). Затем разви-
вается процесс правильного отражения (рис. 11,6), когда по
поверхности разбегается окружность, в точках которой падаю-
щая волна отражается. Но через некоторое время наступает
ситуация, когда угол отражения приближается к 90° и возника-
ет ситуация тришока - нерегулярного отражения (рис. 11,в).
Отраженная волна при этом целиком не соприкасается с поверх-
ностью, она становится почти плоской и двигается вертикально
вверх. «Ножка» тришока распространяется как цилиндр увели-
чивающейся высоты. Расчет показывает, что при этом достигает-
48
ся максимальная площадь поражающего разрушения, если взрыв
произведен на определенной высоте. При заданной энергии
взрыва эта площадь даже больше, чем если бы взрыв произошел
на поверхности.
Ситуацию тришока можно смоделировать и в лабораторных
условиях. Именно так и были получены формулы для расчета
давления ударной волны на поверхности при регулярном и
нерегулярном отражении, а также для расчета оптимальной
высоты взрыва, которые с успехом были использованы при
испытаниях ядерного оружия.
Другой причиной того, что взрывы, целью которых являет-
ся наибольшая площадь поражения ударной волной, должны
производиться не на поверхности земли, были опасения, что
значительная доля энергии в случае поверхностного («призем-
ного») взрыва «уйдет» в землю, давая сильную сейсмическую
волну. Но эти опасения не подтвердились. Теоретические рас-
четы предсказывали, что эти потери не должны превышать
одного процента взрывной энергии. Практика эти расчеты под-
твердила. Но для разрушения не очень заглубленных подзем-
ных сооружений и этого процента достаточно. Сегодня в рас-
поряжении военных есть и специальное оружие, когда бомба с
помощью реактивного двигателя углубляется и взрывается уже
только под землей. При этом в разрушающую подземную энер-
гию переходит значительно большая часть взрывной энергии,
чем при приземном взрыве.
При воздушных ядерных взрывах возникает еще одно инте-
ресное явление, связанное с механическим воздействием возму-
щенной воздушной среды на препятствия. Оно было впервые
замечено на Семипалатинском полигоне в 1954 году. Группа
молодых ученых - испытателей ядерного оружия (автор был в
их числе) - обнаружила на записях приборов, регистрирующих
давление воздуха, «аномалию ударной волны», как это явление
было первоначально названо. Если на близких расстояниях от
эпицентра взрыва явно регистрировали скачок давления - обыч-
ную ударную волну, или, вернее, ножку тришока, то на больших
расстояниях скачок начал исчезать. Скорость распространения
начала области повышенного давления резко увеличивалась, а
сам скачок размывался, и вместо привычного профиля с резким
подъемом приборы регистрировали плавное нарастание давле-
ния. При этом что-то необычное стало происходить с препятстви-
ями на пути ударной волны. Особенно заметно аномалия выяви-
лась в воздействии взрыва на военную технику - танки, артил-
лерийские орудия и т.п. Если на близких расстояниях эти
49
объекты подвергались определенному разрушению, почти не
сдвигаясь с места то на больших расстояниях их буквально
сметало с места и тяжеленная техника пролетала по воздуху
иной раз на десятки метров. Необходимый для такого перемеще-
ния удельный импульс воздушного удара во много раз (на
несколько порядков) превышал тот, который должен был быть
принесен ударной волной на этих расстояниях.
Откуда же взялся большой импульс? Гипотезу об этом
явлении тогда же высказал научный руководитель полигона,
заместитель председателя государственной комиссии по приему
«изделия», наш учитель Михаил Александрович Садовский.
Поскольку в наземных испытаниях ничего подобного не проис-
ходило и никогда не наблюдалось подобной аномалии в лабора-
торных взрывах, М.А.Садовский связал это явление именно с
воздушными ядерными взрывами, при которых на поверхность
земли приходит не только ударная волна, но и излучения, в том
числе излучения электромагнитных волн различного диапазона.
Увеличение скорости распространения волны можно объяснить
только резким повышением температуры почвы и приземного
слоя воздуха вследствие инфракрасной (тепловой) части излуче-
ния, которое распространяется со скоростью света, т.е. практи-
чески мгновенно, тогда как для распространения ударной волны
требуется несколько секунд. Этих секунд оказывается достаточ-
но, чтобы на определенном расстоянии от эпицентра взрыва слой
приземного воздуха высотой в несколько метров оказался нагре-
тым до температуры в несколько сот градусов. Скорость звука
при этом возрастает в два-три раза, а значит, должна сильно
возрастать и скорость ударной волны. Но по требованию нераз-
рывности среды из верхних слоев бегущего ударного возмуще-
ния вниз должно перемещаться некоторое количество воздуха.
Ударная волна вынуждена перестроиться так, что вдоль земли
до высоты нескольких метров движется плотный воздушный
вал. Именно он опрокидывает и бросает тяжелые (массой в
десятки тонн) препятствия.
Впоследствии этот эффект был получен и подробно исследо-
ван в лабораторных условиях и получил название «эффект
теплого слоя». Характерно, что он был впервые обнаружен в
испытаниях на Семипалатинском полигоне, где почва довольно
темная и поэтому нагрев ее больше, чем нагрев светлой почвы,
как это было, в частности, на испытаниях в пустынях штата
Невада в США, где ничего подобного не наблюдалось. Есте-
ственно, что эффект получил особо высокий статус секретности.
ГЛАВА 5
ДЕТОНАЦИЯ
Детонация - особое волновое (точнее, импульс-
ное) явление, имеющее место в том случае, когда химическая
реакция распространяется со сверхзвуковой скоростью. Слово
это имеет латинский корень (detono - гремлю). В связи со
взрывами и взрывчатыми веществами термин «детонация» впер-
вые употребил в XIX веке П.Э.М.Бертло (фр. detoner - взры-
ваться). В России этот термин был введен в употребление
химиком Н.Н.Зининым.
Энциклопедическое определение детонации таково: «Детона-
ция - процесс химического превращения взрывчатого вещества,
сопровождающегося освобождением энергии и распространени-
ем ее по веществу в виде волны от одного слоя к другому со
сверхзвуковой скоростью. Химическая реакция возникает в
результате воздействия на взрывчатое вещество интенсивной
ударной волны, образующей передний фронт детонационной
волны. Благодаря резкому повышению давления и температуры
за фронтом ударной волны химическое превращение протекает
быстро в очень тонком слое, непосредственно примыкающем к
фронту волны».
Детонация в газовых смесях
Скорость распространения детонационных волн,
или, как обычно говорят, скорость детонации, велика, В газооб-
разных взрывчатых смесях она составляет величину порядка
2500 метров в секунду. Как объяснить такие большие скорости
распространения химических реакций?
В газовых смесях имеет место быстрое горение. Например,
смеси водорода или метана с кислородом способны быстро
сгорать со скоростью распространения пламени порядка 10-20
метров в секунду. Такой процесс называют иногда дефлаграци-
ей. Пламя при этом передается от одного участка к другому
путем процессов теплопроводности и диффузии. Выделяющееся
в зоне горения тепло нагревает соседний объем газа так, что в нем
начинается химическая реакция. Как известно, ее скорость
экспоненциально зависит от температуры (закон Аррениуса).
Газовая горючая смесь реагирует при любой температуре. Но
51
экспонента - это очень сильная зависимость. Если для превраще-
ния одного грамма смеси водорода с кислородом в воду при
комнатной температуре потребуются миллионы лет, то при
1000 К эта смесь воспламенится и сгорит за сотые доли секунды.
В первой трети XX века в Институте химической физики в
Ленинграде были сделаны основополагающие открытия в обла-
сти механизма химических реакций при горении газовых сме-
сей. Руководил этими работами будущий академик и нобелевс-
кий лауреат Николай Николаевич Семенов. Была исследована
кинетика цепных химических реакций, особенно - разветвлен-
ных цепных реакций. При этом оказалось, что в механизме
реакции горения важную роль играет не только, и даже не
столько, механизм теплопроводности, но и перенос активных
центров реакции - молекул, у которых векторная сумма соб-
ственных вращательных характеристик (спинов) наружных,
валентных электронов не равна нулю. В экспериментальных и
теоретических исследованиях этого процесса решающую роль
играли ученики Н.Н.Семенова - Ю.Б.Харитон, Я.Б.Зельдович
и Д.А.Франк-Каменецкий. Были получены выражения для
вычисления скорости горения в зависимости от теплоты реак-
ции и характеристик газовой смеси.
Но объяснить явление детонации с помощью химической и
физической кинетики не удается. Как уже было отмечено выше,
детонация - явление не только химическое, но и в большой
степени газодинамическое. Она объясняется распространением
ударных волн.
В ударной волне резко возрастают давление и температура.
Например, при скорости волны 2500 метров в секунду (а именно
такой порядок имеют скорости детонации в газовых смесях)
давление за ее фронтом составляет величину 6 мегапаскалей,
т.е. в 60 раз превышает атмосферное, а абсолютная температура
достигает 2500 К. При такой температуре реакция происходит
очень быстро, и выделяющееся тепло поддерживает ударную
волну, которая без этого затухала бы из-за большой необратимой
потери энергии на сжатие еще не прореагировавшего газа. Таким
образом, детонационная волна представляет собой самоподдер-
живающееся явление, имеющее определенную скорость распро-
странения при заданных условиях, зависящую прежде всего от
удельной теплоты реакции.
Когда это возможно? Прежде всего отметим, что детонацион-
ная волна должна иметь определенную толщину и при этом не
отставать от ударной волны. Толщина детонационной волны
определяется вероятностью возникновения химической реакции
52
при столкновениях молекул. При столкновениях из-за наличия
отталкивающего действия электронных оболочек всегда суще-
ствует потенциальный энергетический барьер, препятствующий
слиянию молекул и их последующему преобразованию с выделе-
нием энергии (это и есть энергия активации химической реак-
ции). Преодолеть этот потенциальный барьер могут только те
молекулы, кинетическая энергия которых значительно превы-
шает среднюю кинетическую энергию при данной температуре.
Это означает, что реакцию начинают молекулы из «хвоста»
максвелловского распределения частиц по кинетическим энерги-
ям. Вероятность обладать такой энергией имеет одна молекула из
ста тысяч. Для того чтобы осуществились десять тысяч столкно-
вений, необходима толщина слоя газа, во столько же раз
превышающая среднюю длину свободного пробега частиц. При
высоком давлении за фронтом ударной волны длина свободного
пробега молекул составляет 10-7 -10“8 метров. Следовательно,
толщина детонационной волны должна быть не менее несколь-
ких десятых долей миллиметра.
Таким образом, слова из энциклопедического определения
детонации «очень тонкий слой» не совсем корректны. Как мы
только что убедились, по сравнению со средней длиной свобод-
ного пробега молекул это «очень толстый слой». Можно считать,
что в этом слое (зоне реакции), где практически полностью
происходит весь химический процесс, условия одинаковы по
мере распространения детонационной волны по газу. Но после
зоны реакции газ должен расширяться (если ему есть куда). Это
означает, что по веществу, где находится уже прореагировавший
газ, в направлении свободного конца трубы, в которой происхо-
дит детонация, или в боковое пространство после разрушения
стенок трубы побежит волна разрежения, которая непрерывно
растягивается по длине (объему).
Для того чтобы условия в самой детонационной волне не
менялись (например, чтобы не падало давление), она должна
убегать от волны разрежения со сверхзвуковой скоростью отно-
сительно продуктов детонации, или, по крайней мере, со звуко-
вой скоростью. Тогда информация о возможности расширения
не будет достигать детонационной волны, и в ней будет сохра-
няться стационарный режим. Это можно записать простой фор-
мулой:
^дет — ^прод + ^зв >
где адет - это скорость распространения детонационной (удар-
ной) волны, г?пр0Л - скорость течения продуктов детонации в
53
задних точках детонационной волны, где закончилась химичес-
кая реакция, w3B - скорость звука в продуктах детонации в этих
точках, т.е. при давлении и температуре в зоне реакции.
В начале прошлого века Д.Чепмен и Э.Жуге независимо друг
от друга показали, что если в вышеприведенной формуле стоит
знак равенства, то скорость детонации зависит только от удель-
ной энергии, выделяющейся при химической реакции (удельной
теплоты сгорания). Однако оставалось неясным, почему сам
собой поддерживается именно такой режим детонационного
процесса. Только в 30-х-40-х годах прошлого века советские
физики Я.Б.Зельдович и К.И.Щелкин теоретически показали,
что единственным режимом детонации является условие равен-
ства в выражении сложения скоростей. Для доказательства этого
нужно соединить физическую химию и газовую динамику, взяв
из последней важнейшую характеристику ударных вон - адиа-
бату Гюгонио. (Заинтересовавшегося этим доказательством чи-
тателя автор отсылает к замечательной популярной книжке
выдающегося физика-теоретика А.С.Компанейца «Ударные вол-
ны», к сожалению, не переиздававшейся с 1963 года и не
«вывешенной» в Интернете. В этой книге приведено изящное
геометрическое изложение теории детонации Я.Б.Зельдовича,
не совсем полное, но зато достаточно простое, требующее только
знания того, что такое адиабата Гюгонио.)
Все вышеизложенное справедливо только в случае плоского,
неискривленного фронта детонационной волны.
Не всякая горючая смесь способна детонировать. Например,
расчетная скорость детонации горючей смеем, разбавленной
инертным газом и имеющей вследствие этого меньшую удельную
теплоту сгорания, будет меньше суммы скорости продуктов
взрыва и скорости звука. Волна разрежения в этом случае будет
влиять на реакционную зону, уменьшая ее подпитывающее
воздействие на ударную волну. Детонация становится невозмож-
ной.
Примерно так же влияет на детонацию и трение двигающего-
ся газа о стенки трубы. Если труба узкая, то роль поверхностно-
го трения и потерь энергии на нагрев стенок трубы становится
столь большой, что энергии горения смеси может не хватать для
подпитки ударной волны. Любопытно, что трение о стенки
может сыграть и положительную роль в поддержке детонации.
Участки плоского фронта вблизи стенок из-за трения искривля-
ются, и происходит нерегулярное (маховское) отражение. За
счет перераспределения потоков газа за фронтом волны у самых
стенок может повыситься температура газа, местная скорость
54
химической реакции возрастет, тепла станет выделяться больше,
и потери энергии на трение (нагрев стенок трубы) будут ском-
пенсированы. Детонация не будет затухать.
При этом возникает еще одно любопытное явление. Посколь-
ку при возникновении маховского отражения имеет место и
поперечное по отношению к оси трубы движение газа, маховская
волна двигается спиралеобразно, с частотой вращения до 70000
оборотов в секунду. Такая детонация получила название спино-
вой (англ, spin - веретено). Со спином электрона она, конечно,
не имеет ничего общего, кроме названия. Она возникает тогда,
когда из-за трения детонация вот-вот затухнет. Детонационный
процесс при этом сам перестраивается так, чтобы детонация
продолжалась.
Можно сказать, что это явление - синергетическое. Детона-
ция - это очень организованный вид движения, возникающий
фактически из хаоса. Появившийся порядок способен самопод-
держиваться. При этом, естественно, не нарушается второе
начало термодинамики, поскольку система видоизменяется, про-
исходит химическое преобразование с выделением большого
количества энергии.
Есть более сложные виды детонации, когда скорость ее
распространения больше той величины, которая определяется
удельной теплотой сгорания газовой смеси. Это можно наблю-
дать, например, в сферической детонационной волне, сходящей-
ся к центру. Условие Чепмена-Жуге при этом может не выпол-
няться - скорость продуктов реакции может быть и сверхзвуко-
вой, но за счет кривизны фронта объемная концентрация энер-
гии увеличивается и оказывается способной поддерживать удар-
ную волну.
Детонация в двигателях внутреннего
сгорания
Детонационные процессы могут осуществляться и
в условиях горения горючей смеси в двигателях внутреннего
сгорания, когда возникает известная всем водителям автотранс-
порта «детонация в двигателе». При нормальной работе двига-
теля порция смеси воздуха с парами бензина сжимается, и от
источника высокой температуры (искры между электродами
свечи зажигания) возникает полусферический фронт пламени со
скоростью распространения примерно 40-50 метров в секунду.
Процесс горения должен быть закончен до «мертвой точки» -
верхнего положения поршня. В противном случае недогоревшая
смесь начнет поступать в выхлопную систему, где благодаря
55
резким изменениям скоростей движения газа догорающая смесь
может перейти в режим детонации - возникнут резкие отдельные
звуки от детонационных волн. Поэтому опережение момента
зажигания является важным условием устойчивой работы двига-
теля.
В самой камере сгорания под поршнем также могут возникать
и гаснуть детонационные процессы. Причин тому много. Одной
из основных является несоответствие состава бензина теоретичес-
кой схеме горения, которая определяется не только бензином, но
также формой и размерами камеры сгорания, теплопроводнос-
тью металла, числом оборотов двигателя и рядом других факто-
ров. Иногда двигатели рассчитывают только на определенный
вид бензина (не обязательно самый высокооктановый), а иногда
конструкция позволяет использовать разные виды бензина.
Распространенное заблуждение - то, что октановое число
бензина связано с мощностью двигателя, дескать, чем оно
выше, тем мощнее двигатель. Мощность определяется вовсе не
этим. Теплота сгорания всех видов бензина примерно одинако-
вая. И поэтому мощность зависит от того, как быстро сгорает
бензин. А это определяется многими конструктивными факто-
рами. Например, чем более теплопроводны материалы цилинд-
ров, клапанов и других частей двигателя, тем быстрее они
отводят тепло, не давая возможности перехода горения в дето-
нацию в отдельных участках цилиндра. С другой стороны,
важна термостойкость материалов, позволяющая повышать тем-
пературу горения за счет большей степени сжатия и, следова-
тельно, увеличивать скорость выделения энергии. Но при этом
риск возникновения детонации возрастает, и тогда, действи-
тельно, нужно переходить на другие сорта бензина, углеводо-
родный состав которого и специальные добавки уменьшают этот
риск. И в не очень мощных двигателях (до 115 киловатт, или,
что то же самое, до 150 лошадиных сил) борьба с детонацией
осуществляется конструктивными методами. (Кстати, в свете
вышесказанного представляется не вполне оправданной завы-
шенная цена высокооктановых бензинов. Вероятнее всего, вы-
сокая цена АИ-95 и АИ-98 определяется психологическими
факторами и налоговой политикой.)
Детонационные процессы, возникающие в самих цилиндрах
двигателя, следовало бы называть микродетонационными и в
пространстве, и во времени. Но вред от них может быть весьма
значительным - гораздо большим, чем детонация в выхлопной
системе. Это - разрывы масляных пленок, поверхностные нару-
шения (задиры) стенок цилиндров и поршней, вплоть до обра-
56
зования сквозных свищей. А возможно, самое плохое - это
повторяющиеся микроудары детонационных волн по поршню,
распространяющиеся по всему кривошипно-шатунному и кла-
панному механизму. Представьте себе повторяющиеся много раз
в минуту удары молотка по поршню. Иногда водитель замечает
эти стуки («пальцы стучат», «коленчатый вал стучит»). Но чаще
всего удары, особенно по поршню, сливаются с «законным»
шумом двигателя, и только очень опытный водитель может
заметить, что появились добавочные детонационные шумы.
Поэтому в большинстве случаев детонация приводит к преждев-
ременному износу двигателя, но выявляется это только при его
техническом осмотре.
Детонация в конденсированных
взрывчатых веществах
Детонация в жидких и твердых взрывчатых веще-
ствах приводит к гораздо более разрушительным последствиям,
чем детонация газовых смесей, - химическая энергия в этом
случае в тысячу раз более конденсированная. Но тем не менее
основное в детонации - ударная волна, подпитываемая зоной
реакции, - остается тем же самым, что и в газах. Незыблемым
остается и условие Чепмена-Жуге о том, что скорость детонаци-
онной волны относительно продуктов взрыва должна быть равна
скорости звука в этих продуктах. В противном случае растяги-
валась бы зона реакции, ослабевала энергетическая подпитка
ударной волны, она бы затухала и детонация прекращалась. Но
в конденсированных средах (с плотностями порядка 103 кг/м3 )
очень трудно определить ударные адиабаты и рассчитать ско-
рость звука.
В неплотных газах адиабата Гюгонио и скорость звука
вычисляются из простых газодинамических и термодинамичес-
ких положений, поскольку уравнение состояния таких веществ
известно. Газ можно считать идеальным или вандерваальсовс-
ким. Гораздо сложнее рассматривать продольные колебания
частиц (звук), когда они практически соприкасаются друг с
другом, как это имеет место в жидкостях и твердых телах. В
кристаллических структурах, используя квантовую физику твер-
дого тела и вводя представление о фононах как квантах колеба-
тельной энергии, еще можно сделать правдоподобные теорети-
ческие представления. Но конденсированное взрывчатое веще-
ство в результате химического процесса превращается в совокуп-
ность газовых молекул, которые находятся в необычном для них
состоянии плотной упаковки с нерегулярной (некристалличес-
57
кой) структурой. В этой структуре очень трудно рассматривать
хаотическое тепловое движение. Если сильно сжатый газ дви-
жется, то в энергетическом балансе нужно учитывать и энергию
колебательных движений частиц, и потенциальную энергию
упругого сжатия. Создать единую теорию, которая связала бы
давление, плотность и температуру сильно сжатого газа с энер-
гией взрыва при разных плотностях и химических составах этого
газа, невозможно.
Но можно сделать разумные приближения. Именно это и
было выполнено в 40-х годах прошлого века крупнейшим
русским физиком-теоретиком, будущим нобелевским лауреатом
Львом Давыдовичем Ландау. Оказалось, что с хорошей степе-
нью точности скорость детонации конденсированных взрывча-
тых веществ должна быть прямо пропорциональна их начальной
плотности - плотности заряжания, как называют ее взрывники,
тогда как для газовых смесей скорость детонации вовсе не
зависит от начальной плотности.
Опыт хорошо подтверждает эти теоретические предположе-
ния. Так, у тротила с максимальной плотностью заряжания
1600 кг/м3 скорость детонации составляет 6950 м/с, у тэна с
плотностью 1770 кг/м3 - 8500 м/с, а у гексогена с плотностью
1800 кг/м3 - 8850 м/с . Несколько нарушается эта монотонная
зависимость в случае нитроглицерина, у которого при плотности
1600 кг/м3 скорость детонации оказывается равной 7750 м/с.
А для вычисления скорости звука было обосновано уравнение
состояния плотного газа, согласно которому давление прямо
пропорционально кубу плотности. Эта теория позволяет рассчи-
тать давление в детонационной волне и скорость вещества в ней
(массовую скорость). Для тротила давление оказывается поряд-
ка 25 гигапаскалей (250000 атмосфер), а массовая скорость -
около 3/4 скорости детонации (для плоской волны). В случае
сходящейся волны давление может быть заметно выше.
Следует отметить, что доведение теории до вычисления
конкретных значений параметров детонации и решение ряда
других задач были выполнены соратником Л.Д.Ландау в этой
работе физиком-теоретиком К.П.Станюковичем. Участие физи-
ков-теоретиков в этой работе, и прежде всего выдающегося
ученого Л.Д.Ландау, было неслучайным. В середине 40-х годов
прошлого века возникла острая необходимость точного про-
гнозирования величин детонационных параметров специальных
взрывчатых веществ, применяемых в ядерном оружии. Да и сам
ядерный процесс, происходящий в этом случае, имеет черты,
58
сходные с детонационным процессом в конденсированных взрыв-
чатых веществах.
Очень сложен вопрос о химических процессах при детонации
конденсированных взрывчатых веществ. По этому поводу суще-
ствуют даже работы, в которых распространение активных
центров реакции рассматривается с точки зрения квантово-
механической «теории резонанса» Лайнуса Полинга. Правда,
эти работы не могут объяснить такого интересного факта, что
детонация может передаваться от одного объема вещества к
другому через нейтральный (например, воздушный) промежу-
ток. А газодинамическая теория необходимости ударного сжатия
для быстрого развития химического процесса подтверждает и это
интересное явление.
Передача детонации от одного взрывчатого вещества к друго-
му играет большую роль в первоначальном инициировании
детонационного процесса. У многих взрывчатых веществ она
начинается только при определенных и достаточно сильных
воздействиях. Тротиловые шашки (кирпичики, похожие на
мыло) можно поджечь, и они будут гореть, чадя, как плохие
дрова. Партизаны Великой Отечественной войны частенько
использовали их для растопки печек и разжигания костров в
плохую погоду. (Да автор и сам однажды поджег на сковородке
в коридоре общежития Физтеха кусочек тротила, который он
сам сотворил в лаборатории взрывчатых веществ Менделеевско-
го института, где проходили на втором курсе практические
занятия по синтезу взрывчатых веществ.)
Для того чтобы тротил сдетонировал, нужно применить
ударное воздействие, да не молотком или кувалдой, а произвести
взрыв сначала в капсюле-детонаторе, вставленном в тротиловую
шашку. Ударная волна этого «провокатора» в свою очередь
заставит сдетонировать тротил. А в капсюле-детонаторе содер-
жится другое, гораздо более чувствительное взрывчатое веще-
ство (например, гремучая ртуть), которое может сдетонировать
при небольшом ударе. Сейчас чаще применяют электродетонато-
ры, в которых находится специальное вещество - азид свинца,
легко детонирующее от нагрева (от проволочки, по которой
пропускается электрический ток от батарейки или аккумулято-
ра). Понятно, что легко обеспечить телеметрическое включение
этого тока по радиосигналу.
Инициирование детонации некоторых взрывчатых веществ
воздействием высокой температуры более или менее понятно -
нагрев вызывает быструю химическую реакцию. Хотя при этом
все равно не ясно, почему же при температуре 1000 °C (и выше)
59
химическая реакция разложения тротила приводит только к
горению, и далеко не быстрому. Но тот же тротил (и многие
другие взрывчатые вещества) легко детонирует при достаточно
сильном ударном воздействии.
Некоторые взрывчатые вещества детонируют при слабом
ударном воздействии - такие, как гремучая ртуть, нитроглице-
рин или все тот же азид свинца, который детонирует и при
нагреве. Например, для азида свинца достаточно ударной волны
с амплитудой давления 3 мегапаскалей (30 атмосфер), что легко
достигается, в частности, ударом бойка в капсюле-детонаторе.
Существует «пузырьковая» теория механизма ударного возник-
новения детонации в порошкообразных веществах типа азида
свинца. При ударном воздействии адиабатическое сжатие в 30
раз приводит к такому значительному повышению температуры,
что начинается бурная химическая реакция. Но все равно
остается много непонятного. Например, не ясно, почему же при
выращивании крупных монокристаллов азида свинца при дости-
жении определенных размеров кристалла происходит самопро-
извольная детонация.
Считается, что детонация при ударном воздействии в нитро-
глицерине развивается также благодаря адиабатическому сжа-
тию в микропузырьках воздуха, которые не могут выйти из
жидкости из-за ее высокой вязкости. В пользу «пузырьковой»
теории в этом случае говорит тот факт, что совершенно очищен-
ный от пузырьков нитроглицерин (с помощью длительного
нагревания) детонирует только от очень сильного ударного
воздействия 10 гигапаскалей (100000 атмосфер). А при менее
сильных воздействиях, например если сосуд с очищенным нит-
роглицерином подвергнуть прострелу пулей, детонации не про-
изойдет.
Сказанного достаточно, чтобы убедиться в том, что очень
многое в детонационных процессах еще остается загадочным и
ждет своих исследователей.
Детонационную волну в конденсированных взрывчатых ве-
ществах можно вызвать не при любой форме заряда. В зарядах,
имеющих цилиндрическую симметрию, распространение детона-
ции вдоль оси симметрии оказывается возможным лишь при
диаметре цилиндра, превышающем некоторую величину. В 30-х
годах прошлого века этому явлению было дано простое объясне-
ние Ю.Б.Харитоном. Сжатое вещество за фронтом ударной
волны расширяется в направлении свободной поверхности и
разлетается до того, как в зоне реакции разовьется химический
процесс.
60
В кинетике ядерных реакций есть аналогичное явление,
играющее такую же гасящую роль, - вылет вторичных нейтро-
нов за пределы делящегося вещества. Неслучайно именно
Ю.Б.Харитон, много лет изучавший кинетику процессов при
горении и детонации взрывчатых веществ, впоследствии (в 40-е
годы) возглавил научные и инженерные работы по конструиро-
ванию ядерного оружия.
Критический диаметр для возникновения детонации взрыв-
чатых веществ очень различен: меняется в тысячи раз - от долей
миллиметра до долей метра. Наименьший он у инициирующих
веществ - например, у азида свинца это 0,05 мм. У веществ типа
тротила и гексогена критический диаметр - несколько сантимет-
ров. А вот у взрывчатых веществ, представляющих собой смеси
аммонийной селитры с тротилом, алюминием и др., он составля-
ет уже десятки сантиметров. Оказалось даже, что и чистая
аммонийная селитра, образующая в присутствии водяных паров
твердое монолитное вещество, тоже способна к детонации. Толь-
ко ее критический размер, необходимый для развития детонаци-
онного процесса, достигает уже порядка метра.
Именно это явление лежит в основе объяснения упоминав-
шейся выше катастрофы в Оппау. Монолиты селитры были
сильно трещиноватыми и представляли собой глыбы размером
до метра. Чтобы использовать такую селитру для последующего
размола и превращения в гранулированное удобрение, произво-
дили небольшие взрывы динамита. Когда размеры кусков селит-
ры были не очень большими, ударные волны этих взрывов не
приводили к детонации из-за поверхностного эффекта разлета
вещества. Но однажды глыба оказалась очень большой, и все ее
вещество сдетонировало. А затем детонация передалась всей
селитре, находящейся на складе (4000 тонн). Четыре тысячи
человеческих жертв были расплатой за незнание в то время
механизма детонации твердых взрывчатых веществ.
Кумулятивный эффект при детонации
взрывчатых веществ
Под кумулятивным эффектом, или кумуляцией,
понимают очень различные явления. Происхождение этого тер-
мина идет от латинских слов cumulatio - скопление и cumulo -
накапливаю. Кумулятивным эффектом в медицине называют
накопительное действие лекарственных препаратов, в спорте -
действие длительных тренировок, в страховом деле - скопление
рисков, в дипломатии - совмещение дипломатических должнос-
тей в разных (соседних) странах, в педагогическом процессе -
61
накапливание балльных оценок успеваемости. В рекламном деле
под кумулятивным эффектом понимают многократное действие
одной и той же рекламы, в конце концов заставляющее последо-
вать рекламному призыву. Есть и общее определение (А.В.Пту-
шенко): «Кумуляция - это усиление действия одной системы на
другую путем специальных мероприятий, связанных с изменени-
ем структуры воздействующей системы».
Так что же такое кумуляция во взрывных процессах? Наи-
более общее понимание кумулятивного эффекта во взрывном
деле - это усиление действия взрыва путем его концентрации в
заданном направлении. Например, при использовании взрывов
при строительстве плотин в горной местности взрывы произво-
дят внутри скальных массивов около склонов гор так, что куски
взорванных скал обрушиваются вниз и перегораживают уще-
лье. Но наиболее частое использование термина «кумуляция»
связано с усилением действия взрыва заряда, имеющего опреде-
ленную форму, в точке его «фокусирования». Когда в XIX веке
стали широко использовать пороха и взрывчатые вещества в
горнодобывающей промышленности, заметили, что капсюль-
детонатор, в котором помещалось инициирующее вещество,
действует эффективнее, т.е. не дает отказов, когда на стороне,
обращенной к взрываемому веществу, в металлической оболоч-
ке капсюля имеется небольшая выемка. По-видимому, первым,
кто обратил на это внимание, был немецкий инженер фон
Баадер, руководивший в Норвегии взрывными работами в
горнодобывающем и строительном деле. Естественно, это явле-
ние стали изучать и военные инженеры. В России это были
генерал-лейтенант М.Боресков (1864 г.) и капитан Д.Андреевс-
кий (1865 г.).
Но явление кумуляции казалось непонятным. Особенно зага-
дочным было как бы «прожигание» брони снарядами, на пере-
дней части которых имелось углубление. Появление в первой
мировой войне танков и понимание того, что следующая война
будет «войной моторов», повернуло военную инженерию к
исследованию этого загадочного явления. Вероятно, решающий
вклад в понимание вопроса сделал вовсе не военный инженер, а
выдающийся американский физик-экспериментатор Роберт Вуд
(1868-1955).
Р.Вуд был необычайно талантлив в изобретении приборов и,
главное, в их применении к решению научных задач. Еще в
юности он овладел множеством рабочих профессий - когда ему
было 12 лет, он получил «в подарок» от дяди небольшой
металлообрабатывающий заводик, где он moi делать все. что
62
захочет, конечно с участием опытных помощников. Получив
физическое образование (в нескольких немецких университе-
тах), Вуд вплотную занялся прецизионными (т.е. особо точны-
ми) спектральными измерениями.
Спектры - это «визитные карточки» атомов и молекул и тех
процессов, которые в них происходят. 20-е и 30-е годы XX века
были решающими в становлении науки о веществе. Именно тогда
родилась квантовая механика и развернулись работы по изуче-
нию физики атомов, молекул и твердых тел. Проверка всех
теорий заключалась, прежде всего, в сопоставлении теоретичес-
ки предсказываемых спектров (длин волн и частот излучаемых
и поглощаемых квантов) с результатами экспериментов. Потре-
бовалась необычная для того времени точность измерений. Сами
методы определения спектральных характеристик остались теми
же - с помощью стеклянной призмы или дифракционной решет-
ки. Но для достижения большой точности решетка должна иметь
сотни прозрачных полосок на один миллиметр ширины, а
призма должна иметь большие размеры и при этом быть сделан-
ной из особо прозрачного и чистого специального (оптического)
стекла. Точные измерения Р.Вуда играли решающую роль в
подтверждении или опровержении теорий. И это была не очень
дорогая физика, особенно по сравнению с современными экспе-
риментами, требующими огромных затрат.
Р.Вуд вложил вклад и во взрывное дело, открыв явление,
лежащее в основе взрывной кумуляции. Открытие не было
случайным. Видимо, физическую суть явления он интуитивно
понимал. История эта столь поучительна, что я кратко изложу ее
здесь.
Вуда часто привлекали к расследованию загадочных преступ-
лений - американская полиция, вероятно, усвоила замечатель-
ное предвидение Артура Конан-Дойля, литературный герой
которого Шерлок Холмс был не только детективом, но и ученым,
использовавшим для раскрытия преступлений все достижения
науки. Роберт Вуд блестяще справлялся с криминалистическими
заданиями. Однажды, в 1927 году, к нему обратились в связи с
загадочными обстоятельствами смерти одной богатой женщины,
единственным наследником которой был ее молодой племянник.
Дама сидела у камина, в котором горел каменный уголь. Она
подбросила в огонь очередную порцию топлива и вдруг потеряла
сознание и умерла. Вскрытие показало кровоизлияние в сердце,
хотя врачи никогда не замечали никаких отклонений в состоянии
ее здоровья. Единственный наследник, по его словам, в это время
находился в соседней комнате. Естественно, что на него и пало
63
подозрение в убийстве. Но у полиции не было доказательств
вины молодого человека - никаких следов насильственных
действий и никаких следов ядовитых веществ. А в эти годы следы
всех сильно и быстро действующих ядов медицина уже могла
надежно регистрировать.
Роберт Вуд, так же, как и Шерлок Холмс, прежде всего
тщательно повторил весь полицейский розыск - допросы обви-
няемого и свидетелей, изучение обстановки происшествия и т.д.
Важнейшей зацепкой оказалось сообщение обвиняемого о том,
что ему в тот момент послышался не очень громкий, но резкий
звук - словно бы от какого-то удара. После тщательного рассле-
дования Вуд обратил свое внимание на уголь, который исполь-
зовался в этом камине. Уголь добывали в шахтах взрывным
методом, в котором подрыв динамитных зарядов осуществлялся
электродетонаторами с использованием азида свинца. Исследуя
партии угля, поставляемые в это время, Вуд обнаружил, что в
угле иной раз попадаются неиспользованные детонаторы. Он
выяснил, что однажды коробка с детонаторами была по небреж-
ности рассыпана над грудой добытого угля. Конечно, рассыпан-
ные детонаторы постарались собрать, но (опять же по небрежно-
сти) несколько детонаторов затерялись между кусками угля и
вместе с ними попали к потребителю. Взрыв капсюля, да еще и
в глубине камина, не произвел большого шума и, на первый
взгляд, не мог представлять серьезной опасности. Но Вуд связал
несчастный случай с возможным срабатыванием детонатора.
Конечно, он стал экспериментировать. Эксперимент дал
странный результат. Само взрывное действие детонатора было
незначительным для поражения человека. Но в некоторых
опытах Вуд обнаружил в нескольких метрах от взрыва крохот-
ные желтые пятнышки (диаметром в доли миллиметра). Анали-
зы показали, что это была медь, причем та самая, из которой
была сделана оболочка детонатора. На оболочке имелось харак-
терное маленькое коническое углубление.
И Вуд ставит эксперимент, применив вслед за Махом высо-
коскоростную киносъемку процесса взрыва детонатора. На сним-
ках он увидел нечто неожиданное - от облачка взрыва с
огромной скоростью (несколько километров в секунду) двигался
стерженек металла длиной в два сантиметра и диаметром меньше
миллиметра.
Эксгумация трупа и тщательное изучение тела показали
наличие следов меди в тканях грудной клетки и, главное, в
сердце. Прошло уже достаточное время с момента поражения
сердца этой своеобразной иглой, она, застряв в тканях, уже
64
претерпела взаимодействие с органикой и как таковая исчезла.
Но доказательства того, что происшедшее было не убийством, а
несчастным случаем, суд признал убедительными. Обвинение с
наследника было снято.
Так было открыто явление кумуляции при взрыве, которое
вскоре после этого стало широко использоваться в артиллерий-
ских снарядах. В чем же оно заключается?
В головной части снаряда формируется выемка, представля-
ющая собой коническую воронку с толщиной медного слоя
примерно в один миллиметр. Детонационная волна, подходящая
к носовой части снаряда, «схлопывает» эту воронку. При
давлении, которое она получает от волны (10 ГПа), металл ведет
себя не как твердое тело, а скорее как квазижидкость. Это не
плавление ~ металл не успевает нагреться, а холодное течение.
Из воронки выдавливается очень быстрая тонкая кумулятивная
металлическая струя («игла»), а остальная часть («пест») летит
Рис 12 Образование кумулятивной струи
Скорость иглы - порядка 10 километров в секунду, скорость
песта - 0,5 километров в секунду. По мере своего движения,
пройдя несколько метров, струя растягивается и распадается на
отдельные участки. Температура струи не очень велика - не
более 600 °C . Поэтому при встрече с препятствием, например с
броней, струя не прожигает металл, а продавливает в нем
отверстие, поскольку при этом в металле благодаря удару
возникает давление порядка 200 гигапаскалей (два миллиона
атмосфер). Очень отдаленная аналогия с этим явлением -
пробитие сильной струей воды отверстия в слое грунта.
Любопытно, что вода позволяет осуществить явление сла-
бенькой кумуляции в лабораторных условиях. В узком капилля-
ре из хорошо смачиваемого водой материала жидкость приобре-
65
тает форму тела вращения (мениск). В жидкости, куда погружен
этот капилляр, можно осуществить ударную волну, например, с
помощью электрического разряда. Двигаясь по капилляру и
подойдя к мениску капилляра, эта ударная волна может сформи-
ровать нечто вроде кумулятивной струи. Высокоскоростная
киносъемка позволяет запечатлеть этот процесс.
В явлении кумуляции много загадочного. Например, замед-
ляясь при движении в металле, кумулятивная струя после
пробития брони ускоряется до прежней скорости (до пробития).
Из общих соображений нельзя также понять, почему из коничес-
кой воронки формируются игла и пест, а из полусферической -
только сгусток жидкого металла своеобразной формы, а игла не
появляется.
Глубина проникновения в металл пропорциональна длине
струи, а эта длина составляет примерно две образующих конуса
воронки, т.е. в несколько раз больше диаметра заряда. Это
обеспечивает пробитие брони любой толщины, которая может
быть использована в танках и самоходных артиллерийских
установках. Кроме того, теория предсказала, что длина струи
пропорциональна квадратному корню из отношения плотностей
металлов струи и брони. Если для меди и стали это отношение
близко к единице, то получившее распространение в современ-
ной военной технике использование одного из самых тяжелых
металлов - урана, дает увеличение длины струи и, соответствен-
но, наибольшей толщины пробиваемой брони в полтора раза.
Этот уран обычно называют обедненным, потому что из него
извлечена часть изотопа 235 U , необходимого в ядерной энер-
гетике, где, наоборот, используют обогащенный этим изотопом
уран.
Кумулятивные снаряды часто называют бронебойными, по-
тому что их главное назначение - не разрушить броню, а лишь
проделать отверстие. И хотя это отверстие имеет небольшое
сечение, через него с большой скоростью прорываются сильно
сжатые продукты детонации, которые формируют за броней
ударную волну, достаточно сильную для поражения людей и
подрыва боеприпасов.
Иногда кумулятивные снаряды называют «подкалиберны-
ми». Это название связано с тем, что вращение снаряда, возни-
кающее в стволе орудия благодаря специальным канавкам и
обеспечивающее устойчивость его движения в заданном направ-
лении, мешает формированию струи - изгибает и разрывает ее.
Вначале бронебойные снаряды использовали только в гладко-
ствольной артиллерии, не вызывавшей вращения снаряда. Но
66
это снижало точность попадания. Поэтому конструкцию кумуля-
тивных снарядов усложнили. Их стали помещать внутрь цилин-
дрической оболочки, диаметр которой соответствует диаметру
орудийного ствола - калибру орудия. Кумулятивная часть
снаряда помещается внутри этой оболочки на подшипниках, и
при движении снаряда ее вращение значительно слабее враще-
ния самой оболочки. Таким образом, кумулятивный снаряд
оказывается «под калибром» вращающейся оболочки. Понятно,
что такое устройство сильно осложняет и удорожает производ-
ство боеприпасов подобного типа. Но в военных (оборонных)
делах обычно не скупятся. В печати сообщалось, что сейчас,
например, вся французская армия перешла на вооружение
этими усовершенствованными дорогими боеприпасами.
Интересно, что для кумулятивных снарядов не нужна боль-
шая скорость движения самого снаряда. Наоборот, при большой
скорости кумулятивная струя не успевает сформироваться за то
время, когда происходит торможение снаряда при его ударе о
броню. Обычно используется 76-миллиметровая или 122-милли-
метровая артиллерия.
Конечно, как всегда, совершенствование оружия приводит к
совершенствованию способов защиты от него. Кроме простого
утолщения брони применяется и многое другое, например мно-
гослойная броня с использованием особо твердых материалов.
Какова история применения кумуляции в военном деле? Как
уже упоминалось, серьезные исследования начались только в
30-х годах прошлого века после открытия Р.Вуда. Первое время
впереди были немецкие военные инженеры, В начале 1935 года
Гитлер вызвал инженера Ф.Р.Томанека и поручил ему развер-
нуть работы по исследованию кумуляции и конструированию
бронебойных снарядов. Своеобразно обозначается этот тип сна-
рядов на немецком языке - Hohlladungsgeschoss, что в переводе
значит «снаряд с выемкой в заряде».
Руководство СССР в предвоенные годы не делало ставки на
танковые сражения, которые предвидел только «враг народа»
маршал М.Н.Тухачевский. Поэтому в начале Великой Отече-
ственной войны нашим танкам пришлось тяжело. Положение
немного улучшилось, когда появились советские тяжелые танки.
Да и изучение кумуляции продвинулось вперед. Вначале это
было простое копирование неразорвавшихся немецких снаря-
дов. Но к 1943 году было закончено создание теории кумуляции
в нашей стране. Основная заслуга в этом принадлежала круп-
нейшему математику и механику академику Михаилу Алексее-
вичу Лаврентьеву. Именно в этих работах была показана воз-
67
можность быстрого пластического течения холодного металла
при больших давлениях. Эта теория тогда не имела аналогов в
мире. К сожалению, она была очень сильно засекречена и
поэтому осталась неизвестной и не получила признания в широ-
ких научных кругах. (М.А.Лаврентьев читал нам на Физтехе не
только курс «Теория функций комплексных переменных», но и
спецкурс «Кумуляция», где и рассказал в подробностях об
обстоятельствах открытия кумуляции Робертом Вудом.) Не
дожидаясь окончательной теории, было развернуто производ-
ство кумулятивных снарядов. И уже в величайшем танковом
сражении под Прохоровкой (Курская битва, июль 1943 г.)
советская военная техника показала себя сильнее немецкой.
Изучение явление кумуляции и пластического течения холод-
ного металла при огромных давлениях оказалось необходимым
и при создании ядерного оружия. М.А.Лаврентьев принимал
участие в проектировании и конструировании первых ядерных
устройств и бомб, а его ученики продолжили это дело. И именно
поэтому в одном из ядерных центров около двадцати лет назад
было создано наиболее совершенное кумулятивное оружие (не-
ядерное) калибра 130 миллиметров, пробивающее 800-милли-
метровую броню.
Существуют проекты использования кумуляции и в ракетном
деле. Их идея заключается в придании добавочного импульса
движению космического аппарата после сгорания топлива после-
дней разгонной ступени (но до ее отделения) за счет отдачи от
мощной кумулятивной струи. Последняя ступень при этом
может разрушиться, но добавочный импульс для аппарата со-
храняется. Но эти проекты пока находятся в стадии технической
фантастики.
ГЛАВА 6
ВЗРЫВ-РАБОТНИК
Мирное применение порохов началось еще в XVII
веке, а уже в XIX веке пороха широко применялись в горнодо-
бывающей промышленности. Революцию в этом деле совершил
динамит, который собственно и был изобретен А.Нобелем для
горных и строительных работ. Но две мировые войны надолго
отложили мирное использование взрывчатых веществ.
Что же можно делать с помощью взрыва для пользы людей?
Сегодня взрыв используется не только в горном деле или при
сооружении плотин, дамб и т.п. Он нашел широкое применение
и в металлообрабатывающей промышленности.
Рассмотрим некоторые взрывные технологии.
Взрывные технологии в промышленности
и научных исследованиях
Часть взрывных технологий называют контактны-
ми - когда взрывчатое вещество находится в непосредственном
контакте с обрабатываемым металлом. В этих технологиях
нередко используется явление кумуляции. Простейшее, но очень
широко используемое применение кумулятивных взрывов - это
пробивание отверстий в стальной трубе скважины, когда она
погружается в нефтяной или газовый пласт. Небольшими куму-
лятивными зарядами пробиваются десятки отверстий, через
которые начинает поступать нефть или газ. Отверстия получают-
ся не очень большие - диаметром около миллиметра. Но их
общей площади вполне достаточно для поступления нефти, газа
или газового конденсата в трубу - ведь эти флюиды находятся
в пласте под большим давлением вышележащих пород. Этот
процесс называется перфорацией скважины, а сам метод -
перфорационным вскрытием пласта.
Кумуляция используется и при взрывной резке металлов.
При этом вдоль линии разреза располагается удлиненный куму-
лятивный заряд, в котором кумулятивная выемка делается не в
основании, а вдоль одной из граней параллелепипеда взрывча-
того вещества и представляет теперь не воронку, а обложенную
металлом канавку Детонационный фронт распространяется пер-
пендикулярно линии этой канавки. При этом формируется не
69
кумулятивная струя, а кумулятивный «листик» малой толщины,
который с огромной скоростью разрезает лист металла. Легко
разрезаются листы толщиной до 100 миллиметров. Разрез может
быть и криволинейным - тогда самому заряду нужно придать
более сложную форму. Особенно удобно при этом использовать
пластиты - современные, легко формуемые взрывчатые веще-
ства. Такая резка используется при изготовлении корпусов
кораблей, самолетов, при разборке боеприпасов без взрыва
зарядов, находящихся внутри. В последнем случае нужно тща-
тельно рассчитать длину кумулятивной струи, чтобы она после
резки оболочки потеряла свою скорость и не смогла иницииро-
вать взрывчатое содержимое снаряда. Это, конечно, не простая
задача. Но зато после такой «разборки» снаряда взрывчатое
вещество, заключенное в нем, не пропадает. Возможной стано-
вится при этом и утилизация многих ценных материалов.
Для резки очень толстых предметов (толщиной более 100 мм)
во Всероссийском научно-исследовательском институте ядерной
физики (ВНИИЯФ) был предложен оригинальный взрывной
метод без применения кумуляции. В этом методе используется
тот факт, что при определенном давлении в ударной волне,
распространяющейся по металлу, происходит перестройка мик-
рокристаллической структуры железа - переход от кубической
кристаллической решетки к гексагональной. При этом скачком
увеличивается плотность. Если же потом давление несколько
упадет, то плотность резко уменьшится, и в этом месте возникнет
и начнет распространяться волна разрежения. При встрече двух
таких волн возникают очень сильные растягивающие напряже-
ния, которые разрывают объект на две части с безукоризненно
ровными краями. Метод может быть использован и под водой
для фрагментации (разборки) морских нефтяных платформ.
Используются и методы взрывной сварки, в которых соуда-
ряющиеся кумулятивные струи надежно скрепляют сваривае-
мые поверхности.
Существует и взрывная штамповка. Это уже бесконтактный
способ применения взрыва. Ударное воздействие при этом пере-
дается через воздух, воду или сыпучие материалы. При прохож-
дении по ним ударная волна ослабевает, но растягивается во
времени. Это позволяет металлу пластично течь, заполняя мат-
рицу и принимая необходимую форму. Исчезает необходимость
в громоздких гидравлических прессах.
Учеными ВНИИЯФ разработаны оригинальные методы по-
лучения алмазов. Опыты в этом направлении проводились еще
60 лет назад в Институте высоких давлений АН СССР - углерод
70
(сажа и графит) подвергался сильному ударному взрывному
воздействию. Но решающего успеха тогда достигнуто не было.
Около 10 лет назад в Сарове (там находится ВНИИЯФ)
начались новые исследования по этой проблеме. Оказалось, что
алмазы сверхмалого размера (порядка 10 нм, или 10“8 м) сами
собой образуются в продуктах детонации из содержащегося во
взрывчатке углерода, который полностью не обратился в СО2
или в СО. Но такие крохотные кристаллики не представляют
интереса. Использование алмаза, как самого твердого минерала,
начинается с размеров кристаллов в тысячу раз больших (поряд-
ка 10 мкм). Алмазодобывающая промышленность поставляет
такие алмазы для изготовления абразивных инструментов, ис-
пользуемых в металлообработке, бурении и т.п. Но стоят они
недешево.
«Наноалмазики» взрыва имеют склонность к слипанию при
достаточном давлении, но образующиеся при этом более круп-
ные частицы, увы, оказываются уже не твердыми алмазами, а
мягкими частицами сажи. Правда оказалось, что этот процесс
фазового перехода алмаза в сажу можно остановить, если с
помощью добавочного взрывного воздействия продлить нахож-
дение образующихся более крупных частиц алмазов в области
высокого давления. Так были получены не только промышлен-
ные алмазы, но в отдельных случаях даже миллиметрового
размера прозрачные кристаллики, имеющие уже ювелирную
ценность.
Большой эффект может дать использование в горнодобываю-
щей промышленности специальных взрывных генераторов дав-
ления (ВГД). Это очень прочные сооружения, выдерживающие
без разрушения взрыв ста граммов тротила. В такую камеру
можно поместить массив горной породы, например гранита,
объемом несколько кубических метров. В центр объема через
пробуренный канал вводится заряд взрывчатки с электродетона-
тором и проводами. Канал заполняется сыпучим материалом.
При подрыве весь каменный массив дробится на мелкие фраг-
менты. От одного удара получается двадцать тонн гравия. При
этом работает, в основном, явление откола, о котором говорилось
в четвертой главе.
Ученые предложили оригинальное применение этих камер.
После взрыва газообразные продукты из камеры ВГД можно
дросселировать (переводить без образования ударной волны) в
шпуры (каналы) шахт, где добываются драгоценные минералы.
Высокое давление при этом будет не дробить, а разваливать
породу, освобождая неразрушившиеся кристаллы.
71
Похож на такое, близкое к искусству, применение взрыва и
взрывной метод художественной гравировки. По металлу рассы-
пается тонкий слой инициирующего взрывчатого вещества, на-
пример азида свинца, взрыв которого слегка деформирует ме-
таллическую поверхность. Располагая взрывчатку соответству-
ющим образом, можно создавать очень сложные рисунки.
Так почему же эти интересные и, безусловно, экономичные
способы применения взрыва не имеют все же широкого примене-
ния? Почему для штамповки используют многотонные прессы,
для дробления - специальные мельницы, для резки - огромные
ножницы и т.д.? Дело в том, что взрыв при малейших наруше-
ниях правил безопасности крайне опасен для людей. Да к тому
же взрывчатые вещества и взрывные устройства - приманка для
террористов. Поэтому склады взрывчатых веществ - это особо
охраняемые объекты. Получение в них взрывчатки требует
оформления сложных (но необходимых) документов. В городах
и промышленных центрах уже больше 50 лет действуют строгие
запреты на открытие новых (даже небольших по размерам)
складов взрывчатых веществ. Они остаются только там, где
были созданы ранее.
В московских нучно-исследовательских институтах РАН (хи-
мической физики, динамики геосфер), расположенных в районе
Ленинского проспекта, существуют замечательные взрывные
камеры, где проводятся довольно сильные экспериментальные
взрывы, а микровзрывы осуществляются и в лабораторных
помещениях, правда заглубленных и специально оборудован-
ных. В этих институтах имеются давно созданные расходные
склады взрывчатых веществ и электродетонаторов. И, как уже
говорилось выше, за многие годы научных работ по исследова-
нию взрывных процессов в этих институтах, благодаря тщатель-
ному соблюдению правил техники безопасности, не было ни
одного несчастного случая.
В одной из лабораторий Института химической физики за
годы практики, дипломного проектирования и нескольких лет
работы в качестве научного сотрудника автором этой книги было
подорвано около тысячи зарядиков массой один грамм и менее.
Зарядики склеивались из двух полусфер с маленькими выемка-
ми в центре, куда закладывались небольшие количества азида
свинца. Половинки склеивались так, что по диаметру проходила
тоненькая проволочка, на которую для взрыва подавался ток от
20-киловольтного разрядника. Взрывчатым веществом был тэн,
имеющий малый критический размер при детонации. Изучались
различные явления, связанные с воздействием ударных волн.
72
(Лаборатория помещалась в довольно глубоком подвальном
помещении, чтобы громкие и резкие звуки взрывов не доходили
до верхних помещений, где проводились совсем другие исследо-
вания. И чтобы попасть в этот подвал, надо было миновать три
поста спецохраны, предъявляя пропуск с различными изображе-
ниями (танк, самолет и.т.п.), означающими право находиться в
различных секретных помещениях. Помнится, что на моем
пропуске число таких картинок доходило до пяти. И это было
связано не столько с опасностью взрывов, сколько с высокой
степенью секретности работ. Ведь, как рассматривалось в чет-
вертой главе, для ударных волн и других взрывных явлений
действует закон подобия, позволяющий по результатам лабора-
торных явлений прогнозировать действие ядерных взрывов,
несмотря на различие тротилового эквивалента в 1014 раз и
более.)
Когда через двадцать лет после этих работ автор, будучи уже
сотрудником Института нефтехимической и газовой промыш-
ленности им. И.М.Губкина (ранее называвшемся Московским
нефтяным институтом, а ныне - Российским государственным
университетом нефти и газа), участвовал в работах по примене-
нию ядерных взрывов в нефтяной и газовой промышленности,
ему потребовалось провести модельные лабораторные взрывы
микрозарядов. Но, увы! Оказалось невозможным сделать это в
условиях учебного института, и даже невозможно было органи-
зовать небольшой расходный склад взрывчатых веществ. Конеч-
но, и тэн, и азид свинца можно было бы синтезировать в одной
из химических лабораторий института, но это все равно было бы
крупным нарушением закона. Кроме того, работать с взрывчаты-
ми веществами могут только те специалисты, которые прошли
особую подготовку и имеют свидетельства об этом. Пришлось
отказаться от идеи лабораторного моделирования.
На этом примере я хотел показать, как трудно организовать
применение взрывных технологий в мирных отраслях промыш-
ленности, несмотря на их очевидную экономическую привлека-
тельность. Эти трудности и являются главной причиной их
неприменения, а также и сравнительно слабого развития науч-
ных работ в области взрывных процессов.
Высокие давления и температуры, получаемые при взрывах,
весьма привлекательны для изучения свойств веществ в экстре-
мальных условиях. Перечислю только некоторые направления
таких исследований.
Прежде всего, это особенности химической кинетики, явле-
ний переноса - теплопроводности и диффузии и фазовых
73
переходов, что важно для лучшего понимания самих взрывных
процессов.
Высокие давления и температуры изменяют многие физичес-
кие характеристики вещества - его внутреннюю структуру,
строение электронных энергетических зон, электрические и
магнитные свойства и т.д. А ведь они существуют в природе,
прежде всего в земных недрах, а также и в недрах других
небесных тел - планет и звезд.
С помощью взрывного обжатия искрового разряда были
получены сверхсильные импульсные магнитные поля с индукци-
ей до 1500 тесла, которые существуют только в дальнем космосе.
Но развитие этих и других научных работ с использованием
взрывов затруднено теми же причинами, о которых уже шла
речь. И только в одной научной области применение взрывов
началось достаточно давно, и сегодня в этой области сохраняют-
ся и поддерживаются традиционные методы их организации.
Это - сейсмические исследования, в которых возбуждение сей-
смических волн чаще всего производится с помощью взрыва.
Правда, сейсмологи тоже часто сталкиваются с невозможностью
применить взрыв (из-за отсутствия в районе их исследований
складов взрывчатых веществ). Тогда они вынуждены находить
другие способы возбуждения сейсмических волн - например, с
помощью ударов массивных тел по поверхности земли. Но эти
способы ограничивают возможности получения достаточно силь-
ных, распространяющихся на большие расстояния волн.
Но сейсмические исследования очень часто носят прикладной
характер. Их используют геофизики, занимающиеся конкретны-
ми вопросами разведки и добычи полезных ископаемых. Есть
даже такая специальность - сейсморазведка. А организовывает
и финансирует эти работы горнодобывающая промышленность,
в которой обычно широко развита сеть складов взрывчатых
веществ, налажены их получение и транспортировка, имеются
специалисты-взрывники. Но сейсморазведчики помимо приклад-
ных решают и чисто научные вопросы о строении земных недр
и их динамике. Не менее важен и научно-прикладной характер
сейсмологии - прогнозирование землетрясений. Особо важным
стало сейсмическое зондирование Земли с помощью сильных
обычных и ядерных взрывов. Именно этими способами были
получены сведения о глобальном внутреннем строении Земли -
коре, мантии, жидком и твердом ядре. В большой степени на
основании этих исследований геология из во многом чисто
описательного знания стала превращаться в современный раздел
естественных наук - геодинамику.
74
Взрыв-добытчик и взрыв-строитель
Применение взрывов в горнодобывающей про-
мышленности - это вскрытие месторождений для их последую-
щей карьерной разработки, взрывная отбойка в шахтах и на
горных выработках.
Взрывы используются для углубления дна водоемов и реч-
ных фарватеров, уничтожения порогов и перекатов, ликвидации
ледяных заторов при половодье.
В строительном деле - это снос конструкций, планировка
дорог и площадок в горной местности, создание систем осуши-
тельных каналов, образование плотин и перемычек.
Все эти взрывы имеют общие названия - взрывы на выброс
и взрывы на сброс. В этих взрывах продукты детонации создают
газовую полость, которая расширяется в сторону ближайших
границ свободной среды (свободных поверхностей), увеличивая
скорость перемещения породы, разрушенной ударной волной.
Затем наступает прорыв газов и выброс кусков породы. Такие
взрывы можно называть направленными, или кумулятивными,
поскольку действие взрыва наиболее ярко выражено в опреде-
ленных направлениях.
Самый простой случай взрыва
произведенный на ровной местности
поверхностью. При этом образуется
симметричная воронка, у которой
осью симметрии является расстоя-
ние наименьшего сопротивления -
глубина заложения заряда. Воронка
представляет собой углубление кри-
волинейно-конической формы, ок-
руженное валом выброшенной поро-
ды (рис. 13). Отношение k = r/h
называют показателем выброса.
Здесь г - это радиус образовавшейся
воронки, определенный по ее греб-
ню, h - это величина линии наимень-
шего сопротивления. Нормальным
выбросом называют выброс с k = 1.
При k >1 выброс называют усилен-
ным, при k < 1 - уменьшенным. При
k ~ 0,5 количество выбрасываемой
породы невелико, и значительная ее
часть падает обратно в воронку
на выброс - это взрыв,
на некоторой глубине под
Рис. 13. Взрыв на выброс при
к = 1
Рис. 14. Взрыв на выброс при
75
(рис.14). При k ~0,3 воронка почти не выражена, и эффект
взрыва сводится к раздроблению породы около заряда и рыхле-
нию приповерхностного слоя. Такой взрыв называют камуфлет-
ным. Выброса при этом вообще нет.
Взрывы на выброс могут производиться для образования
канав, создания искусственных русел и углубления существую-
щих водных потоков. При этом рисунки 13 и 14 можно рассмат-
ривать как сечения профилей, имеющих осецилиндрическую
симметрию. Заряд взрывчатого вещества при этом располагается
не в центральной камере, а в горизонтальной скважине (шпуре).
Обычно в этих случаях используется нормальный выброс (k= 1).
Можно ли ожидать, что, согласно закону геометрического
подобия при взрывах, если увеличить массу заряда в п раз, а
глубину заложения заряда в п^3 раз, то величина k не будет
меняться, все геометрические размеры воронки увеличатся в пУ3
раз, а объем воронки и объем выброшенной породы увеличатся
в п раз? Оказывается, что это не так.
Расхождение с законом геометрического подобия становится
заметным уже при величинах заряда 10 килограммов и более.
Особенно сильны расхождения при крупных взрывах. Объясне-
ние этого эффекта заключается во влиянии гравитационного
поля Земли. Действие силы тяжести уменьшает вертикальную
составляющую скорости движения породы и тем самым умень-
шает размеры воронки. Если взрыв Q килограммов взрывчатки
на глубине h метров выбрасывает V кубометров породы, то
взрыв nQ килограммов такой же взрывчатки на глубине (w/г)1^3
метров выбросит меньше чем nV кубометров породы. Точные
расчеты здесь очень непросты, и взрывники пользовались, да и
сейчас пользуются, надежно установленными эмпирическими
зависимостями.
В настоящее время теория взрыва на выброс создана (В.Н.Ро-
дионов, А.Н.Ромашов, Е.И.Шемякин, В.В.Адушкин и др.).
Надо надеяться, что она еще пригодится в будущем в условиях,
когда взрывы на выброс будут производиться при другой силе
тяжести.
Эта теория была создана после серии экспериментов, прове-
денных в Институте химической физики АН СССР. Экспери-
менты проводились в лабораторных условиях с зарядами массой
в один грамм, на полигонах - с зарядами от одного килограмма
до тысячи килограммов взрывчатого вещества. А в 1957 году под
Ташкентом в одних и тех же грунтовых условиях была проведена
серия взрывов на выброс с зарядами от одной до тысячи тонн.
Пожалуй, при современном отношении к фундаментальным
76
научным исследованиям на такую работу никто бы не выделил
средств (в сегодняшних ценах она стоила бы несколько сотен
миллионов рублей). Я принимал участие и в лабораторных, и в
полигонных взрывах, а в качестве начальника отряда кинематог-
рафических наблюдений участвовал и в заключительном 1000-
тонном эксперименте.
Серия фотографий этого взрыва в различных стадиях его
развития приведена на рисунке 15. На этих фотографиях,
снятых с расстояния 3 километра от места взрыва, процесс
образования взрывной воронки скрывается за картиной разлета
поверхностных слоев грунта, находящегося прямо над зарядом,
центр которого располагался на глубине 40 метров под земной
поверхностью.
Как же поднимаются и разлетаются эти слои? Первая из этих
фотографий сделана через одну секунду после момента взрыва.
Процесс уже так развился, что даже на большом расстоянии
заметен поднимающийся холм грунта, имеющий сферические
очертания. Высокочастотная съемка (1000 кадров в секунду),
произведеная с близкого расстояния, показала, что первоначаль-
ные скорости поднимающегося грунта направлены по радиусам
от центра взрыва - газовый пузырь продуктов взрыва быстро
раздувается как шар и сила тяжести не искажает этого раздутия.
Но оказалось, что формирование взрывной воронки определяет-
ся движением толстого слоя породы, которое происходит гораз-
до медленнее подъема верхних слоев, особенно после прорыва
газов из пузыря в атмосферу. И в этом процессе сила тяжести
уже оказывает свое действие.
А зафиксированное на фотографиях начальное движение
поверхностных слоев и измерение скоростей этого движения
важны для определения максимальной дальности разлета кусков
грунта при взрыве, т.е. для определения безопасных расстояний.
Дальность разлета определяется как начальными скоростями и
углами разлета, так и размерами разлетающихся кусков, по-
скольку при крупных взрывах кроме силы тяжести нужно
учитывать и силы сопротивления воздуха (так называемая
баллистическая задача).
На фотографиях заметно и еще одно интересное явление,
впервые отмеченное только в этом крупном взрыве. Через
некоторое время после взрыва (порядка 10 секунд) у основания
взрывного «цветка» становится заметным тороидальный вал,
который быстро двигается от гипоцентра взрыва, увеличиваясь
в своих размерах и достигая высоты 150 метров. Что это такое?
Подобный вал наблюдался при американских подводных ядер-
77
Рис. 15. Серия приведенных фотографий (здесь и на следующей страни-
це) иллюстрирует последовательные этапы мощного подземного взры-
ва, осуществленного чуть более 50 лет назад. В этом уникальном науч-
ном эксперименте автор книги принимал непосредственное участие
ных испытаниях на атолле Бикини в Тихом океане. Там был
водяной вал, а здесь - вал из поверхностного слоя грунта,
который представлял собой лёссовую пылевидную породу. Об-
разование этого вихря связано с вовлечением в такое движение
воздуха, сопротивляющегося падению грунта (или воды). Пада-
ющий на поверхность вихревой воздушный тор вовлекает в свое
движение поверхностное вещество. По мере падения давления в
нем вихрь расширяется по обоим своим радиусам, имеющимся у
всякого тора.
78
Сейчас на месте этого взрыва озеро 200-метрового диаметра
и 20-метровой глубины в центре, пополняющееся ежегодно
талыми водами и поящее стада со всей округи.
Одной из задач этого грандиозного эксперимента было вы-
яснение вопроса, как ведет себя порода, непосредственно при-
мыкающая к заряду. Это нужно было знать для будущих
ядерных взрывов на выброс, в которых эта порода будет
включать сильно радиоактивные продукты деления ядерного
горючего. Оказалось, что порода остается погребенной под
взрывной воронкой и перемешивания грунта не происходит.
Это очень обнадежило тех, кто предполагал использовать ядер-
ные взрывы в народно-хозяйственных целях, в частности для
образования искусственных водоемов и строительства больших
плотин. (Для выяснения этого вопроса в эксперименте 1957
года использовался радиоактивный метод меченых атомов, с
осуществлением которого была связана забавная история, о
которой я расскажу в Приложении 1.)
Наша страна (СССР, Россия) всегда была передовой и по
объему использования крупных взрывов (в том числе и ядер-
79
ных), и по научному обоснованию их применения для различ-
ных народно-хозяйственных целей. Так сложилось развитие
этой науки, что еще в довоенные годы появился раздел техничес-
кой физики - «Физика взрыва». В этой научно-технической
области сформировались такие крупные ученые, как будущие
академики Ю.Б.Харитон, Я.Б.Зельдович, К.И.Щёлкин,
М.А.Садовский, генералы инженерных войск Г.И.Покровский,
Б.А.Олисов. Неожиданный для всего мира рывок нашей страны,
за несколько послевоенных лет создавшей и испытавшей ядерное
оружие, в огромной степени был подготовлен развитием взрыв-
ной науки и техники в СССР.
Неслучайно почти все из названных мной ученых-взрывни-
ков возглавляли работы по атомному проекту СССР, связанные
с взрывными устройствами, процессом взрыва и его воздействи-
ем. Академик И.В.Курчатов, мозг и сердце атомного проекта и
его научный руководитель, не будучи сам специалистом по
физике взрыва, доверял им и результатам, получаемым в науч-
ных учреждениях, которыми они руководили.
В использовании мощных взрывов ( не обязательно ядерных)
особенно велика роль академика М.А.Садовского, возглавляв-
шего в 1960-1992 годы вначале спецсектор, а потом и весь
Институт физики Земли АН СССР, и его учеников - академика
В.В.Адушкина, возглавившего созданный в 1991 году Иститут
динамики геосфер АН РАН, докторов наук В.Н.Родионова,
А.Н.Ромашова, К.Е.Губкина и многих других.
Велика также роль специальной организации «Союзвзрыв-
пром», которая была создана еще в довоенные годы и возглав-
ляла проектирование и проведение всех крупных взрывов,
осуществляемых с помощью взрывчатых веществ. Его руково-
дители, и прежде всего М.М.Докучаев, признавали важность
научных работ в области взрывных процессов и работали в
тесном контакте с учеными Академии наук. Именно этой орга-
низации постановлением Совета Министров СССР было пору-
чено проведение в 1957 году крупнейшего в истории тысячетон-
ного сосредоточенного взрыва на выброс, к которому я неоднок-
ратно возвращаюсь в этой книге. И «Союзвзрывпром» тогда
блестяще справился со всеми многочисленными организацион-
ными и техническими задачами.
Прежде чем перечислить наиболее выдающиеся технические
достижения, полученные при мощных мирных взрывах, я снова
возвращаюсь к рассмотрению вопроса о направленных взрывах.
Взрывы па выброс могут быть использованы не только для
создания симметричной воронки. Соответствующими схемами
80
Разлет породы
Изрыв нон
шпур
Рис 16. Направленный взрыв
на выброс у горизонтальной
поверхности земли
расположения зарядов и очередно-
стью их взрывания можно усили-
вать вывал выбрасываемой поро-
ды по заданному направлению. На
рисунке 16 представлена одна из
схем такого направленного взры-
ва. Взрывчатое вещество распола-
гается не в камере, а в длинном
наклонном шурфе. Направление
выброса породы перпендикулярно
шурфу, поэтому основной выброс происходит по одну сторону
образующейся взрывной воронки. Вместо шурфа можно ис-
пользовать и несколько взрывных камер, заряды в которых
подрываются по очереди - от большего залегания к меньшему.
Аналогичные схемы применяются при взрывах на сброс,
которые проводятся при наличии вертикальной или наклонной
свободной поверхности. Схемы таких взрывов на сброс приведе-
ние 77 Направленные взрывы на сброс у откосов
ны на рисунке 17. В результате взрыва откос обрушивается вниз.
Небольшие взрывы этого типа используют при строительстве
дорог в горной местности, на склонах ущелий. Их результат
видят все, кто перемещается потом по этим дорогам. Мощными
взрывами на сброс можно образовать плотины-перемычки, пол-
ностью перекрывая ущелье, по которому течет горная река. Так
можно создавать водохранилища для гидроэлектростанций и
для ирригационных целей.
Вот перечень наиболее интересных применений мощного
взрыва-строителя.
В 1931 году под городом Горьким был реконструирован
Волго-Исадский рукав реки Оки.
В 1936 году на Коркинском угольном месторождении (Урал)
было одновременно взорвано 1808 тонн взрывчатого вещества -
образовалась большая траншея для добычи каменного угля
открытым способом. Тогда же взрывом на сброс было вскрыто
бокситовое месторождение «Красная шапочка» на Северном
Урале.
81
Война прервала проектирование и проведение таких работ.
Возобновились они после эксперимента 1957 года, когда была
создана научная база проведения крупных взрывов на выброс и
на сброс.
В 1958 году мощным взрывом была создана плотина для
гидростанции на реке Терек, а в 1966 году несколько взрывов с
общей массой взрывчатки 2000 тонн обрушили берега реки Вахш
в Таджикистане. Была создана плотина высотой 40 метров. Воды
искусственного водохранилища с тех пор не только вращают
турбины Нурекской ГЭС, но и по специально пробитым с
помощью взрывчатки каналам направляются на орошение и
промышленные нужды долинной местности. При обосновании
этой работы и разработке проекта взрыва был учтен отрицатель-
ный опыт США, где в 1929 году аналогичная идея закончилась
провалом - надежную плотину с помощью взрыва создать не
удалось.
В горном урочище Медео под Алма-Атой в Казахстане в
50-е годы был построен высокогорный каток с искусственным
льдом, где ставились национальные и мировые рекорды. (Не-
много разреженный на этой высоте воздух оказывал меньшее
сопротивление конькобежцу.) В начале 60-х годов прорвавший-
ся в ущелье селевой поток уничтожил спортивное сооружение и
грозил опасностью городу Алма-Ате. Было принято решение
создать с помощью взрывов антиселевую плотину высотой 100
метров. В первой очереди работ в 1966 году был произведен
почти одновременный взрыв 5000 тонн взрывчатки, а в 1967
году, во второй очереди работ, - 4000 тонн. С тех пор плотина
надежно защищает город от селевых потоков.
В 1970 году направленным взрывом на выброс 550 тонн
взрывчатого вещества была создана транспортная дамба длиной
90 метров в ущелье Ахсу в Дагестане.
Но затем оказалось, что такие работы лучше «поручать»
ядерным взрывам - это обходится много дешевле.
ГЛАВА 7
ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ
Рассмотрим подробнее вопрос о выделении энер-
гии при ядерных превращениях. Но вначале - немного истории.
Краткая история физики атомного ядра
Рубеж XIX-XX веков ознаменован крушением
классических представлений о неделимости атомов, сформули-
рованных еще в 5 веке до н.э. греческими мудрецами Левкиппом
и Демокритом. Само слово «атом» происходит от греческого
атоцоо - неделимый. Вообще-то говоря, в XIX веке представ-
ления об атомах и молекулах были прерогативой химиков. В
химию их ввел Р.Бойль еще в XVII веке.
Большинство физиков считали материю сплошной, непре-
рывной в строгом математическом понимании. Ведь классичес-
кий математический анализ (дифференцирование, интегрирова-
ние, дифференциальные и интегральные уравнения) оперирует
только с непрерывными функциями и параметрами. «Нельзя же
в угоду химикам отказываться от всех математических методов
теоретической физики», - считали физики. И только те, кто
занимались электричеством, подозревали, что есть атомы и есть
какие-то корпускулы, которые возникают из атомов и ответ-
ственны за электрические явления (Б.Франклин (1706-1790),
М. Фарад ей (1791-1867) и др.). А самый «главный по электри-
честву» Дж.Максвелл (1831-1879) даже создал теорию хаоти-
ческого движения частиц (максвелловское распределение моле-
кул по скоростям).
В 1895-1897 годах почти одновременно были открыты рент-
геновские лучи, радиоактивность и электрон. Термин «элект-
рон» (от греческого т|Хекгроу - янтарь) был предложен
Дж. Дж.Стони (1826-1911) в 1894 году как название фундамен-
тальной минимальной единицы электрического заряда в элект-
рохимии для обоснования законов электролиза, установленных
еще М.Фарадеем. Из законов электролиза была определена
величина этого заряда - 1,6 • 10-19 Кл. Можно считать, что для
электрона «вначале было слово».
В это время многие физики изучали электрические разряды
в газах и вызываемые ими свечения самого газа и стенок
83
разрядной трубки. Если в разрядной трубке было отверстие,
закрытое тонкой преградой, то светились и некоторые вещества
за пределами трубки. Все эти свечения получили название
«электролюминисценция». В 1897 году английский физик
Дж. Дж.Томсон (1856-1940) установил, что лучи, выходящие из
разрядной трубки и вызывающие свечение, это поток частиц,
имеющих минимальный электрический заряд. Так их и стали
называть, по Стони, - электронами. Томсон получал электроны
и не из разрядной трубки, а действуя на газы только что
открытым рентгеновским излучением. Он измерил (по отклоне-
нию в магнитном поле) массу этих частиц. Из-за недостаточной
точности опытов она сильно отличалась от современного значе-
ния, но все равно была крайне мала. Довольно скоро установи-
ли, что эта масса в 1837 раз меньше массы самого легкого атома
- атом водорода и равна 9,1 10-31 кг. Тем самым, «слово»
Стони было претворено в «дело».
В 1895 году немецкий физик В.Рентген (1845-1923) открыл
«свои» лучи. Сам он назвал их X-лучами. Но необычайная
популярность этого открытия, почти мгновенное их применение
в медицине обеспечили «народное» название лучей - рентгено-
вские.
Удивительным человеком был Рентген! Он не оформил
патент на свое открытие и не получил за него ни пфеннига, хотя
и понимал его значение для медицины. Ему было достаточно
научного признания его заслуг - он стал первым нобелевским
лауреатом по физике «за открытие лучей, названных впослед-
ствии в его честь». Какое резкое отличие от А.Нобеля! И тот и
другой фанаты дела, но Рентген - только научного дела, а
Нобель - также и «дела», которое эквивалентно слову «бизнес».
А умер Рентген от рака, который, по-видимому, развился в
результате облучения этими самыми лучами.
Следующим открытием тех лет стала радиоактивность. В
какой-то степени ее открытие было случайным. При обсуждении
доклада Рентгена об открытии Х-лучей великий французский
математик Анри Пуанкаре (1854-1912) высказал идею, что
всякий раз, когда есть люминесценция (неважно, чем она вызва-
на), нужно пытаться обнаруживать какие-нибудь неведомые
лучи. А чаще всего люминесценция вызывается обычным солнеч-
ным светом.
Присутствующий при этом сообщении французский физик
Антуан Анри Беккерель (1852-1908) решил проверить это
предположение. Ему попался под руку кристалл люминесциру-
ющего вещества KU (SO4)2, содержащего уран. Было известно,
84
что после достаточно длительного яркого солнечного освещения
эта уран-калиевая соль некоторое время люминесцирует - све-
тится таинственным светом. По мысли Пуанкаре, кристалл мог
излучать, кроме видимого света, и невидимые Х-лучи. Чтобы их
«поймать», Беккерель положил под кристалл завернутую в
черную бумагу фотопластинку, поскольку было известно, что
эти лучи, проходя сквозь бумагу, должны засветить эту пластин-
ку. Для изоляции от попадания на пластинку каких-нибудь
других лучей от постороннего источника кристалл с пластинкой
были помещены в свинцовую камеру. 24 февраля 1896 года
Беккерель начал опыт. Но, как назло, наступила пасмурная
погода. Каждый день в надежде на яркое солнце Беккерель
ставил новую пластинку. Их накопилось 6 штук. И вдруг на
седьмой день, 1 марта с самого утра засияло весеннее солнце, и
вечером Беккерель проявил все семь пластинок (6 «пасмурных»
пластинок он проявлял на всякий случай).
И что же? Оказалось, что на всех пластинках проявилась
совершенно одинаковая засветка по форме кристалла. Солнце да
и, по-видимому, люминесценция оказались ни при чем.
Первое марта 1896 года стало днем рождения ядерной физи-
ки. Беккерель сделал много других опытов с самыми разными
флюоресцирующими и фосфоресцирующими веществами (и
даже, как шутили его друзья, со светлячками). Оказалось, что
только уран и его соединения давали засветку, интенсивность
которой совершенно не зависела ни от освещения, ни от химичес-
кого состава урансодержащего вещества, ни от температуры, но
была пропорциональна количеству урана, содержащегося в
препарате.
23 ноября 1896 года Беккерель доложил об открытии «урано-
вых лучей». Вскоре у Беккереля появилась помощница - очень
толковая молодая полька Мария Склодовская (1867-1934). Она
родилась в Варшаве, в семье гимназического преподавателя
физики, другом которого был Д.И.Менделеев. Увидев девушку
за работой в химической лаборатории, Менделеев предсказал ей
великое будущее. Чтобы получить высшее образование, ей
нужны были деньги и поездка за границу (в Варшавский
университет женщин не принимали). Пять лет Мария прорабо-
тала гувернанткой, чтобы заработать деньги на учебу в Париже
своей сестре Брониславе. Став врачом, Бронислава вызвала
Марию в Париж, и теперь уже она была готова оплачивать учебу
Марии. В 1891 году Мария поступила на естественный факуль-
тет Парижского университета (Сорбонны) и через два (!) года
закончила его первой в своем выпуске. В 1894 году она познако-
85
милась с физиком Пьером Кюри (1859-1906) и вышла за него
замуж. Через год родилась дочь Ирен, будущий нобелевский
лауреат Ирен Жолио-Кюри (1897-1956).
С 1898 года Мария и Пьер работают вместе. Очарованные
открытием Беккереля, они увлекаются исследованием загадоч-
ных урановых лучей. Вскоре они убеждаются в том, что не
только уран, но и торий и его соединения испускают подобные
таинственные лучи. И вот интуитивно, сравнивая излучения
чистого урана и его солей, Мария Кюри выдвигает предположе-
ние, что в богатой урановой руде кроме урана содержатся какие-
то неизвестные и сильно излучающие («радиоактивные», как их
она назвала) элементы. Пьер Кюри откладывает свои собствен-
ные исследования по магнетизму, и они вдвоем за несколько лет
производят титаническую работу по извлечению из нескольких
тонн урановой руды 0,1 грамма нового элемента, названного ими
радием.
(Поэзия - та же добыча радия,
В грамм добыча - в год труды.
Изводишь единого слова ради
Тысячи тонн словесной руды.
В. Маяковский)
Вскоре были открыты следы еще одного элемента - полония,
названного так в честь родной страны Марии. Но только к 1910
году было получено 0,1 миллиграмма этого элемента.
В 1903 году Мария и Пьер Кюри стали нобелевскими
лауреатами по физике «за выдающиеся заслуги в совместных
исследованиях явлений радиации». Одновременно А.Беккерель
стал нобелевским лауреатом «за открытие явления спонтанной
радиоактивности». Между защитой Марией Кюри диссертации
и присуждением ей Нобелевской премии прошло всего полгода.
В этом выразился огромный интерес к открытию радиоактивно-
сти и признание заслуг тех, кто его открыл. В 1911 году Марии
Кюри была присуждена вторая Нобелевская премия - по химии
- «за открытие элементов радия и полония, выделение радия и
изучение природы и соединений этого замечательного элемен-
та».
К 1911 году стало ясно, что работы Кюри явились мощным
толчком к раскрытию строения атома. Еще в 1903 году Эрнест
Резерфорд(1871-1937) и Фредерик Содди (1877-1956) сформу-
лировали положение о возможности превращения одних атомов
в другие. Именно Содди принадлежат слова: «Атомная энергия
по всей вероятности обладает неизмеримо большей мощностью,
чем молекулярная энергия, и осознание этого факта должно
86
заставить нас рассматривать планету, на которой мы живем, как
склад взрывчатых веществ, обладающих невероятной взрывной
силой».
Представления о большой энергии атома вытекали из факта
почти постоянного выхода энергии из радиоактивного вещества,
«как будто бы закон сохранения энергии был отменен». Ведь
препараты, содержащие доли грамма радия, все время остава-
лись теплыми. И не случайно гениальный Эйнштейн закончил
свою знаменитую статью 1905 года о теории относительности
словами о том, что главный вывод этой теории, формулу
Е = тс2 , удастся проверить в опытах по радиоактивности солей
радия.
Новозеландец Эрнест Резерфорд на стажировке в Англии
работал с Дж.Дж.Томсоном и воспринял от него идею, что в
атоме есть электроны и положительно заряженная часть. Рабо-
тая затем в Монреале (Канада), он с сотрудниками показал, что
из атомов радиоактивных элементов появляются электроны, т.е.
Р-частицы, и двухзарядные ионы гелия, которые назвали а-
частицами. Кроме того, было зафиксировано и электромагнит-
ное излучение очень высокой частоты, т.е. у-излучение. Измере-
ния показали, что все три вида радиоактивного излучения
обладают энергиями, много большими, чем энергии, выделяю-
щиеся в химических превращениях. Поглощение этой энергии в
самом радиоактивном веществе и в окружающей среде (нагрева-
ние) и создавало иллюзию получения энергии «ниоткуда». В
радиоактивных процессах происходят также превращения (транс-
мутация) элементов.
Резерфорд понял, что, в отличие от химических превраще-
ний, в которых атомы соприкасаются своими внешними частями,
а сами остаются неизменными, явление радиоактивности связано
с перестройкой глубинной сущности атомов. Простейшим пред-
положением было, что атом имеет положительно заряженную
сердцевину, окруженную электронами. Резерфорд назвал эту
сердцевину ядром по аналогии с биологическим объектом «кле-
точное ядро», которое, в свою очередь, было взято из ботаники
(«ядро ореха» - nukleos). В 1908 году Э.Резерфорд был
удостоен Нобелевской премии, правда не по физике, а по химии,
«за проведение исследований в области распада элементов и
химии радиоактивных веществ».
Но его главные открытия были впереди. Работая с 1908 года
в Англии, Резерфорд поставил себе целью определить размер
атомного ядра. Идея его метода кажется очень простой. Но это
сегодня. А тогда это были уникальные эксперименты. Метод
87
заключался в бомбардировке атомов микроснарядиками - аль-
фа-частицами, выделяющимися из атомов радия. Их кинетичес-
кая энергия уже была известна. Она соответствовала гигантской
скорости в 10000 км/с. При такой скорости атомные электроны
не представляли помехи для альфа-частиц. И только атомное
ядро должно было их отклонять силами электрического отталки-
вания - ведь оно, как и альфа-частицы, заряжено положительно.
По углам отклонения можно было узнать размер отклоняющей
частицы. Но как определить эти углы?
Узкий пучок альфа-частиц бомбардировал тонкую металли-
ческую фольгу. Проходя сквозь нее, частицы рассеивались под
разными углами и попадали на экраны, где при каждом попада-
нии вспыхивал маленький огонек - результат взаимодействия
альфа-частицы с веществом экрана. Причем эти вспышки были
видны только в темноте. Координаты мест попадания давали
возможность определить углы отклонения альфа-частиц. Но для
оценки размера атомного ядра, отклоняющего альфа-частицы,
нужно было знать статистику - сколько альфа-частиц отклоня-
ется на тот или иной угол. Это была поистине титаническая -
однообразная и выматывающая работа. Резерфорд работал на-
равне со своими помощниками Г.Гейгером и Э.Марсденом.
Результат, который был получен после нескольких лет рабо-
ты по конструированию установки и обработке координат десят-
ков тысяч вспышек, был ошеломляющим. Размер атомного ядра
оказался в сто тысяч раз меньше атомного размера (который для
твердых тел легко оценивается по плотности, атомной массе и
числу Авогадро и составляет величину порядка 1О"10 м). Если
мысленно увеличить размеры атомов так, что расстояние между
их центрами будет 200 километров (например, как между
Москвой и Рязанью), то ядра атомов будут иметь размер всего
лишь один метр. А все остальное - пустое пространство, в
котором имеется несколько десятков электронов. Это несколько
напоминает Солнечную систему. Только, если соблюдать про-
порциональность, размер Солнца должен был бы быть в 10000
раз меньше реального. Но тем не менее резерфордовская модель
атома получила название планетарной модели.
После установления модели атома внимание физиков пере-
ключилось на разрешение загадки, как же должны двигаться
электроны, чтобы «не падать» на ядро. Сила тяготения обеспе-
чивает замкнутость планетных орбит, но не требует изменения
среднего расстояния планет от Солнца. (Еще античные матема-
тики сформулировали тезис, что Луна все время падает на
Землю, но никогда не упадет.) В отличие от сил тяготения
88
электрическое поле, управляющее движением электронов вокруг
ядра, требует перехода части энергии их движения в излучение,
а следовательно, и постепенного приближения к притягивающе-
му центру. (Точно так же энергия спутника Земли при его
попадании в более плотные слои атмосферы начинает перехо-
дить в тепловую энергию, радиус его орбиты постепенно умень-
шается, и спутник падает на Землю.) Резерфорд оценил время
падения электрона на ядро. Оно оказалось равным примерно
КГ11 с. Но атомы-то (нерадиоактивные) существуют сколь
угодно долго.
В 1913 году великий датский физик Нильс Бор (1885-1962)
разрешил эту загадку по-македонски решительно. Он постули-
ровал, что есть такие стационарные орбиты, двигаясь по кото-
рым электрон не излучает и, следовательно, не теряет энергии.
Бор даже рассчитал энергию этих электронов в атоме водорода,
впервые применив к частицам, имеющим массу, принцип кван-
тования - возможность иметь не любые, а только отдельные,
«избранные» значения механических величин. Теория прошла
экспериментальную проверку. Длины волн спектральных ли-
ний, излучаемых нагретым газом атомарного водорода (в элек-
трическом разряде), точно соответствовали значениям, рассчи-
тываемым по теории Бора. Резерфорд мог успокоиться и сосре-
доточиться на экспериментах по трансмутации химических эле-
ментов. А беспокойство физиков по поводу «избранности» орбит
электронов в атоме привело в 1923-1927 годах к созданию
квантовой механики.
Физики, изучавшие микромир, разделились. Большинство
начали применять квантовую механику в химии, в физике
твердого тела и многих других вопросах. Результаты этого
применения дали человечеству новые материалы, полупровод-
никовую электронику, компьютеры, возможность управления
космическими аппаратами, мобильные телефоны и Интернет. Но
было небольшое число энтузиастов, которые хотели понять, что
такое атомное ядро и почему бывают радиоактивные ядра.
Прежде всего это был Резерфорд, который без устали бомбарди-
ровал разные атомы альфа-частицами и ионами водорода. Он
уже много раз получал из одних химических элементов другие,
осуществив вековечную мечту алхимиков. Рождалась новая
отрасль физического знания о природе - ядерная физика.
Решающие открытия были сделаны в 1932-1934 годы. Вот
основные вехи этого «золотого трехлетия» ядерной физики.
1932 год: Джеймс Чэдвик (1891-1974) открывает, что в
составе ядра есть электрически нейтральные частицы - нейтро-
89
ны. Ядерная реакция, в которой они были открыты, это взаимо-
действие ядер бериллия с альфа-частицами:
9tdo । 4 _ 12/^ , 1
4DC + 2ОС — 6С + qTI .
Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904-1994) в России и Вернер
Гейзенберг (1901-1976) в Германии независимо друг от друга
создают протонно-нейтронную модель атомного ядра.
1933 год: открытие второго простейшего атомного ядра,
состоящего из одного протона и одного нейтрона, - ядра изотопа
водорода дейтерия.
1934 год: Энрико Ферми (1901-1954) в Италии создает
теорию бета-распада, а Георгий Гамов (1904-1968) в США -
теорию альфа-распада.
Во Франции дочь и зять Марии Склодовской-Кюри Ирен и
Фредерик Жолио-Кюри (1900-1958) подвергают многие атомы
бомбардировке альфа-частицами, протонами и нейтронами. В
этих ядерных реакциях рождались, как и у Резерфорда, новые
элементы, точнее изотопы известных элементов, которых в
природе очень мало из-за их короткого среднего времени жизни.
Такие изотопы радиоактивны - они испускают бета- и гамма-
частицы. Эти работы положили начало эре «меченых атомов»,
широко используемых с тех пор в биологических исследованиях,
медицине, в технике - там, где нужно проследить путь какого-
либо элемента. При замене распространенного в природе элемен-
та его радиоактивным изотопом химические свойства этого
элемента и молекул, в которые он входит, не изменяются, но зато
путь соединения, включающего этот элемент, становится «види-
мым» благодаря легко фиксируемому гамма-излучению. В 1935
году Ирен и Фредерику Жолио-Кюри присуждается Нобелевс-
кая премия по химии «за открытие искусственной радиоактивно-
сти и синтез новых радиоактивных элементов».
Особенно удобными для получения «меченых атомов» оказа-
лись нейтроны, имеющие из-за отсутствия электрического заря-
да большую вероятность проникнуть внутрь ядра и произвести
там перестройку. Внутри ядра нейтрон исчезает, а вместо него
получаются протон и электрон. Электрон в качестве бета-
частицы покидает ядро, которое является теперь уже ядром
нового элемента, так как у него стало на один протон больше, чем
было до захвата нейтрона. Этот новый элемент обычно радиоак-
тивен.
В 1934 году Ферми решает подвергнуть бомбардировке
нейтронами последний элемент периодической системы - уран,
для того чтобы получить несуществующие в природе трансура-
90
новые элементы (с порядковым номером большим 92). Ферми
предположил, что вероятность захвата ядром урана нейтрона
возрастет, если нейтрон будет не очень быстрым. А те нейтроны,
которые получаются в реакции бериллия с альфа-частицами,
имеют большую кинетическую энергию. Их нужно затормозить,
заставив многократно сталкиваться с легкими ядрами (напри-
мер, углерода), которые их не будут поглощать, а будут только
замедлять. Такие медленные нейтроны часто называют тепловы-
ми, потому что их кинетические энергии того же порядка, что и
средняя кинетическая энергия движения частиц вещества при
обычной температуре.
Ферми исследовал спектры получающихся новых элементов,
но не смог их объяснить. Эти спектры совершенно не соответ-
ствовали тем, которые должны были наблюдаться для элементов
конца периодической системы. Обнаруживались лишь следы
спектра нового, 93-го элемента. Но Ферми не смог его надежно
идентифицировать. Зато явственно прослеживались спектры
известных элементов середины периодической системы элемен-
тов. Неужели с каким-нибудь трансурановым элементом про-
изошло так много альфа-распадов, чтобы так сильно передви-
нуться по периодической системе? Легко подсчитать, что для
этого должно произойти не менее 23 альфа-превращений. Но
никаких альфа-частиц в этих опытах не наблюдалось. Наоборот,
было обнаружено заметное бета-излучение. Объяснение этих
загадочных фактов пришло позже, и было сделано не Ферми.
Тем не менее, Ферми в 1938 году стал нобелевским лауреатом «за
открытие искусственной радиоактивности, вызванной медлен-
ными нейтронами».
Чтобы идентифицировать полученные в опытах Ферми эле-
менты, нужно было выполнить химические анализы. И в 1938-
39 годах немецкие химики Отто Ган (1879-1968) и Фриц
Штрассман (1902-1980) показали, что в этих экспериментах
получаются, в частности, такие элементы, как лантан (№57) и
барий (№56). Это означало, что ядра урана просто раскалыва-
лись на две части. Сразу же, по аналогии с биологическим
термином «клеточное деление», процесс был назван «делением
ядра урана». Отто Ган в 1944 получил Нобелевскую премию так
же, как и Резерфорд, не по физике, а по химии - «за открытие
деления ядра урана нейтронами».
Австрийский физик-теоретик Лизе Мейтнер (1878-1968),
будучи еврейкой по национальности, в это время была вынужде-
на переехать из Австрии в Стокгольм, а потом в Лондон. По-
видимому, она была первым физиком, понимавшим все огромное
91
значение открытия реакции деления ядра. 16 января 1939 года
она опубликовала свои рассуждения о возможности реакции
деления и о выделяющейся при этом очень большой энергии в
научном журнале «Нейчур» («Природа»). Нильсу Бору Мейт-
нер все объяснила при личной встрече на очередной международ-
ной конференции по физике в США летом 1939 года.
Выделение энергии в реакции деления действительно было
очень большим - в десятки раз больше, чем, например, при
альфа-распаде. На первый взгляд, это казалось чисто научным
вопросом. Ведь во всех радиоактивных превращениях выделяет-
ся энергия и происходит нагрев вещества. Но все радиоактивные
превращения являются вероятностными процессами, и ускорить
их принципиально невозможно. И все природные радиоактив-
ные превращения маловероятны - радиоактивные элементы
имеют большой период полураспада, в противном случае их
давно бы уже не было. Поэтому удельная мощность радиоактив-
ных превращений (энергия, выделяющаяся в килограмме веще-
ства в секунду) невелика. Например, для радия она составляет
несколько ватт на килограмм. А для такого практически важного
способа получения энергии, как горение, удельная мощность
равна сотням киловатт на килограмм. Для взрыва же она
характеризуется величинами порядка 109 Вт/кг.
Поскольку деление урана вызывается нейтронами, которые
получатся с помощью альфа-частиц, а они, в свою очередь,
являются продуктами радиоактивного распада, то мощность
процесса деления не могла, казалось, иметь никакого техничес-
кого значения. Но в том же 1939 году было теоретически
предсказано и экспериментально подтверждено, что при деле-
нии ядер урана обязательным должно быть появление, кроме
осколков деления, нескольких нейтронов. Эти работы были
сделаны в США и во Франции Л.Сциллардом (1898-1964),
Э.Ферми, Ф.Жолио-Кюри, а в СССР - Г.Н.Флеровым ( 1913
- 1990) и др.
Стало ясно, что процесс деления ядер урана может иметь
лавинный, цепной характер, аналогичный цепным химическим
реакциям горения и взрыва. Но выделение энергии при этом
будет во много раз большим, чем в химических реакциях.
Становится возможным создание страшного оружия - атомной
бомбы.
(Любопытно, что на протяжении почти всего 1939 года в
газете «Пионерская правда» из номера в номер публиковался
научно-фантастический роман писателя Александра Казанцева
«Пылающий остров», в котором описывался взрыв атомной
92
бомбы, правда не урановой, а некой гипотетической. Неслучайно
будущие «ядерщики» - студенты Физтеха - в 1950 году органи-
зовали встречу с этим писателем.)
Качественное описание процесса
деления ядра
Прежде чем оценить энергию, выделяющуюся в
процессе деления ядра урана (и некоторых других тяжелых
ядер), представим этот процесс, используя так называемую
капельную модель ядра, которую предложили в 1936 году Нильс
Бор и независимо от него советский физик Яков Ильич Френ-
кель (1894-1952).
Согласно этой модели, атомное ядро ведет себя подобно капле
несжимаемой заряженной жидкости. Одним из обоснований этой
модели является приблизительно одинаковое значение плотнос-
ти ядерного вещества у всех атомных ядер. Для определения
плотности нужно оценить размер ядра. Впервые это было
сделано еще в опытах Резерфорда по рассеянию альфа-частиц на
ядрах. Изучая рассеяние других элементарных частиц и легких
ионов, была получена эмпирическая формула для радиуса ядра:
7? = 7^ А1/3 - гДе А - число нуклонов в ядре, a Rq - эмпирический
коэффициент, равный (1,35 ± 0,15) • 10-15 м. Считая ядро одно-
родным шаром, для плотности ядерного вещества имеем р = m/V ,
т = т$А , V = (4/3) xR3 , т$ - масса нуклона, примерно равная
1,67-10"27 кг (в этом приближенном расчете массы протона и
нейтрона считаются одинаковыми). Отсюда и следует, что плот-
ность для всех атомных ядер одинакова и составляет
Зто/iinR^)»1017 кг/м3. Такова, по-видимому, плотность у
вещества нейтронных звезд.
В капельной модели ядра достаточно принять, что между
нуклонами имеют место два вида взаимодействий - ядерные
силы притяжения и электрические силы отталкивания. Первые
действуют между всеми нуклонами, независимо от наличия или
отсутствия у них электрического заряда. Электрические же силы
действуют только между протонами. Очевидно, что роль ядер-
ных сил более значительна - ведь ядро существует как целое.
Если считать два протона в ядре соприкасающимися шарами, то
ядерные силы притяжения по величине более чем в сто раз
превосходят электрические силы отталкивания. Тем не менее,
вообще пренебрегать электрическими силами отталкивания нельзя.
Ядерные силы («сильные взаимодействия») - короткодей-
ствующие. Этим они похожи на силы взаимодействия между
93
нейтральными атомами или молекулами. Атомы и молекулы
представляют собой системы положительных и отрицательных
зарядов, в первом приближении так называемые диполи. Между
системами зарядов действуют силы притяжения, сильно убыва-
ющие с расстоянием, т.е. короткодействующие силы. Когда
расстояние между центрами нуклонов превышает 2 10-15 м,
ядерные силы резко прекращают свое действие. И если эти
нуклоны являются протонами, то между ними действуют уже
только электрические силы отталкивания.
Отсюда вытекает важное различие между ядерными и элек-
трическими силами в ядре. Ядерное притяжение действует на
нуклон только со стороны его ближайших соседей. При так
называемой плотной упаковке шаров это 12 частиц. А электри-
ческие силы отталкивания действуют на протон со стороны всех
протонов ядра, а не только соседних. Поэтому чем больше в ядре
протонов (чем больше номер элемента в периодической системе),
тем сильнее проявляется роль сил отталкивания между ними.
Для поддержания устойчивого состояния ядра соотношение
числа протонов и нейтронов должно все больше увеличиваться в
пользу последних. Если в начале периодической системы число
нейтронов для многих ядер равно числу протонов, то для
середины периодической системы отношение числа нейтронов к
числу протонов равно 1,3-1,4, а для ее конца оно уже прибли-
жается к 1,6. Превышение этого отношения по сравнению с
приведенными величинами также приводит к неустойчивости
атомных ядер, что уже не так легко объясняется.
Различие этого отношения для конца и середины периодичес-
кой системы особенно сильно проявляется в реакции деления
ядра урана (или другого тяжелого ядра). При распаде ядра на
две части новые ядра принадлежат элементам середины периоди-
ческой системы. А ведь соотношение числа протонов и нейтронов
у них осталось прежним, урановым. Поэтому ядра-осколки
сильно перегружены нейтронами, и часть нейтронов просто не
помещается в них - это так называемые мгновенные осколки
деления. Перегруженные нейтронами ядра-осколки испытывают
превращения. Часть избыточных нейтронов могут просто выле-
теть из них (запаздывающие нейтроны деления). Другая же
часть превращается в протоны с испусканием электронов. Ядра
испытывают каскад бета-распадов, пока среднее время жизни
образующихся ядер не станет достаточно большим. Но все равно
они остаются бета-радиоактивными. По этой причине реакция
деления всегда сопровождается появлением большого количе-
ства бета-частиц (электронов) различных энергий, что и было
94
замечено Э.Ферми в его самых первых экспериментах по облу-
чению урана нейтронами.
Второе следствие короткодействия ядерных сил - это поверх-
ностный эффект. Как и в капле жидкости, на нуклоны, находя-
щиеся внутри ядра, силы притяжения действуют равномерно со
всех сторон. Но для поверхностных нуклонов число соседей
меньше (в модели плотной упаковки шаров - на три соседа).
Поэтому у ядра-капли, так же, как и у капли жидкости,
возникают избыточные силы притяжения, направленые внутрь
капли и стремящиеся уменьшить ее поверхность. Минимальная
поверхность при заданном объеме - это сфера.
В капельной ядерной модели попавший в ядро нейтрон
(притянутый ядерными силами, когда он соприкасается с ядром)
нарушает установившийся порядок в ядре. Это может привести
к отклонению формы ядра от шара (рис. 18). Такой процесс
Рис 18 Последовательные стадии деления ядра в капельной модели
может происходить и самопроизвольно, без попадания в ядро
нейтрона, а за счет флуктуаций (отклонений) формы ядра от
равновесного сферического состояния. Но такое самопроизволь-
ное деление ядра урана имеет очень малую вероятность. В
состоянии б (см. рис. 18) могут начать действовать электрические
силы отталкивания между протонами, которые теперь сконцен-
трировались в удаленных частях ядра. Состояние в соответству-
ет появлению перемычки, которая содержит, возможно, уже
только нейтроны, состояние г это разрыв ядра (деление) с
появлением вторичных нейтронов и отталкиванием друг от друга
осколков - продуктов деления.
Эта схема, конечно, очень грубо объясняет механизм деле-
ния. Например, она не может объяснить, почему продукты
деления никогда не бывают точными половинками ядра урана
(ядрами 46-го элемента - палладия). Отношение масс осколков
различно в разных актах деления и имеет максимальное значе-
ние, примерно равное 1,5. Это соответствует парам осколков
криптон - барий, бром - лантан, ксенон - стронций, селен -
церий, йод - иттрий. Радиоактивные изотопы именно этих
элементов и представляют собой, в основном, продукты делений
95
ядер урана. Объяснить это можно, привлекая другую модель
ядра - оболочечную, в которой нуклоны в ядре группируются
как бы по оболочкам (аналогично электронным оболочкам
атомов). И оболочки могут целиком переходить в один из двух
осколков, что и создает асимметрию деления.
В атомном ядре определенную роль играют и еще одни
взаимодействия - так называемые слабые. Именно они опреде-
ляют, в каком состоянии находится нуклон - нейтронном или
протонном.
В современной ядерной физике объяснение ядерных процес-
сов гораздо сложнее. Нуклоны рассматриваются уже не как
элементарные частицы, а как объединения более фундаменталь-
ных частиц - кварков, стянутых вместе квантовым «клеем», т.е.
так называемыми глюонами, квантами сильных взаимодействий.
Парадоксальное свойство кварков - они не могут существовать
поодиночке. Нуклоны представляют собой неразделимую ком-
бинацию трех кварков. Удачное название этого свойства кварков
- confinement, в переводе - тюремное заключение, и я бы
добавил - пожизненное, без надежды на помилование. Именно
с этим свойством кварков связано короткодействие ядерных сил.
Энергия реакции деления тяжелых ядер
Однако для оценки энергии, которая выделяется в
реакции деления ядра урана, вполне достаточно простой капель-
ной модели ядра. Можно было предположить, что основная доля
освобождающейся энергии - это кинетическая энергия осколков.
Так и оказалось. Измерения показали, что осколки забирают с
собою 83% выделяющейся энергии. Силами, которые обеспечи-
вают движение осколков, являются электрические силы. Других
сил отталкивания в ядре нет. Поэтому простейший способ оценки
энергии реакции деления - это оценка потенциальной энергии
осколков в еще не распавшемся, но близком к распаду ядре
(состояние в на рисунке 18). При этом расстояние между
намечающимися центрами шаров-осколков несколько больше
радиуса ядра урана (0,8 10~14 м). Примем это расстояние
равным 10" 4 м. Потенциальная энергия кулоновского взаимо-
действия двух шаров с зарядами zt и z2 , центры которых
находятся на расстоянии г, определяется выражением
Еп = kz}z2/r , где k - электрический коэффициент, равный
9 109 (в единицах СИ). Не внесет большой ошибки допущение
о равенстве зарядов и масс осколков. Тогда для готовой «к
освобождению» энергии, заключенной в одном атоме урана,
получим величину 5-Ю"11 Дж ( или 300 МэВ). В килограмме
96
урана содержится 6 • 1026/238 атомов. Следовательно, при деле-
нии всех ядер в килограмме урана освобождается энергия
3,1 1013 Дж.
А ведь освобождение этой энергии может носить взрывной
характер, если реакция деления примет цепной, лавинный
характер. Поэтому эту энергию сравнивают с типичной взрыв-
ной энергетической характеристикой - энергией взрыва одного
килограмма тротила (4,2 • 10z Дж). Получается, что энергия
реакции деления ядер, содержащихся в килограмме урана,
эквивалентна 7,1 • 106 кг тротила, или, как привыкли измерять
взрывную ядерную энергию, 7,1 килотонны тротила. Это огром-
ная величина по сравнению с удельной энергией экзотермичес-
ких химических реакций.
Есть другой, более точный, подход к оценке энергии реакции
деления тяжелых ядер. В этом способе учитываются все виды
взаимодействия между ядерными нуклонами, а не только элек-
трические силы отталкивания протонов. Рассмотрим кратко этот
способ.
Абсолютную величину суммарной механической энергии всех
частиц, связанных силами взаимодействия в общий ансамбль,
называют энергией связи. Очевидно, что разность энергий связи
продуктов реакции и начального ядра и составляет кинетичес-
кую энергию продуктов и энергию других частиц, появляющих-
ся в этом процессе. А для определения энергий связи атомных
ядер можно использовать знаменитое соотношение между масса-
ми и энергиями.
В 1905 году Альбертом Эйнштейном (1879-1955) было уста-
новлено, что существует особый вид энергии - «энергия покоя»,
которую необходимо учитывать в законах сохранения энергии.
Его вторая статья по теории относительности имеет название
«Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?» Она
заканчивается словами: «Масса тела есть мера содержащейся в
нем энергии; если энергия изменяется на величину L, то масса
меняется соответственно на величину ь/с2 , где с - скорость
света в вакууме... Не исключена возможность того, что теорию
удастся проверить для веществ, энергия которых меняется в
большой степени (например, для солей радия)». Слова «в
большой степени» означают в большей по сравнению с известны-
ми энергетическими процессами (химические реакции, излуче-
ние и.т.п.). В современных обозначениях эта формула может
быть записана в виде АЕ = Ате2.
Почему же в химических процессах не наблюдалось измене-
ния массы и даже был сформулирован закон постоянства коли-
97
чества вещества? Простая оценка показывает, что в химических
процессах (например, горении, взрыве) при удельной энергии
реакции 107 Дж/кг изменение массы составляет 1О~10 кг , что
принципиально недоступно измерению на самых точных весах.
Эйнштейн предлагал проверить свою формулу взаимосвязи
массы и энергии на примере солей радия, т.е. в только что
открытых тогда явлениях радиоактивности. В радиоактивном
распаде радия и продуктов его превращения за год в 1 кг
выделяется энергия порядка 109 Дж . Масса одного килограм-
ма радия при этом должна уменьшится на величину порядка
10”8 кг. А это - уже на грани точности самых лучших современ-
ных аналитических весов. Но Эйнштейн в 1905 году не мог
предполагать существование процессов с еще большим выделе-
нием ядерной энергии.
А в 1935-38 годы, когда была открыта реакция деления ядра
урана, массы многих атомных ядер были определены с большой
точностью. И для определения энергии связи ядер стало возмож-
ным использовать разность энергий покоя ядра и суммарной
энергии покоя нуклонов, составляющих ядро:
•^связи ~' А^покоя — АТПС — — ^ЯДра ) С .
Поскольку в экспериментах по отклонению в магнитном поле
определялась не масса ядер, а масса атомов, которые в соответ-
ствии с общепринятой терминологией называют нуклидами,
выражение для энергии связи ядра приобретает вид
^связи — — ~ ^нуклида ,
где Z - число протонов в ядре, А - число нуклонов, тн - масса
атома водорода, тп - масса нейтрона.
Мерой прочности атомных ядер является не сама энергия
связи, а ее отношение к числу нуклонов в ядре, т.е. энергия
связи, приходящаяся на один нуклон, или так называемая
удельная энергия связи. Что же дали измерения масс атомов для
этой величины? На рисунке 19 представлен общий характер
зависимости удельной энергии связи от числа нуклонов в ядре А.
Экспериментальные данные для этого графика представляют
набор точек (ведь А - целое число), причем для одного и того же
А у ядер разных химических элементов (такие элементы называ-
ют изобарами) удельная энергия связи может заметно отличать-
ся. Кривая на графике - результат усреднения. Особенно велик
разброс точек около средней кривой для элементов начала
периодической системы (А < 12). Так, для трития (изотопа
водорода 3Н ) удельная энергия связи составляет 2,8 МэВ на
98
Рис.19. Зависимость удельной энергии связи атомных ядер от числа
нуклонов в ядре
один нуклон, для изотопа гелия 3Не - 2,4, для изотопа лития
7Li - 5,6 , для изотопа 7Be - 5,4 и т.д. Для А >12 разброс точек
около средней кривой уменьшается. С ростом числа нуклонов в
ядре удельная энергия связи несколько возрастает до значения
8,8 МэВ на нуклон при А = 75, а потом плавно уменьшается до
величины 7,6 МэВ на нуклон к концу периодической системы
(А = 240).
Такой характер этой кривой соответствует представлениям о
характере внутриядерных взаимодействий и капельной модели
ядра. Действительно, следствием короткодействия ядерных сил
должна быть (для А >12) прямая пропорциональность удельной
энергии связи числу нуклонов в ядре, или, что то же самое,
независимость удельной энергии связи от этого числа. По совре-
менным данным она должна быть равна 15,75 МэВ на нуклон.
Почему же она все-таки не совсем постоянна и имеет несколько
меньшую величину?
Во-первых, сказывается ненасыщенность ядерных сил для
нуклонов, находящихся на поверхности ядра. Следствием этого
является уменьшение энергии ядерных сил на величину, пропор-
циональную площади поверхности ядра. Если считать ядро
шаром, то площадь его поверхности пропорциональна квадрату
радиуса, а радиус пропорционален кубическому корню из числа
нуклонов. Таким образом, уменьшение энергии ядерных сил
99
пропорционально А2/3 , а уменьшение удельной энергии пропор-
ционально А-1/3 . Конечно, такое упрощенное представление
справедливо только для достаточно большого значения А, а при
малых А удельная энергия связи значительно меньше.
Во-вторых, энергию связи уменьшает действие электричес-
ких сил отталкивания между протонами. Это уменьшение можно
оценить как величину потенциальной энергии электрического
взаимодействия, считая его кулоновским. Для Z протонов оно
прямо пропорционально Z2 и обратно пропорционально радиу-
су ядра. Выше отмечалось, что отношение числа нейтронов в
ядрах к числу протонов не сильно отличается от 1,5, откуда
следует, что число протонов примерно равно 0,4 от общего числа
нуклонов в ядре. Учитывая, что радиус ядра пропорционален
кубическому корню из числа нуклонов, можно оценить влияние
электрических сил как уменьшение энергии связи на величину,
пропорциональную А5^3 . Следовательно, уменьшение удельной
энергии связи будет характеризоваться величиной, пропорцио-
нальной А2/3 .
В результате на основании этих соображений для величины
удельной энергии связи для А >12 можно написать
^связиуд =а-рЛ~|/3-уЛ2/3.
Второе слагаемое (поверхностный эффект) при увеличении А
действует все слабее и слабее, тогда как третье слагаемое
(действие электрического отталкивания), наоборот, с увеличени-
ем А сказывается все сильнее и сильнее. При некотором А
удельная энергия связи должна иметь максимум. Он действи-
тельно имеет место для ядер середины периодической системы.
Впервые эта формула (с добавкой еще двух слагаемых) была
выведена немецким физиком и астрофизиком Карлом Фридри-
хом фон Вейцзекером в 1935 году и имеет название «полуэмпи-
рическая формула Вейцзекера», поскольку коэффициенты в
формуле были им найдены на основе экспериментальных дан-
ных об измерениях масс атомов. (Впоследствии Вейцзекер
возглавлял немецкий «атомный проект» по созданию ядерного
оружия , но, по мнению многих физиков, осторожно и успешно
тормозил его осуществление.)
Добавочные слагаемые в этой формуле не так просто объяс-
няются, как приведенные три. Первое из них определяется так
называемой «энергией симметрии», связанной с соотношением
чисел протонов и нейтронов в ядре и, в конечном счете, с
различием кваркового состава протона и нейтрона, приводящего
не только к наличию или отсутствию электрического заряда, но
100
и к различиям, проявляющимся в слабых взаимодействиях
между нуклонами. Второе добавочное слагаемое связано с вли-
янием спина нуклонов на их энергию взаимодействия. Для
одного и того же А ядро наименее стабильно (т.е. радиоактивно),
если числа протонов и нейтронов - нечетные (имеется и протон
и нейтрон с неспаренным спином), а наиболее устойчиво, если
четными являются и число протонов и число нейтронов.
Есть эффекты, которые вообще не учитываются формулой
Вейцзекера. К ним относится, например, особая устойчивость
ядер, содержащих «магические» числа протонов и нейтронов,
соответствующие замкнутым оболочкам нуклонов (оболочечная
модель ядра).
Как же с помощью данных об удельной энергии связи оценить
энергию, выделяющуюся в экзотермических ядерных реакциях?
Рассмотрим, например, одну из четырех цепочек радиоактив-
ного распада, в которой первичным элементом будет наиболее
распространенный изотоп урана - уран-238. Испытав последо-
вательно альфа-распад, затем два бета-распада, потом пять
альфа-распадов и т.д., а всего восемь альфа-распадов и шесть
бета-распадов, он в конце концов превращается в устойчивый
изотоп свинца - свинец-206. При каждом альфа-распаде новое
(«дочернее») ядро имеет число нуклонов, на четыре меньшее,
чем было у исходного, и несколько большую удельную энергию
связи. При бета-распадах число А не меняется, но удельная
энергия связи также увеличивается. На всем пути превращения
урана в свинец число А уменьшается на 32 единицы, а удельная
энергия связи увеличивается на 0,22 МэВ на нуклон, в среднем
повышаясь в каждом из радиоактивных распадов на 0,016 МэВ
на нуклон, или, в расчете на ядро, на 3,6 Мэв. И действительно,
кинетическая энергия альфа- или бета-частицы, выделяющейся
при распаде, имеет в среднем величину такого порядка. Эта
энергия много больше выделяющейся в расчете на один атом
энергии экзотермических химических реакций (например, горе-
ния или взрыва).
Но ведь радиоактивный распад - это очень медленный
процесс по сравнению с цепными химическими реакциями.
Очевидно, что самый медленный распад это распад родоначаль-
ника радиоактивного ряда превращений - урана-238. Для него
среднее время жизни составляет 6,5 миллиарда лет. Поэтому все
другие члены ряда присутствуют в таком препарате в очень
незначительных количествах и общей кинетической энергии всех
распадов хватает лишь на небольшой разогрев препарата.
Совсем другая картина имеет место в случае реакции деле-
101
ния. Из графика на рисунке 19 следует, что при делении
одного ядра урана (для грубой оценки можно принять, что
ядро урана делится на две одинаковые части) выделяется
(8,5 - 7,6) МэВ - 238 = 214 МэВ энергии, представляющей, в ос-
новном (более чем на 80%), кинетическую энергию осколков
деления. И если достаточно быстро разделятся все ядра одного
килограмма урана, то энергия, выделившаяся при деления
ядер, будет эквивалентна взрыву 5,1 килотонны тротила. В
приближенном расчете, проведенном выше на основе учета
только электрических взаимодействий, была получена несколь-
ко большая величина - 7,1 килотонны.
Начало ядерной эры
В предыдущих разделах уже упоминался тот факт,
что процесс деления тяжелых ядер обязательно связан с выделе-
нием нескольких нейтронов, которые провоцируют деление
других ядер, тем самым создавая возможность цепного (взрыв-
ного) механизма этой реакции, в которой кроме величины
энергии существенную роль будет играть быстрота ее выделе-
ния, т.е. мощность.
Не все физики так считали. Ведь в природе ничего подобного
с ураном не происходит, хотя начало цепного механизма могло
бы быть обеспечено самопроизвольным делением урана или теми
нейтронами, которые всегда имеют место в атмосфере из-за
воздействия космического излучения. Например, Нильс Бор
полагал, что трудности на пути создания атомной бомбы будут
технически непреодолимы. Это мнение разделяли и советские
физики Юлий Борисович Харитон и Яков Борисович Зельдович,
которые в 1939 году опубликовали работу с расчетами цепного
механизма реакции деления, из которой следовало, что этот
механизм не работает в природе из-за конкурентного явления
сильного поглощения нейтронов ядрами урана без последующе-
го деления, а также из-за вылета нейтронов за пределы зоны
реакции. (Тем не менее, именно эти физики через несколько лет
стали главными создателями первых советских атомных бомб.)
В США в 1939 году сосредоточилась группа физиков, эмиг-
рировавших из Европы перед началом второй мировой войны, -
Энрико Ферми, Юджин Вигнер, Лео Сциллард, Эдвард Теллер
и др. Все они занимались проблемами ядерной физики, и в том
числе делением урана, и хорошо понимали, какая угроза навис-
нет над миром, если германские физики сумеют «приручить»
ядерную энергию и фашизм использует ее в военных целях. Они
пытались привлечь интерес правительственных кругов США к
102
выделению средств для разработки методов запуска ядерной
цепной реакции и управления ею. Прежде всего нужно было
закупить достаточное количество урана, который тогда добывал-
ся только в Чехословакии и в некоторых европейских колониях
в Африке и применялся как краситель в стекольной промышлен-
ности и усилитель в фотографическом деле.
После нескольких безуспешных попыток физики поняли,
что единственным ученым, кто мог бы убедить далеких от науки
руководителей страны в необходимости финансирования этих
работ, был великий Альберт Эйнштейн. С большим трудом
преодолев пацифизм ученого, удалось уговорить его написать
президенту Франклину Рузвельту письмо о необходимости раз-
работки нового вида оружия. Сохранилось устное предание,
что решающую роль в успехе этого обращения сыграли наход-
чивость помощника президента Гопкинса и страсть Рузвельта
коллекционировать гравюры с изображениями первых парохо-
дов. Указывая на гравюру первого английского парохода (на-
чала XIX века), Гопкинс напомнил Рузвельту, что когда пыта-
лись уговорить Наполеона построить пароходы для десанта в
Англию, он не внял уговорам, десант не состоялся и Наполеон
вверг всю Европу в пучину войны. Это подействовало на
Рузвельта, и необходимые средства (десять тысяч долларов)
были наконец выделены. Но уже разразилась война, были
оккупированы многие европейские страны, и официально ку-
пить уран было уже нельзя. Только в сентябре 1940 года через
подставных лиц по подложным документам удалось закупить у
бельгийских промышленников необходимое количество урана
(Германия прозевала эту покупку). Ав 1941 году, когда немец-
кие войска уже стояли под Москвой, ученым удалось убедить
американское правительство начать крупномасштабные иссле-
дования для создания ядерного оружия («Манхэттенский про-
ект»). Если первые затраты 1939 года составляли всего лишь
10000 долларов, то за 1941-1945 годы затраты по этому проек-
ту составили два миллиарда долларов - огромная сумма по тем
временам.
Любопытно, что постановление о развертывании работ было
подписано Рузвельтом 6 декабря 1941 года - в день начала
контрнаступления советских войск под Москвой и накануне
коварного нападения Японии на военно-морскую тихоокеанскую
базу США Пёрл-Харбор и вступления США во вторую мировую
войну.
К этому времени стало ясно, что на пути создания ядерного
оружия предстоит преодолеть огромные технологические зат-
103
руднения. ( Это оружие называли тогда «атомной бомбой». Да
и сейчас можно иной раз услышать или прочитать этот непра-
вильный термин. Ведь атомная энергия - это энергия перестрой-
ки электронных оболочек атомов, т.е. энергия химических, а не
ядерных реакций.)
Трудностей было несколько. Прежде всего необходимо было
очистить природный уран от примесей элементов, ядра которых
жадно поглощают нейтроны, не давая им возможности совер-
шать процесс деления урановых ядер. Но и в очень чистом
природном уране ( с чистотой 99,99999% ) реакция деления идет
слабо. Гораздо более активно идет реакция поглощения ураном
нейтронов с образованием изотопа урана-239. Именно это в 1939
году Нильс Бор считал главной причиной нереальности осуще-
ствления цепной реакции деления урана. Правда сегодня ученые
считают, что в Габоне (Африка), где сейчас находится урановый
рудник Окло, два миллиарда лет назад слабо «тлела» реакция
деления и выделялось тепло - по некоторым геологическим
причинам концентрация легко делящегося изотопа 235 U была
выше, чем сейчас. В настоящее время примесь этого изотопа в
природном уране составляет 0,7%, или один атом 235U на 993
атома 238 U .
Для того чтобы значительно повысить шансы возникновения
цепной ядерной реакции, нужно получить уран с большим
содержанием делящегося изотопа. Это очень трудно осуществить
в крупных масштабах. А в конце 30-х годов прошлого века очень
многие ученые считали, что это невозможно. Ведь методы этого
разделения не могут быть химическими - эти свойства изотопов
урана совершенно одинаковы. «Играть» можно только на малом
(на 1,3%) различии масс этих изотопов.
Американские физики оказались оптимистами. Они повери-
ли в силу американской промышленности с ее развитыми техно-
логиями. Был использован метод пропускания газообразного
соединения урана UF6 сквозь пористые перегородки (газовая
диффузия). В результате однократного пропускания можно
было получить газ, содержащий чуть-чуть большую концентра-
цию более легкого изотопа 235U (на 0,1%). Поэтому для
получения достаточно чистого 235 U процесс диффузии нужно
было повторять сотни раз. Такой завод представляет собой
многокилометровые линии одинаковых аппаратов, каждый из
которых достаточно сложен. Впоследствии были разработаны и
осуществлены и другие методы разделения изотопов (см. «Квант»
№2, 3 за 2008 г.) В СССР заводы по разделению изотопов
были созданы в послевоенные годы в рекордно короткие сроки.
104
Россия и сейчас держит мировое первенство по разделению
изотопов урана методом высокоскоростного центрифугирова-
ния, который является наиболее эффективным с экономической
точки зрения.
Ядерная и термоядерная эра
По мере развития работ по очищению урана и
разделению его изотопов стало понятно, что даже в идеальных
условиях ядерная реакция деления не станет цепной в ограни-
ченном объеме урана. Даже в чистом 235U нейтроны гораздо
чаще просто отражаются от ядра, чем поглощаются им, провоци-
руя деление. Отражающиеся нейтроны могут вылетать за преде-
лы активной зоны реакции, и тогда эти нейтроны потеряны. Но
если активная зона будет достаточно большой, из нее будет
вылетать относительно небольшое количество нейтронов и ядер-
ная реакция начнет развиваться.
Существует критический минимальный размер активной зоны
(и, соответственно, критическая минимальная масса делящегося
изотопа). Этот размер зависит от изотопного состава активной
зоны. Чем больше в изотопной смеси 23dU , тем меньше критичес-
кий размер устройства, которое стали называть ядерным котлом
или реактором. В 1942 году в США был построен первый в мире
ядерный реактор, в котором содержание изотопа 235U составля-
ло несколько процентов. Активная зона при этом была достаточ-
но велика - использовалось 52 тонны урана.
Для поддерживания постоянного во времени количества
делящихся ядер (сдерживания цепной реакции) в реакторах
используются стержни из веществ, сильно поглощающих нейт-
роны (кадмий, бор). Выдвигая или вдвигая стержни в зону
реакции, можно добиться стационарности процесса. Для увели-
чения вероятности деления используется вещество, замедляю-
щее нейтроны (без поглощения), - углерод (графит) или тяже-
лая вода.
Вы заметили, конечно, что это - описание ядерной электро-
станции. Ведь энергия, выделяющаяся в процессе деления в виде
кинетической энергии продуктов деления, нагревает всю окру-
жающую среду. Отбор энергии производится теплоносителем
(водой или жидкими металлами), который за пределами актив-
ной зоны реактора отдает ее в конечном счете генераторам
электрического тока.
Сегодня в мире работает около 550 ядерных реакторов на
атомных электростанциях и свыше 300 исследовательских реак-
торов в научных центрах (в основном, для получения мощных
105
потоков нейтронов). Доля ядерной энергии в общем энергетичес-
ком балансе сегодня составляет около 15%, но в отдельных
странах она значительно выше. Во Франции это 80% , в Бельгии
- 66%, в Южной Корее - 53%, в Тайване - 50%. В России в 2009
году эта доля составляла 12%, но поставлена задача - довести ее
к 2020 году до 20%.
Пуск первого в мире ядерного реактора произошел 2 декабря
1942 года под трибунами футбольного стадиона в Чикаго под
руководством Энрико Ферми. В 15 часов 45 минут по среднеаме-
риканскому времени кадмиевые поглотительные стержни были
выдвинуты из урано-графитового котла на небольшое расстоя-
ние, достаточное для установления самоподдерживающейся ста-
ционарной реакции деления. Этот день, эта минута были нача-
лом «атомного века». Вашингтону (правительству США) эту
новость сообщили шифрованной телеграммой: «Итальянский
мореплаватель добрался до Нового Света» - имелся в виду
Энрико Ферми, итальянец по национальности.
В СССР первый ядерный реактор был запущен 25 декабря
1946 года в секретнейшей тогда лаборатории №2 Академии наук
СССР (нынешний Российский научный центр - Курчатовский
институт) под руководством И.В.Курчатова, научного руково-
дителя советского атомного проекта.
Но целью постройки первых ядерных реакторов была не
только проверка теоретических расчетов процесса деления ура-
на. В реакторе использовался так называемый обогащенный
уран, в котором, как уже упоминалось, содержание делящегося
изотопа 235U было всего несколько процентов. В таком веществе
большая часть образующихся нейтронов затрачивается не на
деление ядер, а на поглощение их ядрами основного изотопа
урана 238 U в процессе
в котором получаются новые радиоактивные (трансурановые)
элементы нептуний и плутоний. Оказалось, что плутоний - это
элемент, ядра которого с большой вероятностью поглощают
нейтроны и могут испытывать процесс деления. А отделить
плутоний от урана (и нептуния) значительно легче, чем разде-
лять изотопы урана - ведь это элемент, имеющий несколько
другие химические свойства. В США и в СССР в начальной
стадии создания ядерного оружия использовались оба вида
делящихся изотопов - и 235 U , и 239 Ри .
Конструкция ядерной бомбы преследует совсем другую цель,
чем ядерный реактор. Процесс в этом случае должен быть не
106
стационарным, а цепным, взрывным. Поэтому необходимо очень
чистое ядерное горючее, не содержащее элементов, поглощаю-
щих нейтроны без деления. Начало процесса при этом должно
осуществляться очень быстрым созданием активной зоны необ-
ходимого размера, соответствующего критической массе в не-
сколько десятков килограммов. Простейший способ - это выст-
реливание друг в друга двух половинок заряда, каждая из
которых имеет массу меньше критической. Но этот способ мало
эффективен. Процесс деления в той области, где соприкоснулись
две части заряда, развивается столь стремительно, что большая
часть вещества разлетается, не успевая вступить в реакцию
деления. Коэффициент полезного использования ядерного го-
рючего при этом невелик и тротиловый эквивалент бомбы не
превышает двух килотонн. Такие ядерные бомбы называют
баллистическими и используют в ядерной артиллерии или при
взрывах в достаточно узких скважинах.
Конечно, гораздо эффективнее использовать для развития
процесса сферическую симметрию. Такие бомбы называют экс-
плозивными (от англ, explosion - взрыв). В центре бомбы
расположен инициатор - небольшой (диаметром 2 см) шарик из
бериллия, покрытого тонким слоем радиоактивного полония-210
(печальная детективная известность которого в наше время
связана не с его радиоактивностью, а с сильной химической
ядовитостью для человеческого организма). Полоний альфа-
радиоактивен, а при взаимодействии альфа-частиц с ядрами
бериллия образуются нейтроны. Но поскольку бериллий и
полоний разделены в пространстве, нейтронов получается недо-
статочно для развития цепной реакции в массиве окружающего
инициатор ядерного горючего. Для осуществления взрывного
процесса нужно соблюсти еще два условия.
Прежде всего, в центре бомбы нужно получить достаточное
количество «затравочных» нейтронов. Для этого нужно переме-
шать полоний с бериллием. Это достигается с помощью неболь-
шого взрывного обжатия инициатора, при котором бериллиевая
оболочка вдавливается в полоний. Поток нейтронов увеличива-
ется. Но и этого еще недостаточно.
Вероятностный характер радиоактивных превращений мо-
жет дать случайный всплеск нейтронного потока от инициатора
и без его взрывного обжатия, который может оказаться достаточ-
ным для неконтролируемого начала цепной реакции. Поэтому
шар ядерного горючего, окружающий инициатор, несмотря на
то, что его масса превышает критическую, делают неспособным
к цепному механизму реакции даже и после взрывного обжатия
107
инициатора и увеличившегося потока нейтронов. Его плотность
искусственно занижается добавлением легкого металла, не по-
глощающего нейтроны (в случае плутониевой бомбы - галлия).
При этом сильно уменьшается вероятность захвата нейтрона
ядром делящегося изотопа. Для начала цепной реакции ядерное
горючее нужно сильно и быстро сжать - важной становится не
сама критическая масса, а критическая плотность. Путь для
этого один - взрывное (эксплозивное) обжатие. Шар ядерного
горючего окружается двумя оболочками. Одна из них (из
плотного урана), отражая нейтроны, препятствует их вылету за
пределы зоны реакции. Другая (алюминиевая) способствует
равномерности взрывного обжатия. На алюминиевой оболочке
располагаются заряды взрывчатого вещества в количестве, необ-
ходимом для создания сходящейся сферической ударной волны
(в первых конструкциях использовались 32 заряда).
Становятся понятными огромные трудности теоретических
расчетов этих процессов и их экспериментальная проверка.
Кроме того, очень важной технической задачей было обеспече-
ние синхронности подрыва этих зарядов (с наносекундной
точностью). А ведь 60 лет назад не было ни вычислительных
машин, ни полупроводниковых электронных устройств.
Разработчиком всех идей и руководителем работ по их
осуществлению был выдающийся американский физик Роберт
Оппенгеймер, возглавлявший в 1943 - 1967 годы Лос-Аламос-
ский научный центр, где были сконструированы первые атомные
бомбы США.
Я не буду в этой книге останавливаться на истории создания
ядерного оружия в нашей стране. Об этом сейчас существует
обширная литература. Отмечу только следующее. Несмотря на
то, что принципиальный вопрос о возможности осуществления
ядерного взрыва стал известен всему миру в августе 1945 года,
и невзирая на наличие некоторых материалов, полученных с
помощью разведки, трудности перед советскими учеными стояли
огромные. Вот почему одной из расшифровок кодового названия
первых ядерных бомб («изделий») - РДС-1, РДС-2 и т.д. -
было «Россия Делает Сама».
Неслучайно главных создателей «ядерного щита Родины»
называют апостолами атомного века. Они все - трижды Герои
Социалистического Труда. Более высокой награды у советских
ученых не было, даже у создателей ракет и спутников. Вот их
имена.
Курчатов Игорь Васильевич (1902-1960), академик АН
СССР, Главный научный руководитель Атомного проекта СССР,
108
основатель и руководитель лаборатории №2 АН СССР (затем
Институт атомной энергии АН СССР, ныне Российский научный
центр - Курчатовский институт);
Харитон Юлий Борисович (1904-1996), академик АН
СССР, Главный конструктор научно-производственного цент-
ра КБ-11 (затем Арзамас-16, ныне Российский федеральный
ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский ин-
ститут экспериментальной физики, г. Саров Нижегородской
области);
Щёлкин Кирилл Иванович, (1911-1968), член-корреспон-
дент АН СССР, первый заместитель Главного конструктора КБ-
11, затем Главный конструктор научно-производственного цент-
ра Челябинск-70 (ныне Российский федеральный ядерный центр
- Всероссийский научно-исследовательский институт техничес-
кой физики имени академика Е.И.Забабахина. г. Снежинск
Челябинской области);
Зельдович Яков Борисович (1914-1987), академик АН СССР,
начальник теоретического отдела КБ-11;
Сахаров Андрей Дмитриевич (1921-1989), академик АН
СССР, начальник теоретического отдела КБ-11;
Духов Николай Леонидович (1904-1964 ), член-корреспон-
дент АН СССР, заместитель Главного конструктора КБ-11.
Имена двух Героев широко известны - это И.В Курчатов и
А.Д. Сахаров. Иногда можно услышать имена Ю.Б Харитона и
Я.Б.Зельдовича. Но вот имена К.И.Щелкина и Н.Л.Духова
никогда не были на слуху. Пожалуй, главная причина этого -
особая независимость характера, проявившаяся в несогласии с
некоторыми решениями высшего руководства страны, и, как
следствие, добровольный ранний уход в отставку с занимаемой
должности.
Всех шестерых следует считать равновыдающимися деятеля-
ми науки, создавшими советское ядерное оружие в противовес
американскому и, тем самым, спасшими человечество от страш-
ной угрозы ядерной бойни.
Полный список всех ученых и инженеров, участвовавших в
этом благородном деле, дважды Героев, просто Героев, Лауреа-
тов премий столь велик, что занял бы много страниц - великая
им всем благодарность!
Справедливость требует отметить еще одного трижды Героя
Социалистического Труда. Это - Ефим Павлович Славский
(1898-1991), в течение почти тридцати лет возглавлявший
Министерство среднего машиностроения СССР, как зашифро-
вано называлась главная правительственная организация, зани-
109
мавшаяся Атомным проектом (знаменитый «Средмаш»). Его
заслуги в осуществлении всех достижений этого проекта несом-
ненны. И, пожалуй, главная заслуга это глубокое уважение к
науке и ее представителям - ученым.
Возвращаюсь к бомбам. Из анализа графика удельной энер-
гии связи атомных ядер (см. рис. 19) ясно, что кроме реакции
деления тяжелых ядер есть и другой путь использования ядер-
ной энергии. Это синтез легких ядер из еще более легких.
Наиболее заметен выигрыш энергии в процессе образования
гелия из водорода - тот процесс, который происходит в недрах
звезд. Вот примеры реакций, в которых выделяется энергия:
2Н + 2Н -> 3Не+ ч
2Н + 2Н -> 3Не+ 1Н,
2Н + 3Н -> 4Не+ Ч
6Li+1n—> 4Не+3Н.
Особенно энергична реакция синтеза гелия из дейтерия 2Н и
трития 3Н . В ней выделяется энергия (в расчете на один
нуклон) 3,5 МэВ - почти в 4 раза больше, чем в реакции деления
урана или плутония.
Во всех реакциях синтеза ситуация с ролью различных
взаимодействий внутри ядра прямо противоположна реакциям
деления. Если в последних для выделения энергии - получения
продуктами реакции кинетической энергии - значительную роль
играют электрические силы отталкивания между протонами, то
в реакциях синтеза эти силы препятствуют процессу слияния
ядер, а на получение кинетической энергии «работают» ядерные
силы притяжения. Именно их действие приводит к тому, что
кинетические энергии продуктов реакции синтеза много больше
кинетических энергий исходных изотопов.
Но для того чтобы ядерные силы «включились в работу»,
атомные ядра должны почти соприкоснуться. А они ведь поло-
жительно заряжены и поэтому отталкиваются, и, чем ближе,
тем сильнее. Как можно преодолеть это отталкивание? Только
кинетической энергией частиц. Легко подсчитать, что для того
чтобы два положительно заряженных элементарными электри-
ческими зарядами шара (модель ядер изотопов водорода) сбли-
зились настолько, что расстояние между их центрами станет
равным г0 = 2 • КГ15 м (предельное расстояние для начала дей-
ствия ядерных сил), кинетические энергии этих шаров на
достаточном удалении друг от друга должны быть равны
110
Ек = &e2/(2r0) = 5,8 ♦ 10 14 Дж = 0,36 МэВ (здесь k - электри-
ческий коэффициент, е - элементарный электрический заряд).
Такую энергию можно придать частицам с помощью электри-
ческого поля (на ускорителях). Но для того чтобы в некотором
объеме все частицы имели такую энергию, наиболее подходящим
способом является нагрев. Если посчитать соответствующую
этой кинетической энергии температуру (из равенства
Ек = (3/2)kBT , где kB - постоянная Больцмана), то получится
величина 2,8-109 К. Именно таковы, по некоторым оценкам,
внутризвездные температуры, где и осуществляется в природе
реакция синтеза гелия из водорода. Вот почему реакции синтеза
часто называют термоядерными реакциями (правильнее, навер-
ное, было бы называть их «температурноядерными»).
Но как быть на Земле с получением таких температур?
Оказывается, что термоядерная реакция может начаться при
температуре, значительно меньшей, «всего лишь» при несколь-
ких десятках миллионов градусов, поскольку и при этой темпе-
ратуре (являющейся мерой средней кинетической энергии час-
тиц) небольшое количество частиц будут обладать энергиями,
необходимыми для сближения ядер и начала реакции синтеза. А
выделяющаяся при этом энергия будет разогревать всю массу
вещества до миллиардов градусов.
Но все же, где взять необходимые для запуска реакции десятки
миллионов градусов? Если речь идет о бомбе (термоядерной, или,
как ее чаще называют, водородной, поскольку в ней используются
изотопы водорода), то есть довольно очевидный путь. Внутри
вещества, состоящего из изотопов водорода, можно поместить
ядерную, урановую или плутониевую бомбу, взрыв которой и
обеспечит необходимую начальную температуру.
Однако и на этом пути возникают определенные трудности.
Потери энергии на излучение, пропорциональные четвертой
степени температуры, могут не позволить изотопам водорода
разогреться до необходимой температуры. Оказывается, только
третья реакция синтеза из приведенного выше списка (реакция
дейтерия с тритием) по количеству выделяемой энергии отвечает
необходимым требованиям. Но изотопы водорода при обычных
условиях находятся в газообразном состоянии. Нужны высокие
давления и низкие температуры, чтобы сделать их жидкостями,
не говоря уж о твердом состоянии, единственно удобном для
бомбы. Поэтому «сырьем» для реакции синтеза служит твердое
соединение - дейтерид лития Литий необходим не только для
«отверждения» дейтерия. Главная цель его использования - это
111
получение трития согласно четвертой реакции из списка реакций
синтеза. Необходимые для этого нейтроны доставляет ядерная
реакция деления.
Таким образом, схема устройства эффективной водородной
бомбы оказывается довольно сложной. Бомба состоит из не-
скольких слоев различных веществ, поэтому она получила
кодовое название «слойка». Основными ее создателями в СССР
были А.Д.Сахаров и его коллеги в ядерных центрах Арзамас-
16 и Челябинск-70. «Обычную» ядерную бомбу окружают сфе-
рическим слоем дейтерида лития, а его, в свою очередь, -
слоем урана-238. Под действием нейтронов реакции деления
вещества центральной ядерной бомбы литий превращается в
тритий, и начинается главный энергетический процесс - реак-
ция синтеза дейтерия и трития. Нейтроны этого синтеза очень
энергичны и вызывают реакцию деления в урановой оболочке.
Возрастающее количество нейтронов возвращается в дейтерид
лития и еще более усиливают основной процесс получения
энергии. Кроме того, урановая оболочка, превращаясь в ре-
зультате реакции деления в плазму высокого давления и высо-
кой температуры, интенсивно сжимает находящееся внутри
легкое вещество, и интенсивность реакции синтеза еще более
усиливается. В результате практически все вещество реагиру-
ет, не успевая разлететься.
Пока не додумались до наружной урановой оболочки, коэф-
фициент использования водородных изотопов был небольшой
(первые термоядерные взрывы в США и СССР в 1952-53 г.).
Через два года Э.Теллер в США и А.Д.Сахаров в СССР
практически одновременно создали описанную выше конструк-
цию «слойки, в которой коэффициент использования вещества
близок к единице.
В урановой или плутониевой ядерной бомбе существует
максимально возможная энергия взрыва, эквивалентная взры-
ву примерно 300 килотонн тротила. Это определяется необхо-
димостью до взрыва иметь вещество в «подкритическом» со-
стоянии (говоря упрощенно - меньше критической массы).
Энергия же взрыва водородной бомбы не имеет предела. Она
определяется только возможностями доставки бомбы к цели. В
принципе можно, фантазируя, расположить внутри Земли уст-
ройство с таким количеством изотопов водорода, что будет
разрушен весь земной шар и уничтожена земная цивилизация.
Первая «слойка» в СССР, испытанная 22 ноября 1955 года на
Семипалатинском полигоне, имела тротиловый эквивалент 1,6
мегатонны, а самая крупная, испытанная на Новоземельском
112
полигоне 30 октября 1961 года, имела эквивалент 58 мегатонн
тротила.
Еще одно отличие водородной бомбы - при ее взрыве
количество радиоактивных осколков деления по отношению к
выделяющейся энергии значительно меньше, чем в урановой или
плутониевой бомбе, для 58-мегатонной бомбы - в 1000 раз. Но
это, конечно, не утешает - ведь все равно радиоактивное
заражение есть.
А можно ли осуществить термоядерную реакцию не взрыв-
ным способом, а в стационарном режиме, как это делается сейчас
на атомных (урановых) электростанциях? Преимущества термо-
ядерных электростанций очевидны - нет радиоактивных отхо-
дов и очень дешево водородное топливо по сравнению с урано-
вым. Но ведь для начала процесса синтеза все равно нужна
огромная температура - по крайней мере 20 миллионов граду-
сов. Есть три на первый взгляд принципиально возможных
способа получения таких температур - сильный электрический
разряд (молния), сосредоточение в одной точке электронных
пучков высокой энергии и сосредоточение мощных лазерных
излучений.
Ни на одном пути пока не достигнуто успеха. Вот уже более
50 лет ведутся работы по созданию термоядерного реактора на
основе мощного электрического разряда. Но излучение не дает
возможности удерживать температуру на время, необходимое
для развития реакции синтеза. Попытки удержать излучение с
помощью магнитных полей сложной конфигурации не приводят
к успеху - эти магнитные поля крайне неустойчивы.
Но ученых не покидает надежда. Тем более что научные
принципы сегодняшнего дня не могут предложить человечеству
ничего другого для того, чтобы цивилизация не исчезла, - при
современных темпах развития цивилизационного процесса всех
известных источников энергии (от угля до урана) хватит не
более чем на 2 - 3 тысячи лет...
Рамки этой книги не позволяют подробнее остановиться на
этой интересной и важнейшей проблеме, например на перспекти-
вах использования солнечной энергии. Возвратимся к взрывам.
Особенности ядерных и термоядерных
взрывов
Ядерные и термоядерные взрывы отличаются от
химических не только масштабностью. Кроме разрушающей
ударной волны, эти взрывы сопровождаются мощными тепло-
вым, радиационным и электромагнитным излучениями. В ре-
113
зультате реакции деления или синтеза твердое ядерное горючее,
да и вся конструкция бомбы, превращается за несколько наносе-
кунд в плазму, имеющую температуру порядка 107 К и давле-
ние 1013 Па (сотни миллионов атмосфер). Плазменный шар с
начальной скоростью свыше 100 км/с расширяется и уже через
0,0002 с имеет (для 20-килотонной бомбы) радиус 50 м и
температуру 25000 К. Это плазменное образование и получило
название «огненный шар», яркость которого нестерпима для
человеческого глаза («ярче тысячи солнц»).
Огненный шар действует на окружающую среду примерно
так же, как действуют продукты детонации взрывчатого веще-
ства, - в среде формируется и распространяется ударная волна.
Если взрыв приземный, то граница полусферической ударной
волны бежит вдоль земной поверхности. Закон ослабления
интенсивности этой волны точно такой же, как и для обычного
взрыва, - действует упоминавшаяся ранее формула Садовского.
Но поражающие давления ударной волны распространяются
при этом на гораздо большие расстояния. Так, например, при
взрыве мегатонной бомбы уничтожение или очень сильное разру-
шение всех наземных сооружений происходит на расстояниях до
3 километров, а разрушение небольших домов - в радиусе до 10
километров. Радиус смертельного воздействия ударной волны на
людей - около 4 километров, а слабая контузия с повреждением
слуха будет происходить на расстояниях до 15 километров от
эпицентра взрыва.
Воздействие теплового излучения может быть характеризова-
но такими числами: сильный ожог может быть получен на
расстояниях до 10 километров, деревянные конструкции могут
загораться в 12 километрох от эпицентра, а сухие осенние листья
будут вспыхивать и в 20 километрах.
Ужасно воздействие радиации (гамма-излучения) непосред-
ственно под точкой взрыва (в эпицентре). Доза облучения здесь
будет превышать 1000 рентген - это смертельная доза. При этом
лучевое поражение проявляется не сразу, а через несколько
часов или даже дней.
Гамма-излучение взрыва при поглощении различными веще-
ствами (воздухом, землей и т.д.) порождает мощный всплеск
электромагнитного излучения различных диапазонов, которое
может надолго вывести из строя радиосвязь и всю радиоаппара-
туру управления.
При воздушных (на не очень большой высоте) и приземных
взрывах возникает своеобразное явление быстрого подъема
вверх горячего воздуха, увлекающего с собой поверхностные
114
слои грунта и все, что осталось от бомбы, - образуется характер-
ный «гриб», уходящий в атмосферу. Пыль этого гриба радиоак-
тивна даже для водородных бомб, поскольку основная радиоак-
тивность пыли - это изотопы, появившиеся в результате гамма-
излучения и нейтронного облучения поверхности земли под
взрывом. Облако гриба перемещается стратосферными ветрами
на большое расстояние, и радиоактивная пыль постепенно выпа-
дает из него. Радиоактивные осадки мегатонной бомбы могут
покрыть площадь 6400 км2 - половину небольшого государ-
ства.
При подводных взрывах или взрывах на воде образуются
огромные цунами, которые также могут произвести гигантские
разрушения.
Военные ядерные взрывы случились дважды - 6 и 9 августа
1945 года (с тротиловым эквивалентом 20 килотонн). Особенно
бесчеловечным был сброс бомбы 6 августа на город Хиросиму. Он
был сделан ранним утром, когда во всех домах на угольных
печках перед уходом на работу разогревался завтрак. Пожары
охватили не только ту зону, где они были вызваны тепловым
излучением, но и весь город легких деревянных (бамбуковых)
домов, которые почти все были разрушены и сгорели. От ударной
волны и теплового излучения мгновенно погибли не менее 100000
человек. И 50000 человек погибли 9 августа в другом городе -
Нагасаки. Получили лучевую болезнь и умерли от ее последствий
еще не меньше 100000 человек. Города были разрушены на 70-
80%. До сих пор сохраняется страшное свидетельство хиросим-
ской трагедии - человеческая тень на стене. Вся стена опалена
тепловым излучением, кроме тени. В этом месте человек, засло-
няя собой стену, полностью испарился.
Трудно удержаться от горечи и возмущения, вспоминая это
злодеяние американских военных и президента Трумэна. Да,
конечно, была война, Хиросима была крупным железнодорож-
ным узлом, а в Нагасаки находились крупные военно-промыш-
ленные предприятия, но с военно-тактической точки зрения в
этой акции не было никакой необходимости. Нельзя оправдать,
а можно лишь попытаться понять, какие стратегические сообра-
жения определили это решение руководства США.
Во-первых - устрашение Советского Союза, народ которого
неожиданно для США (и многих других стран) одержал свою
Великую Победу над нацизмом, а руководство СССР стало
распоряжаться делами всей Восточной Европы.
Во-вторых - это была месть, месть за внезапное, коварное и
жестокое нападение Японии на корабли американского военно-
115
морского флота в гавайском порту Пёрл-Харбор в 1941 году,
когда от бомб, пожаров и рвущихся боеприпасов погибли больше
3000 человек. Но никого из принимавших жестокое решение о
ядерной бомбардировке японских городов не смутила неадекват-
ность мести.
Третьей причиной было естественное желание так устрашить
Японию, чтобы ускорить ее безоговорочную капитуляцию и тем
самым уменьшить число жертв на фронтах войны.
Страшен масштаб испытательного взрыва, который был
произведен Советским Союзом на испытательном полигоне «Но-
вая Земля» 24 октября 1961 года. 58-мегатонная бомба длиной
8 метров и диаметром 2 метра не помещалась в бомбовом
отсеке самолета - его пришлось срочно расширять, но все
равно бомба высовывалась из отсека. Ее поднял в воздух
самолет-носитель ТУ-95 с командиром майором Андреем Его-
ровичем Дурновцевым (который после взрыва приземлился
уже подполковником и Героем Советского Союза). На высоте
10500 метров командир нажал сброс, и бомба на специальном
парашюте (авторы конструкции которого были впоследствии
награждены Ленинской премией) стала опускаться. Время па-
дения было рассчитано так, чтобы не пострадали летчики и
самолет. На высоте 4000 метров в И часов 32 минуты произо-
шел взрыв.
Вспышка этого взрыва была видна за 1000 километров,
ядерный «гриб» поднялся до высоты 67 километров. На рас-
стоянии до 400 километров были разрушены все деревянные
дома и серьезно пострадали каменные. На сотни километров
прекратилась всякая радиосвязь. Естественно, все население
Новой Земли (около 1000 человек, в основном поморов, про-
мышлявших моржами и рыбой) было заранее переселено.
Командный пункт находился на Кольском полуострове (стан-
ция Оленья) на расстоянии 870 километров. Там было пасмур-
но, вспышки взрыва не было видно, радиосвязь не работала и
узнать от летчиков о результатах эксперимента не было воз-
можности. Но сам факт исчезновения радиосвязи говорил об
успехе.
Страшное оружие было создано. Одной бомбы теперь было
достаточно для уничтожения целого мегаполиса. В 1962 году
возникли проекты оснащения такими бомбами торпед, запуска-
емых с дальних подводных лодок, для уничтожения прибреж-
ных городов с помощью грандиозного цунами. Но подавляю-
щее большинство людей, в том числе государственных деяте-
лей, ученых, включая и тех, кто создавал адское оружие, были
116
этим испытанием отрезвлены. Гонка вооружений сразу не пре-
кратилась, но в конце концов наступила эпоха ядерного разору-
жения.
Испытания ядерного оружия
Впервые в истории человечества ядерное оружие
было создано в США к июлю 1945 года, и первое испытание
произошло 16 июля 1945 года в 5 часов 29 минут 45 секунд по
восточно-американскому времени на авиационном полигоне в
пустынной местности Аламогордо в 140 километрах от мексикан-
ской границы. Это была плутониевая бомба с тротиловым
эквивалентом около 20 килотонн. Бомба была создана напря-
женным трудом сотен ученых и инженеров и тысяч рабочих на
заводах, производящих очистку природного урана, разделение
изотопов урана, постройку реакторов и производство плутония.
Как уже упоминалось, научным руководителем проекта был
талантливый американский физик Роберт Оппенгеймер. За
организацию всех работ отвечал генерал Гровс. Сразу после
взрыва он стал громко возносить хвалу Господу, позволившему
людям сотворить это страшное чудо научной мысли и инженер-
ного искусства, обошедшееся США в 2 миллиарда долларов.
Конечно, сама конструкция бомбы стоила дешевле. Главные
затраты потребовались для строительства заводов.
Научно-исследовательский центр располагался в местечке
Лос-Аламос в штате Нью-Мексико в 300 километрах севернее
Аламогордо. Все работы были окружены секретностью высшей
степени. Работавшие в Лос-Аламосе специалисты не могли все
это время уезжать оттуда. И, конечно, тщательно контролирова-
лась переписка. Знаменитый в будущем физик Ричард Фейнман,
тогда еще очень молодой, вырвавшись однажды в отпуск,
попросил своего приятеля прислать ему в Лос-Аламос письмо
совершенно невинного содержания, но порванное на мелкие
кусочки, вынудив тем самым попотеть работников цензуры
складывать обрывки письма, как паззл. (Думается, что в нашей
стране и автор письма и адресат понесли бы суровое наказание.)
Началась эра секретности в науке. В 1941 году из научных
журналов исчезли все статьи, связанные с ядерной физикой.
Это само по себе стало сигналом о разработке сверхбомбы. И
тем не менее, в самом главном центре, в Лос-Аламосе, работал
английский физик Клаус Фукс, симпатизировавший идеям ком-
мунизма и обеспечивший в 1945 году резидентов советской
разведки в Вашингтоне довольно полными сведениями о конст-
рукции атомной бомбы. Этот успех советской разведки не-
117
сколько облегчил, а главное, ускорил создание первой ядерной
бомбы в СССР.
В 1952 году на полигоне в штате Невада в США было взорвано
устройство, в котором произошел термоядерный взрыв, а в 1954
году первая водородная бомба была сброшена с самолета.
В СССР первое термоядерное взрывное устройство было
взорвано в августе 1953 года на Семипалатинском полигоне, а
в 1955 году там же были сброшены с самолетов водородные
бомбы.
Всего с 1945 по 1989 год в мире было произведено 2152
ядерных взрыва, из них в США - 1151, в СССР - 969. Общее
выделение энергии при этом оценивается величиной 700 мега-
тонн тринитротолуола. Число испытаний несколько меньше,
поскольку в ряде испытаний одновременно производилось не-
сколько взрывов.
В 1963 году было заключено международное соглашение о
прекращении ядерных испытаний в воздухе, в воде, на поверх-
ности Земли и в космическом пространстве. К этому моменту
таких взрывов в мире было произведено уже 525. В период с 1963
по 1998 год осуществлялись только подземные испытания.
Последнее испытание было проведено в СССР 24 октября 1990
года на Новоземельском полигоне, в США - 23 сентября 1992
года на полигоне в Неваде, во Франции и в Китае - в 1996 году,
в Индии и Пакистане - в 1998 году.
24 сентября 1996 года Россия, США, Англия, Франция и
Китай заключили в Нью-Йорке договор о всеобщем запрещении
ядерных испытаний во всех средах. Неприсоединившиеся к этому
договору Индия, Израиль и Северная Корея совершили несколь-
ко подземных испытаний ядерного оружия и после этой даты.
Запасы ядерного оружия оцениваются сегодня величиной
порядка 18000 ядерных зарядов, из них 10000 - в США, 6000 -
в России и странах СНГ, 600 - в Великобритании, 350 - во
Франции, 400 - в Китае, 200 - в Израиле, по 100 - в Индии и
Пакистане. Большая часть этих бомб - термоядерные с энерге-
тическим эквивалентом порядка одной мегатонны.
21 января 1968 года американский бомбардировщик-носи-
тель потерпел аварию с четырьмя ядерными бомбами на борту
вблизи военной базы в Туле (Гренландия). Бомбы не взорвались
и ушли на дно. Ценой огромных усилий за несколько лет были
подняты три бомбы. А одна так и осталась где-то на дне
Северного Ледовитого океана.
Сегодня рассекречены все сведения о ядерных испытаниях в
нашей стране. Сохранение в секрете места проведения испыта-
118
ний, энергии бомбы и ее характера уже давно потеряло всякий
смысл, поскольку информация о взрыве распространяется по
законам природы и в атмосфере и в толще Земли. Так, например,
при воздушном взрыве ослабевшая ударная волна превращается
в особого рода ветер, который при сильном взрыве может
обогнуть весь земной шар. И если человек не почувствует этого
плавного ветра, то приборы его обязательно зафиксируют.
«Гриб» взрыва разнесет радиоактивные элементы на огромные
расстояния. А эта радиоактивность будет иметь совершенно
четкие свидетельства (виды изотопов) о ядерных реакциях,
происходивших при взрыве. Чуткие сейсмические приборы
находятся «на прослушке» земной коры постоянно в связи с
опасностью землетрясений. А ядерные взрывы дают характер-
ные сейсмические волны, которые отличаются от волн при
землетрясениях или извержениях, что было зафиксировано еще
на первой международной конференции по обнаружению ядер-
ных взрывов в Женеве в 1958 году.
Опубликованы списки всех ядерных взрывов, произведен-
ных в СССР, с указанием времени, места проведения испыта-
ний, их цели и энергии взрыва (которую, однако, по старинке
все еще продолжают именовать «мощностью»).
В 715 испытательных сериях было использовано 969 ядерных
зарядов (из них в 1954 году один не сработал). Больше 50% (496
испытаний) были подземными, поскольку с 1963 года других
испытаний договорились не делать, а совершенствование ядер-
ного оружия и его проверка продолжались. 8 взрывов было
сделано под водой, а один - в космическом пространстве на
высоте 19500 километров. Наиболее опасных воздушных взры-
вов на планете было сделано 525. Существуют оценки (А.Д.Са-
харов), как эти взрывы своей радиоактивностью повлияли и еще
долгое время будут влиять на человечество.
Для проведения испытаний во всех странах сооружались
специальные испытательные полигоны. В СССР таких полиго-
нов было два - Семипалатинский и Новоземельский. Особенно
важной была роль Семипалатинского полигона, когда испыты-
вались первые плутониевые, урановые и водородные бомбы. На
полигоне изучалось действие ядерных взрывов на гражданские
и военные наземные и подземные сооружения, транспортные
объекты (вплоть до метрополитена), военную технику, обмунди-
рование, продовольствие и т.д. В первые 10 лет испытаний
проводились эксперименты по действию поражающих факторов
взрыва на живые организмы (от мышей до верблюдов).
Но самой важной задачей испытаний была оценка выделив-
119
шейся при взрыве энергии, ее распределение (ударная волна,
тепловое излучение, радиация, сейсмическое воздействие) и
соответствие всех показателей расчетным параметрам. Очень
важной задачей было также фиксирование процесса образова-
ния огненного шара и измерение его характеристик. Для этой
цели необходимо было сконструировать специальную оптичес-
кую высокоскоростную киноаппаратуру со скоростью съемки до
двух миллионов кадров в секунду. При этом, конечно, не сама
кинопленка движется с огромной скоростью, а отдельные кадры
изображения создаются бешено вращающимся зеркалом на не-
подвижной пленке.
Разработаны были совершенно новые конструкции приборов
для измерения всех видов излучений - нейтронного и гамма-
излучения, рентгеновского, ультрафиолетового, светового, инф-
ракрасного и микроволнового излучений. И, наконец, нужно
было разработать и осуществить схему управления всеми прибо-
рами и самим подрывом (на земле или в воздухе).
В 1947 году задача создания приборов и управления ими
была поставлена перед Институтом химической физики АН
СССР, где был создан специальный сектор. Общее руководство
этими работами осуществляли самый крупный тогда специалист
по действию взрыва и ударным волнам Михаил Александрович
Садовский и выдающийся специалист по всем видам физических
измерений Георгий Львович Шнирман.
Непосредственную работу по расшифровке показаний прибо-
ров, определению по этим данным параметров взрыва проводили
на полигоне (находясь там безвыездно по нескольку месяцев)
молодые ученые - выпускники Физтеха и МИФИ. При этом им
приходилось разрабатывать теоретические основы новых явле-
ний, характерных для ядерных взрывов.
Подземные ядерные взрывы
в мирных целях
Создатели ядерного оружия с самого начала своей
работы имели в виду не только его военное значение как щита,
защищающего страну, да и весь мир, от третьей мировой войны.
Ядерный взрыв, как и взрыв обычных взрывчатых веществ,
может и должен был стать взрывом-работником. Прежде всего
это касалось подземных взрывов, при которых радиоактивная
опасность может быть сведена к минимуму.
Огненный шар внутри горной породы представляет собой
расширяющуюся полость, заполненную раскаленной плазмой,
которая быстро превращается в сферический слой расплава с
120
газообразными продуктами внутри. Расплав отвердевает, под
действием силы тяжести скапливаясь в нижней части образовав-
шейся в породе полости. Затвердевший расплав представляет
собой вещество, напоминающее застывшую вулканическую лаву,
в которой и сосредоточены практически все радиоактивные
продукты ядерных реакций деления и образовавшиеся под
действием нейтронного облучения радиоактивные изотопы эле-
ментов горных пород. Это вещество практически нерастворимо
в воде и остается надежно погребенным на той глубине, где
произошел взрыв.
В промышленных («мирных») целях эта полость может быть
использована как емкость для хранения газа или жидкости или
как источник тепла (температура в полости остается повышен-
ной длительное время).
Другое использование энергии подземного взрыва - это
приведение в движение горной породы при прохождении по ней
ударной волны. Ее воздействие может сильно изменить трещино-
ватость и пористость породы и повлиять на нефтеотдачу и
газоотдачу пластов, в основном за счет подключения к эксплуа-
тации замкнутых флюидосодержащих «линз» пласта.
В большинстве случаев сферическая полость от взрыва суще-
ствует недолго. Свод полости не выдерживает горного давления
вышележащих слоев и обрушивается. Это почти всегда происхо-
дит в тот момент, когда водяной пар в полости превращается в
жидкость и давление в ней резко падает. Образуется конус
разрушенной породы. Если это рудосодержащие породы, то тем
самым происходит их раздробление, облегчающее последующую
добычу руды. В одном из проектов предполагалось добывать
медь, пропуская серную кислоту сквозь конус обрушения медной
руды. Наверх при этом поступал бы медный купорос.
Ядерные взрывы на небольшой глубине использовались для
выброса породы и сооружения плотин, каналов, искусственных
водохранилищ и т.п. Естественно, при этом некоторое количе-
ство радиоактивных веществ поступало на поверхность Земли и
в атмосферу.
Ядерные подземные взрывы нашли широкое применение для
масштабных исследований земной коры с помощью сейсмичес-
ких волн, порождаемых ударной волной взрыва.
Оригинальное применение ядерных взрывов - тушение ава-
рийных фонтанов горящего природного газа. Взрыв пережимает
газовую скважину и пожар прекращается.
В СССР было произведено 116 ядерных испытаний в мирных
целях (при этом взорвана 121 бомба). Из них:
121
в целях глубинного сейсмического зондирования земной
коры - 39 испытаний;
для создания подземных емкостей и хранилищ - 35 испыта-
ний;
для интенсификации добычи нефти и газа - 22 испытания;
для ликвидации аварийных газовых фонтанов - 5 испыта-
ний;
для других, в том числе строительных, целей - 15 испытаний.
Существуют проекты использования ядерных взрывов для
предотвращения удара о Землю крупных небесных объектов -
комет и астероидов.
В настоящее время несовершенство мирового цивилизацион-
ного процесса заставило все ведущие страны мира прекратить
любые ядерные испытания, как бы они ни были привлекательны
для мирного промышленного использования. На повестке дня -
полное ядерное разоружение. И поэтому в ближайшие десятиле-
тия энергия ядерных процессов, по-видимому, будет использо-
ваться только для получения электроэнергии.
Всегда ли будет так? Думается, что не всегда. И наука и
техника вновь вернутся к ядерным взрывам, но уже только на
благо человечества.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
НА ИСПЫТАНИЯХ
- И самое главное, вы должны иметь легенды:
куда вы едете и к кому, - сказал нам седоватый моложавый
полковник 12 Главного Управления Министерства обороны
СССР, к которому мы явились для получения документов и
инструктажа.
Тогда, в августе 1954 года, это Главное Управление размеща-
лось на задах огромного здания Министерства в красивом доме,
последним владельцем которого до революции был знаменитый
меценат-коллекционер С.И.Щукин, собравший сотни картин
европейских художников рубежа веков - от Моне до Пикассо.
После революция щукинская коллекция стала Музеем нового
западного искусства, а потом составила основу экспозиции этого
искусства в ГМИИ им. А.С.Пушкина. Когда здание перешло в
ведение военного ведомства, в нем остался неистребимый дух
высокой культуры, совершенно необычный для такого учрежде-
ния.
Как мы туда попали? Мы
- это младшие научные со-
трудники Института химичес-
кой физики АН СССР, всего
лишь несколько месяцев на-
зад закончившие Московский
инженерно-физический инсти-
тут по специальности «экспе-
риментальная физика». За
этим всеобъемлющим назва-
нием скрывалась более узкая
секретнейшая специальность
«физика взрыва», выпускни-
ки которой готовились для
работы «над бомбой».
Учились мы по физтехов-
ской системе, а я и начинал
учебу на этой специальности
на физико-техническом фа-
культете МГУ, который в 1951
году претерпел преобразова-
Л.Белопухов - студент 5 курса Физ-
теха (1952 г.)
123
ние в Московский физико-технический институт, вначале только
ракетного направления. Нас, «взрывников», перевели в МИФИ.
Но нашей «алыча матер» по-прежнему оставались лаборатории
Института химической физики, единственного академического
института, занимавшегося в те годы физикой взрыва и взрывных
процессов. В этих лабораториях мы начинали работать еще на
первом курсе. А на старших курсах мы трудились в них наравне
со штатными научными сотрудниками - именно в этом заключа-
лась суть физтеховской системы подготовки специалистов.
Все специальные предметы нашей маленькой группе препода-
вали в стенах академического института химики, физики, мате-
матики и инженеры, ведущие специалисты в своем деле. Даже
черчение мы осваивали в конструкторском бюро этого института,
выполняя реальные чертежи важных проектов. Как нам потом
стало ясно, все наши преподаватели были участниками Атомного
проекта СССР. Это были Н.Н.Семёнов, В.Н.Кондратьев,
И.К.Кикоин, М.А.Лаврентьев, С.А.Христианович, М.А.Лаврен-
тьев, М.А.Садовский, Г.Л.Шнирман, В.И.Гольданский. Почти
все они или уже были, или вскоре стали академиками.
Большой соблазн для меня - рассказать подробнее о Физ-
техе и физтеховской системе. Еще год назад я бы не удержался
от этого. Но сейчас появилась замечательная «Книга о москов-
ском Физтехе» (М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009). Ее автор - член-
корреспондент РАН Н.В. Карлов, ректор МФТИ в 1987 -
1997 годы, студент первого набора Физтеха в 1947 году - в
одной книге не только собрал все архивные документы и
свидетельства о создании и жизни Физтеха и рассказал о
деятельности его отцов-основателей С.А.Христиановича, П.Л.Ка-
пицы, М.А.Лаврентьева и других, но и выполнил интересное
исследование об истории высшего инженерного образования и
о роли фундаментальной науки в современном мире. Лучше
Н.В.Карлова не скажешь!
Физтеховская система очень долго сохранялась на нашей
«взрывной» специальности. На нее не повлияло и то, что
формально это был уже не МФТИ, а МИФИ. Все равно
оставалась «база» - Институт химической физики.
Нас выпускали мало - по 10-15 человек в год. И почти все
должны были уехать из Москвы - в Арзамас-16 или в Челя-
6инск-70 (нынешние наукограды Саров и Снежинск). Там
конструировали бомбы. Но по 2-3 человека из каждого выпуска
оставались в Москве, их судьбою было эти бомбы испытывать.
Отбирал нас для этой деятельности Михаил Александрович
Садовский, будущий академик, руководитель взрывного «спец-
124
сектора» вначале Института
химической физики, потом -
Института физики Земли.
О научных заслугах Ми-
хаила Александровича, о том,
что созданная и руководимая
им научная школа физики
взрывных процессов была (и
есть) лучшая в мировой на-
уке, я неоднократно упоми-
нал в этой книге. А сейчас
вспоминаю его как своего учи-
теля, старшего друга, оказы-
вавшего мне отеческую забо-
ту и поддержку и дававшего
жизненные советы. И, конеч-
но, не только мне. Для сотен
людей, работавших под его
началом, он был не Михаи-
лом Александровичем, а про-
А Ромашов - выпускник МИФИ
(1954 г)
сто Михалом, точно так же, как Игорь Васильевич Курчатов был
для всех - Борода. И когда им случалось невзначай услышать
эти свои «народные» имена, они прятали улыбах чтобы не
смущать своих учеников. О М.А.Садовском очень хорошо напи-
сал в юбилейном сборнике А.Н.Ромашов - Саша, с которым мы
вместе выслушивали полковничьи наставления в Большом Зна-
менском переулке.
Куда же мы должны были ехать, получив специальные
пропуска, командировочные удостоверения, деньги и проездные
докуметы - воинские «литеры»?
Уже на втором курсе мы узнали, для какой науки нас
готовят. Сильнейшая степень анкетирования и засекречивания
говорили о многом. Помнится даже такой случай. На четвертом
курсе нам преподавали технологию металлов. Это был тогда
обязательный предмет для всякого инженерного образования -
от металлургов до текстильщиков и пищевиков. А нас ведь
выпускали не «физиками», а «инженерами-физиками». Мы,
конечно, понимали, что для нас в этом предмете речь будет идти
не о железе или алюминии, а о металлах самого конца периоди-
ческой системы. Читал нам этот курс В.С.Емельянов, бывший
тогда заместителем Министра среднего машиностроения, руко-
водившего этой самой технологией. И вот бывали случаи, когда
он говорил нам:
125
- Закройте ваши тетрадки и только слушайте, ничего не
пишите.
А тетрадки-то эти были с грифом «СС», т.е. «совершенно
секретно». И хранились они в спецотделе, где мы, между
прочим, только и могли готовиться по ним к экзамену. И
Василий Семенович сообщал нам что-нибудь такое, что было уже
совершенно секретным в квадрате или в кубе. Такова была
степень нашей засекреченности.
Особенно это касалось испытаний ядерного оружия. Оно
производилось тогда в двух странах. И важной задачей разведок
этих стран было узнавание того, что же получалось в результате
изготовления бомб - каков тротиловый эквивалент («мощность»
бомбы) и другие характеристики «изделия», как обычно назы-
вались эти предметы в отчетах. И места испытаний, и оборудо-
вание этих мест были необычайно притягательными для развед-
чиков. Я еще приведу дальше несколько штрихов этой притяга-
тельности. А сейчас вернусь к «легендам».
Симпатичный полковник Главного Управления долго гово-
рил нам об особой ответственности и секретности нашей коман-
дировки и дал нам подписать еще одни обязательства соблюдать
эту секретность. Хорошо, что она, эта секретность, не оказалась
бессрочной, как нам тогда говорили и в чем мы подписывались.
Сейчас все о ядерных испытаниях рассекречено, да и самих
испытаний нет уже больше двадцати лет. И я могу теперь
свободно рассказывать обо всем, что было в те годы.
Полковник поведал, что мы должны предупредить своих
родных и близких о возможной большой длительности нашей
командировки и о том, что переписка будет затруднена. Мы
догадывались, что письма будут перлюстрироваться. Те читате-
ли, которые кроме этого «Приложения» заглянули и в саму
книгу, вспомнят сейчас, как я рассказывал о перлюстрации
писем в атомном центре США. Между прочим, до 1954 года у нас
вообще не разрешалось никакой переписки в таких командиров-
ках. А ведь они иногда длились по году и более. Близкие могли
только позвонить на работу уехавших родственников по особому
телефону и получить справку, что «все в порядке, здоров,
волноваться не надо».
Отвлекусь на по л странички от «магистральной» линии рас-
сказа. Однажды в 1951 году семья одного из руководителей
испытаний была взволнована неожиданным анонимным звонком
о его серьезнейшей болезни там, «на объекте». Сразу же скажу,
что это была акция зарубежной разведки. Расчет был на то, что
жена этого руководителя, страдавшая серьезным кардиологичес-
126
ким заболеванием, при этом известии серьезно расхворается и
что это потребует отъезда этого руководителя и, соответственно,
задержки или срыва очередных испытаний.
Но анонимный телефонный звонок приняла не жена, а дочь
- умненькая (и очень привлекательная) восемнадцатилетняя
студентка первого курса Физтеха. Не сказав ни слова матери,
она поехала в институт, где ее отец руководил отделом, и сумела,
несмотря на множество преград, попасть в спецотдел и убедить
его начальство в необходимости связаться с полигоном (по
специальной правительственной линии спецсвязи, именуемой
«ВЧ»). Ей дали возможность поговорить с отцом, который ни о
чем не подозревал, и в этот же день он смог связаться с Москвой
и убедить жену в своем хорошем самочувствии и увериться в
нормальном состоянии ее здоровья. Вот так умная и энергичная
физтеховка сорвала задумку вражеской разведки.
И снова - к «легенде». Дело в том, что мы ехали в разных
вагонах - так полагалось. У нас были купейные «литеры» (что,
кстати, соответствовало воинскому званию не ниже майора).
Большинство вагонов тогда даже в поездах дальнего следования
были плацкартными. Вагоны делились на отсеки, в которых
было по четыре «лежачих» места. Но эти отсеки были открыты-
ми - без дверей. И еще в коридоре были лежачие места вдоль
стенки. Такая конструкция приводила к довольно массовому
общению пассажиров без тенденции к более близкому знаком-
ству. А купе - это замкнутый домик на четверых, что в
длительной поездке располагало не только к общему чаепитию и
питию еще чего-либо, но и к душевным разговорам - кто, да
откуда, да куда и зачем. И если бы мы ехали вдвоем в одном купе
с двумя другими пассажирами, то из нашего общения друг с
другом эти пассажиры могли бы сделать выводы о нашем статусе
молодых ученых и т.д. - так рассуждали секретчики. А ведь враг
не дремал! И кто знает, с кем нас может свести судьба в купе.
Естественно, посылать нас в одноместных купе было бы слиш-
ком накладно. И поэтому мы оказывались в разных купе
поодиночке, и даже в разных вагонах, чтобы ни одно случайное
слово не могло выдать нашей тайны.
А вот для попутчиков нужна была заготовленная персональ-
ная легенда. Например, я ехал на каникулы к тетке в Новоси-
бирск, где она (понятно, совершенно виртуальная ) жила на
главной улице - Красном проспекте. Полковник одобрил мою
легенду и даже, заглянув в какие-то бумаги, сообщил мне номера
жилых домов на этой улице. Видимо он, как и я, считал
ничтожно малой вероятность го го, что какой-нибудь попутчик
127
окажется живущим на этом самом проспекте и в том самом доме,
где живет эта виртуальная тетя, и будет знать жильцов этого
дома.
Отец Саши Ромашова был знатным комбайнером в Волгог-
радской (тогда Сталинградской) области. И Саша выдал леген-
ду о том, что он комбайнер и едет на уборку урожая на Алтай.
Полковнику легенда понравилась еще больше. Тем более, что
Саша, в отличие от меня, выглядел не по годам солидно.
И вот, пожалуйста, иллюстрация к теории вероятности! Моя
легенда сработала благополучно, и даже дважды - попутчики
сменились. А вот в Сашином купе попутчиком оказался ...
сибиряк-комбайнер. Положение спасло только то, что Саша на
каникулах частенько помогал отцу и знал не только названия
частей комбайна, но и кое-что о его работе. Расстались они
друзьями-комбайнерами с обязательством встретиться в Сибири
после уборки урожая. Саша мне потом рассказывал, как трудно
ему пришлось не столько с пониманием комбайнового дела,
сколько с поглощением неимоверного количества крепкого спир-
тного - «как это, комбайнеры не пьют, давай, давай, по
четвертой, пятой, шестой и т.д.» Но Саша был весьма габарит-
ным и здоровущим - загребным на восьмерке, чемпионом
спортобщества «Буревестник». И хоть в обычной жизни он
практически не пил, но испытание выдержал.
А вот в одном из вагонов ехала туда же, куда и мы, но почему-
то в одном купе, пара физиков-радиоактивщиков. Один из них
был новичок, как и мы, другой ехал уже в четвертый раз - может
быть, поэтому им и разрешили ехать вместе. Не знаю, одобрил
ли какой-нибудь полковник их легенду, но они были... артиста-
ми цирка, акробатом и клоуном. Дело в том, что клоун (который
новичок) был отчаянно кудрявым и действительно на первый
взгляд выглядел глуповатым, что, конечно, совершенно не
соответствовало его научному положению. А другой, опытный,
был, между прочим, мастером спорта по гимнастике. И они
«оттянулись», как сейчас принято говорить, по полной програм-
ме. Акробат в узком и низком вагонном коридоре свободно делал
переднее и заднее сальто. А клоун развлекал народ и выдавал
такие анекдоты, что не только их купейные попутчики, но и весь
вагон хохотал трое суток без перерыва.
Так все-таки, куда же мы ехали? До посещения Управления
мы знали (хоть и боялись произносить вслух) это заветное слово
- Семипалатинск. Но вот получаем проездные документы и
читаем: станция Жана-Семей. Это что за чудеса, какая-такая
Жана-Семей? Оказалось, что это станция в нескольких километ-
128
pax от семипалатинского вокзала, на левом берегу Иртыша,
перед самым мостом.
Вот она - великая секретность! Мир уже давно знал слово
«Семипалатинск». Когда мы работали на полигоне, однажды
М.А.Садовский принес нам очередной номер популярного аме-
риканского журнала «Life». На полигоне цензура не вырезала из
этого журнала ничего такого, чего не полагалось знать советским
гражданам, как это делалось во всех научных библиотеках
страны, получающих этот журнал. И вот Михал открывает
журнал, а там - большая, на весь разворот, карта СССР, где
обозначены города всех атомных центров страны. Первым делом
мы увидели ARZAMAS, а потом нашли и SEMIPALATINSK с
надписью «testing». А от кого же мы таились, придумывали
легенды, не сообщали никому, куда мы уехали? Вот он - пример
тупости «Конторы Глубокого Бурения», как называли тогда с
издевкой это секретное ведомство. Может быть, сейчас работни-
ки наследника этой конторы поумнели?
А вот знаменитый плакат «Болтун - находка для шпиона»
оказывал свое действие. На Алтае, например, все знали, что в
Семипалатинске взрывают атомные бомбы. И никто не болтал!
Когда я в 1955 году встретился со своим братом, работавшим в
алтайском колхозе, он ни словечком не обмолвился об этом. Ну,
а я, естественно, вначале тоже не говорил ему о том, что я -
участник испытаний. И только, расставаясь, я «раскололся», а
он сказал, что давно знает об испытаниях, как знают все в его
колхозе. Но по стране эти сведения не расползались, люди «не
болтали».
Когда в 1953 году на полигоне было взорвано термоядерное
устройство (водородная бомба) с эквивалентом 400000 тонн
тротила, пылевой «гриб» этого приземного взрыва был довольно
сильно радиоактивен. Обычно взрывы проводили ранним утром,
когда «роза ветров» указывала на юго-запад - прямиком в
дружественный Китай, а тут неожиданно ветры поменялись. Но
отменять взрыв не стали, и облако пошло на северо-восток, в
недалекий населенный степной Алтай. Через месяц на Алтай
поехала секретная комиссия изучать влияние радиоактивных
осадков на животноводство. Приезжают в некий совхоз, беседу-
ют с руководством:
- Мы изучаем распространение ящура. Как ваши коровки, не
болеют?
- Ящуром-то не болеют, а вот облачко ваше радиоактивное
прошло, немножко попылило, но ничего страшного.
Действительно, радиоактивные осадки от этого взрыва были
129
в районе Алтая не очень обильными. Советский человек привык
«не болтать», помалкивать, и не столько из-за опасения выдать
секрет, а из-за привычного страха перед своими же «органами».
В Новосибирске мы тут же, явившись к воинскому комендан-
ту, получили направление в мягкий вагон на поезд до Алма-Аты.
Это был знаменитый Турксиб - Туркестано-Сибирская железная
дорога, протянувшаяся через среднеазиатские степи еще в 20-е
годы, одна из строек первой пятилетки. Красочно описано
окончание этой стройки в бессмертном «Золотом теленке» Иль-
фа и Петрова. Именно там, где сомкнулись западное и восточное
направления стройки, Остап Бендер получил, наконец, от Ко-
рейки свой вожделенный миллион.
Я уж не помню, почему мы ехали по Турксибу в мягком
вагоне. То ли других билетов не было, то ли воинский комендант
был устрашен нашими проездными документами, подписанными
аж Маршалом Советского Союза. Так или иначе, мы обрадова-
лись - вот, думаем, хорошо выспимся. Тем более, что во всем
вагоне не было больше никаких попутчиков. Как оказалось, все
остальные, кто ехал туда же, куда и мы, были рангом ниже и
ехали в купейных вагонах. Но не тут-то было. Через некоторое
время нам стало беспокойно. Включили свет, и о, ужас! Полчи-
ща, не совру, многие сотни клопов атаковывали нас со стен и
потолка. Так глаз и не сомкнули.
Ехали мы довольно медленно - Турксиб был одноколейной
дорогой, на станциях стояли подолгу, наслаждались покупкой
южных даров: арбузов и дынь. Но наконец поезд остановился
около какого-то жалкого строения с вывеской «Жана-Семей».
Нас предупредили - поезд стоит минуту. И за эту минуту из
разных вагонов высыпало на землю (перрона и в помине не
было) несколько десятков офицеров и несколько штатских лиц.
Все - умного, столичного вида. Два-три аборигена, разинув рты,
смотрели на это нашествие. Вот она, секретность! Нашествие,
однако, длилось недолго. Через пять минут от полустанка
отъехали несколько автобусов, и столичных гостей как не
бывало.
Семипалатинский полигон - это плоская долина диаметром в
20 километров, окруженная невысокими холмами. Ее центр
расположен в 150 километрах от Семипалатинска и в 60 километ-
рах от реки Иртыш. В этой степи практически не было населен-
ных пунктов, за исключением нескольких поселков и кишлаков
по берегу Иртыша. Идеальное место для испытаний!
Нашли это место не сразу. Вообще-то говоря, сначала была
идея испытывать «изделия» где-нибудь в низовьях Оби, Енисея
130
Молодые ученые на конференции по физике подземных взрывов
(1959 г). Слева направо В Сахаров, В Родионов, А Ромашов, В Корякин,
К Губкин, Л Белопухов
Маститые ученые на той же конференции Слева направо Г И Покров-
ский, МА Садовский, М МДокучаев
131
или Лены (река нужна как главная транспортная артерия для
строительства полигона). Выпадение радиоактивных осадков в
Сибири казалось нестрашным - никаких нефтяных, газовых или
алмазных городов тогда там и близко не было. А «архипелаг
ГУЛАГ» поставлял бы неограниченное количество рабочей силы
для строительства. М.А.Садовский и Г.Л.Шнирман (главный
конструктор полигона) вместе с военными генералами-строите-
лями облетели весь Крайний Север, но так ничего подходящего
и не нашли. Если что-нибудь и засекали сверху подходящее, то
оказывалось, что это место было уж очень далеко от транспорт-
ных путей.
Переключились на малонаселенный Восточный Казахстан -
целинные земли тогда еще не предполагалось осваивать. И вот
довольно быстро с самолета увидели идеальное «блюдце», ров-
ное и окруженное со всех сторон холмами. Самолет приземлился
прямо в степи в центре площадки. Все сказали «Ура!». На карте
провели перпендикуляр к Иртышу, на диком бреге которого и
заложили город, вначале абсолютно безымянный, обозначаемый
только номером почтового ящика и войсковой части. А сейчас -
это город Курчатов.
В 1954 году в этом городе уже было довольно много населе-
ния - семей офицеров, которые служили в войсках, обеспечива-
ющих работу полигона, и в созданном в этом городе научно-
исследовательском военном институте, обозначаемом пунктом
«О». А военный городок около самого полигона обозначался как
пункт «Ш». В пункте «О» жил уже и довольно многочисленный
гражданский контингент обслуживающего персонала гостиниц,
столовых и магазинов для тех, кто приезжал сюда во время
испытаний. Когда мы там появились, в городке даже действова-
ла средняя школа №20 города Москвы, как гласила вывеска на
ней. Никто, видимо, не подумал, каково будет поступать в
московские вузы выпускникам этой школы. Приемные комиссии
московских вузов утверждали, что в Москве школы с таким
номером нет. А бедные абитуриенты ничего не могли объяснить,
потому что при окончании школы им строго-настрого запретили
упоминать хоть что-либо о местонахождении своей школы.
Правда, молодые жители будущего города Курчатов еще в
старших классах привыкли к такой ситуации, когда им и их
семьям иногда разрешалось выезжать «на материк». В фильме
«Девять дней одного года» очень секретный физик Гусев наве-
щает своего отца в деревне, и отец ни о чем его не расспрашивает.
Только один вопрос:
- А ты бомбу делал?
132
- Да, - ответил сын.
И на этом разговор о работе закончился.
И вот наш автобус из Жана-Семей пропылил степью 120
километров и остановился у ворот, от которых уходила в сторону
колючая проволока, окружавшая военный городок. А сам поли-
гон был окружен тремя рядами проволоки, и кроме того две
дивизии солдат охраняли эту проволоку так, что каждый пост
охраны был в поле зрения соседнего поста.
Но мы еще ничего не знали про полигон. Правда, с нами был
Володя Родионов из первого выпуска Физтеха, наш непосред-
ственный руководитель. Он уже бывал на полигоне и даже
получил орден Трудового Красного Знамени за участие в 1953
году в испытаниях первой водородки (как тогда официально
объявлялось - за выполнение специального задания Правитель-
ства). На наше с Сашей любопытствование о том, что нас на
полигоне ждет, Володя обычно говорил:
- Там все узнаете.
И вот прибыли. Первым делом появившиеся из караульного
здания офицерские чины стали тщательно проверять документы
вновь прибывших. Особенно тщательно они проверяли некую
бумажку с красной диагональной полосой - пропуск на въезд. А
от проверки командировочных удостоверений и паспортов эти
офицеры нетерпеливо отмахивались. Между прочим, к нам,
трем гражданским лицам в этом автобусе, проверяющие относи-
лись, несмотря на нашу молодость, очень почтительно, с гораздо
большим пиететом, чем к военным лицам. А вдруг, чем черт не
шутит, кто-нибудь из нас и академиком окажется! Мы сразу
приободрились, задрали носы повыше.
Все у всех в автобусе оказалось в порядке, проверяющие
вышли. Но автобус почему-то стоит и стоит. И тут вдруг входит
военный и, несмотря на свои всего лишь лейтенантские погоны,
громко объявляет офицерам, имеющим звания от майора и
выше:
- Открыть чемоданы на проверку!
И правда, все стали открывать. Уже привыкли к тому, что
КГБ-шный лейтенант может оказаться главнее армейского пол-
ковника. В чем дело? Мы, салаги, и не знали, что ставший
недавно Министром обороны маршал Г.К.Жуков ввел в армии
сухой закон - полный запрет на спиртное в военных городках,
запрет на продажу и ввоз, а значит, и на распитие, поскольку
съездить купить и тайком ввезти было нельзя. Но и среди
офицеров нашлись такие, кто думал, что уж на этот секретней-
ший полигон удастся провезти что-нибудь. Не тут-то было.
133
Лейтенант спокойно вынимал из чемоданов бутылки с белой и
коричневой жидкостью и передавал их через дверь солдатам,
которые с уханьем разбивали их о специальный камень - в
доказательство того, что никто уже не будет эти жидкости
употреблять. Почувствовались в автобусе подавленные слезы.
И мы с Сашей скисли. Ведь еще в Москве Володя поручил
нам купить по две бутылки по 28.70 за бутылку и еще по две по
41.20. Понятно, о чем идет речь? По тогдашнему времени (до
очередной деноминации рубля в 1961 году) это были цены
поллитровок обычной водки (правда, очень хорошей в сравне-
нии с нынешней) и трехзвездочного напитка ереванского завода
«Арарат» (тоже много лучше современных коньяков и бренди).
Мы, конечно, выполнили указание шефа (и даже с превышени-
ем). И вот теперь исчезала надежда славно отметить осенние
революционные праздники. Ну что ж, нет так нет. Хотя денег,
конечно, жалко.
Но наш Володя любил сюрпризы. Он-то знал, что напитки в
наших чемоданах предназначались не для простого распития в
нашей компании. И сохранить их нужно было во что бы то ни
стало. Он и говорит нам:
- Ребята, не вздумайте открывать чемоданы.
Подходит наш черед. Володя - лейтенанту:
- Вы нам не можете приказывать. Мы люди штатские, приказ
вашего министра для нас не обязателен. Открывать чемоданы не
будем. Звоните в штаб.
Автобус ждет. Офицеры ворчат, сердито поглядывая на нас.
Минут через двадцать поднимается шлагбаум, и автобус въезжа-
ет на территорию. Из караулки так никто больше и не вышел.
Видимо, в штабе признали наш повышенный статус.
Поселили нас в гостинице почти высшего по тамошним
меркам разряда, в хороших комнатах, правда все удобства - в
коридоре. Через месяц нас переселили в действительно очень
хорошую гостиницу, в которой мы и жили во все последующие
приезды.
Долгими осенними вечерами мы осваивали преферанс. За
картами:
- Володя, давай откроем запас.
~ Нет, ребята, не надо, еще рано.
Правда у нас и не было особой тяги к этому делу. В Москве
мы пригубливали спиртное редко, в основном на днях рождения,
да и то понемногу грузинского полусладкого. Ах, какие это были
вина! «Хванчкара», «Киндзмараули», «Оджалеши», «Твиши»,
«Чхавери». От этих вин остались только названия, даже в
134
Грузии. Сначала был перестроечный Егор Лигачев, потом рас-
пад и все остальное.
А я попал на Физтех переводом из химико-технологического
вуза (сдав, естественно, труднейшие переводные экзамены) и
был вполне выпивающим молодцом - нечасто, но уж по стакану-
другому беленькой. И вдруг оказалось, что физтехи это прези-
рают, говорят, что уж если пить, то только сухие или полуслад-
кие вина, лучше всего грузинские. Перековался. И так - почти
все, кто были вокруг. И Саша, и Володя. Однажды второкурс-
ник Валя Зубарев, перековываясь, под Новый Год купил по 5
бутылок «Оджалеши» и «Киндзмараули» (по 30) и 10 кило-
грамм болгарского винограда (по 6 рублей). Этот невиданный
продукт только что появился тогда в магазинах как подарок
трудящимся к Новому Году. Повышенная физтеховская стипен-
дия (750 рублей) вполне позволяла такой расход. И весь Новый
Год, 31 декабря и 1 января, Валя читал умные книжки и мето-
дично уничтожал свой запас. Наверное, он был прав, сказав
потом:
- Лучшего Нового Года у меня не будет!
Мы были уже дипломниками, у нас были всякие другие
новогодние ожидания, но на Вальку мы смотрели с одобрением
и восторгом.
Понятно, что на полигоне мы нечасто вспоминали о своих 40-
градусных запасах. Но вот приближаются дни революционных
праздников. Коварный Володя говорит нам:
- Ребята, завтра 6 ноября. Вам это о чем-нибудь говорит?
- Нет, а что такое?
- Как, вы забыли? Завтра Михалу исполняется полтинник,
это ж юбилей! Разведка донесла, что, как я и предполагал, чего-
либо стоящего, кроме казенного спирта, здесь невозможно дос-
тать даже академикам. А любимый напиток академиков - это
трехзвездочный, у генералов же - чистая беленькая. Михал
приглашает нас назавтра к себе, и еще извиняется, что выбор
напитков будет однозначно скудным. Я ему, конечно, ничего не
сказал, вы ж меня знаете - люблю сюрпризы.
- А кто там еще будет?
- Ну, конечно, Борода, кто-нибудь из генералов. Наверняка,
Олисов. Еще кто-нибудь.
Тут мы с Сашей немножко струхнули. Одно дело, Михал.
Да и с генералом Олисовым мы уже сдружились по работе. Я
даже заработал от него за свой очень юношеский вид прозвище
«Лель - голубые глазки». Но Борода - это совсем другое дело.
Главный научный руководитель Атомного проекта казался нам
135
полубогом. Мы знали его только по рассказам наших друзей.
Правда, рассказы эти были восторженные. Володя - нам:
- Да не бойтесь, он такой же, как и Михал. А может, даже
лучше.
Мы не согласились, поскольку лучше быть не может. Но все
же успокоились.
И вот явились поздравить с юбилеем. Смотрим, действитель-
но, Михал, Борода, Олисов, еще кто-то сидят, явно им чего-то
не хватает. И тут это что-то появляется из свертков. Всеобщее
оживление. Вскоре Борода, генерал Олисов и Володя с Сашей
начали преферансную партию. А я и Михаил Александрович
беседовали. Вот тогда он мне и поведал историю с выбором места
для полигона.
А Борода запомнился по двум обстоятельствам. Во-первых,
он учил нас ни в коем случае не закусывать коньяк лимоном, не
нарушать его (коньяка) божественный вкус. Игорь Васильевич
рассказал, откуда пошла эта мода. Царь Николой II любил
коньяк. Но, страдая язвой, он должен был что-нибудь сразу
после коньяка положить в рот. Граф Ольденберг, Министр
двора и друг царя, однажды предложил ломтик лимона, приго-
товленный для чая. Понравилось. Ну и конечно, все придворные
И.В Курчатов
136
стали подражать царю. Так и пошло. По-моему, у Похлебкина,
нашего знаменитого писателя-гастронома, этот рассказ также
присутствует. Но в 1954 году Похлебкин еще не публиковался.
Тогда в ходу была «Книга о вкусной и здоровой пище» с
предисловием А.И.Микояна, а в ней алкоголь не пропагандиро-
вался.
- Лимон только к чаю, да и то не ко всякому, - сказал нам
Курчатов. С тех пор я соблюдаю этот завет, хотя редко кто со
мной соглашается. Уж очень все привыкли не мыслить коньячок
без лимончика.
И еще одно воспоминание от того вечера.
Одного из игроков Борода спас от выплаты крупного проиг-
рыша, нарочито сорвав игру открытием своих карт, по которым
он и догадался о неудачном для игрока раскладе и о том, что этот
игрок по неопытности зарвался (для тех, кто понимает, собрался
играть «мизер», когда этого ни в коем случае делать было нельзя
- проигрыш очень большой). И, конечно, Борода понимал, что
незадачливый игрок будет отдавать свой проигрыш - примерно
половину месячной зарплаты. Он не мог этого допустить и нашел
хороший ход - прекратил игру, якобы рассердившись на парт-
неров:
- Научитесь сначала играть, потом садитесь!
И еще. Будучи Первым и Главным среди всех там присутству-
ющих, он старался ничем этого не выразить. Меньше других
говорил и с большим неподдельным интересом расспрашивал
нас о нашей недавней учебе, вместе с нами огорчался по поводу
преобразования (а фактически, разгона) старого Физтеха, кото-
рого он не предусмотрел и потом уже не смог отменить после
опубликования соответствующих правительственных постанов-
лений.
- Прозевал, - сказал Игорь Васильевич, - сумел спасти
только вашу, взрывную, и свою, изотопную, специальности,
сохранив для них базовую академическую систему. Поэтому вас
и перевели в МИФИ, а не в МГУ, где ненавидели вольный, по
их мнению, дух Физтеха. Вы ведь и сами выросли с этим духом.
Только получше научитесь в карты играть.
Когда однажды (в 1955 году) во время перерыва между
сериями испытаний он и А.Д.Сахаров знакомились с результа-
тами наших работ по воздействию взрыва на почву и возбуждению
сейсмических волн, мы восхищались способностью И.В.Курча-
това быстро разобраться в довольно сложных вопросах той
области взрывной науки, которой он никогда не занимался. При
этом он не стеснялся сказать, что чего-то не понял, и просил
137
А.Д. Сахаров
еще раз рассказать «попонят-
нее». И все это весело, со сво-
ими знаменитыми шутками и
рассказами. Мы быстро забы-
вали о том, с кем мы на самом
деле общаемся, и начинали азар-
тно спорить, отстаивая свои по-
ложения.
А.Д.Сахаров был великим
ученым. Если бы он не увлекся
решением трудных, инженер-
ных по своей сути, проблем,
возникавших при конструиро-
вании бомбы, он оставил бы
яркий след в науке. Этот след
намечался в его знаменитых
«горьковских» работах о «кос-
мологической стреле времени».
Не успел.
Когда он знакомился с ра-
ботой нашей группы, ему тре-
бовалось еще меньше времени, чтобы во всем разобраться. Но
оставалось впечатление определенной дистанции между им и
нами, что-то было в его манере общения от манеры Л. Д. Ландау,
хотя, в отличие от последнего, форма общения была безукориз-
ненно вежливой. Слишком вежливой.
М.А.Садовский не забыл вечер 6 ноября. По возвращении в
Москву ему пришлось быть главным действующим лицом офи-
циального юбилея. Не совсем официального, потому что Михала
любили все - от лаборантов до академиков и министров и от
солдат до маршалов. Он пригласил нас на это грандиозное
мероприятие в зале гостиницы «Советская» (бывшем «Яре») -
там было человек 200. Нам, зеленым юнцам по сравнению с
остальными гостями, от распорядителей достались места где-то
на окраине. Но Михал разыскал нас взглядом и с бокалом в руке
пришел, чтобы мы могли расцеловаться с ним и еще раз
поздравить. Именитые гости с удивлением глядели на эту сцену.
Вот к чему привел нас провоз на полигон спиртного наперекор
строгому маршальскому приказу.
Но, пожалуй, дело было не только в этом. На полигоне мы,
действительно, были одной семьей, занятой делом, которое всем
нам казалось самым важным, самым главным делом в жизни.
Так было для Михаила Александровича Садовского. И он
138
чувствовал, что то же самое ощущали и мы. Вот, наверное,
главная причина его такого доброго к нам отношения.
Но в чем же заключалось это наше дело на полигоне? Чем мы
там занимались?
Очередной день « Д» - заранее определенный день испытания
нового «изделия». Встаем очень рано, потому что время «Ч»,
время испытания, раннее, вскоре после восхода Солнца. Прихо-
дит объезжающий гостиницы автобус, и по списку в него садятся
наблюдатели-испытатели.
Степные дороги - ровные. Час езды - и мы на наблюдатель-
ном пункте. Обычно там собирается 20-30 человек. В большой
брезентовой палатке - чай, бутерброды, пирожки. Прямо на
траве разостлан огромный брезент - чтобы хватило всем. По
инструкции в момент взрыва нужно лежать с защищенными
ушами и глазами. Уши защищают «уши» шапок-ушанок, глаза
- специальные очки, зачерненные столь сильно, что даже солнце
сквозь них еле проглядывает маленьким желтым пятнышком.
От эпицентра взрыва, т.е. от точки на поверхности земли, над
которой на некоторой высоте происходит взрыв, если он воздуш-
ный, или от самого центра, если взрыв приземный, до нас - 12
километров. Это, если взрыв - стандартный, с энергией, эквива-
лентной 20 килотоннам тротила. Испытывались все более совер-
шенные конструкции: по составу их «начинки», по деталям
конструкции, по схемам управляющей автоматики и, что было
очень важным, по общему весу - чем он меньше, тем легче будет
доставлять бомбу к цели.
Наблюдательный пункт - на одном из холмов, окружающих
«блюдце» полигонного поля.
И вот подходит время «Ч». Торжественный голос, очень
похожий на знаменитый Левитановский, объявляет:
- Осталось десять минут,
потом:
- Пять минут,
- Одна минута,
и наконец,
- Осталось десять секунд, девять, восемь семь, шесть, пять,
четыре, три, две, одна, НОЛЬ!
И тут же вспыхивает вдали нестерпимо яркая даже сквозь эти
черные очки точка, быстро становящаяся шаром, «огненным
шаром». Следы разбегающейся ударной волны видны на обла-
ках, потом на земле. Возникает переливающийся красками
«гриб». Он все растет, уходит за облака. А через 30-40 секунд
приходит гром, не похожий ни на что в природе. И все.
139
Помню, конечно, свой первый взрыв. Было это 29 сентября
1954 года. Сброшенная с самолета бомба имела сравнительно
небольшую «мощность», эквивалентную 200 тоннам тротила
(«всего» 10 вагонов взрывчатки). Но все атрибуты ядерного
взрыва были налицо - и огненный шар, и гриб, и облако.
Осенняя программа испытаний 1954 года включала 9 взры-
вов. Семь из них были не очень сильными - от 200 тонн до 4
килотонн тротила. Был даже один отказ наземного взрыва - 19
октября. Это, вообще говоря, был единственный случай отказа
за всю историю ядерных испытаний. О его причинах ни разу
нигде не сообщалось.
Но 23 октября было испытано «изделие» с тротиловым
эквивалентом в 62 килотонны. А наблюдательный пункт был все
там же - в 12 километрах от эпицентра. Огненный шар был
много больше и казался более ярким, чем раньше. Ударная
волна хлестнула по ушам так, как это бывает в сильную грозу,
когда между молнией и громом не проходит и секунды.
За три года мне довелось участвовать в испытаниях 20
«изделий», которые отличались номерами - РДС-10, РДС-11 и
т.д. Первоначально эта аббревиатура означала зашифрованное
то ли «Реактивный Дистанционный Снаряд», то ли «Реактив-
ный Двигатель Сталинский». Никто уж и не может вспомнить
сейчас это точно. Но очень быстро в атомных центрах и на
полигонах РДС стали расшифровывать как «Россия Делает
Сама»! Научный журналист В.Губарев свидетельствует, что так
предложил назвать бомбу еще до ее взрыва главный конструктор
ядерного центра «Челябинск-70» К.И.Щёлкин. Но так и хочется
приписать это И.В.Курчатову, замечательному выдумщику по-
К.ИЩёлкин
140
словиц, прибауток, многие из которых я не могу здесь воспроиз-
вести по соображениям благопристойности. Напомню только его
знаменитое приветствие всем, от студентов до маршалов, -
«Физкульт-привет!» Последнюю установку по термояду, кото-
рую он курировал, И.В.Курчатов назвал «ДОУ-3», что расшиф-
ровывалось «ДО Удара 3», т.е. надо успеть сделать до третьего
смертельного инсульта. Не успел.
Первым термоядерным взрывом в СССР на семипалатинском
полигоне был взрыв РДС-6 двенадцатого августа 1953 года. Я
тогда еще был студентом-дипломником и присутствовать на
испытаниях не мог. Но Володя Родионов через год устроил нам
экскурсию на место этого взрыва.
Взрыв бомбы с тротиловым эквивалентом 400 килотонн
произошел на металлической 30-метровой башне, т.е. практичес-
ки был приземным. Башня целиком испарилась. Испарился и
порядочный слой грунта под ней. В радиусе до 400 метров
поверхность земли стала темной от спекшегося шлака. Но что
интересно! Через год после взрыва знойным августовским летом,
когда вся окружающая степь была желтой и сухой, в радиусе oi
400 до 600 метров было ярко-зеленое травяное кольцо. Я не
знаю, изучал ли кто-нибудь из почвоведов это явление? Вряд ли.
Почвоведов, допущенных на место взрыва водородной бомбы, не
существовало. Может быть, через год на этой почве сказалось
влияние повышенной радиации и температуры - увеличилась
длина корневой системы, так что корни стали доставать до
подпочвенных вод. Или на этом расстоянии произошел подъем
этих вод. Во всяком случае ясно, что значение этого явления
чисто теоретическое, радиоактивность здесь и через год была
очень высокой, превышала фоновое значение в тысячи раз. Но
мы как-то не очень обращали внимание на эту радиацию -
пробыли в этих местах не меньше часа.
В 1954 году еще не было ясного понимания, как влияет
радиоактивное излучение на человека, какие дозы облучения
можно считать безопасными. Совсем незадолго перед этим в
Москву из Сухуми был переведен специальный биологический
секретный центр по изучению влияния радиоактивности с очень
простым названием «Институт биофизики». Ведало этим инсти-
тутом Министерство здравоохранения, а не Министерство сред-
него машиностроения, ведавшее всеми атомными предприятия-
ми. Академический же институт биофизики никакого отношения
к радиации не имел. Курировавший этот институт генерал-майор
медицинской службы, заместитель Министра здравоохранения
СССР, держал своих сотрудников в черном теле. Их командиро-
141
вочное довольствие было в два раза меньше, чем у нас. Дело в
том, что в советское время командировки давали на срок не
больше месяца, затем их нужно было продлевать, и при этом
командировочная ставка уменьшалась в два раза. Это было
совершенно необъяснимо. Неужели считалось, что командиро-
ванные мужчины (женщины) за первый месяц длительной
командировки обязательно обзаведутся спонсором - женщиной
(мужчиной) из местных жителей, которые будут кормить бедно-
го командировочного?
Вот почему наши командировки не продлевались, а каждый
раз выписывались новые. Для бухгалтерии же делались липовые
отметки о выбытии-прибытии в пункты назначения. Биофизи-
кам этого не делалось. Но они не унывали и распевали песни с
такими, например, куплетами:
«Нам авансы хилые вручили -
По тринадцать рупий на харчи,
Чтоб зубов со скуки не точили
На красавиц местных москвичи.
Чтоб был порядочек в стране Лимонии,
Где создается мощный щит страны.
А мы без звания в сухозаконии
И в воздержаньи жить обречены».
Насчет сухозакония они лукавили - в их распоряжении было
так много чистого медицинского 96-процентного, что учесть на
работе его расход было просто невозможно.
А что такое Лимония? Именно так все поголовно называли
Семипалатинский полигон, официальное обозначение которого
было У П-2 (учебный полигон №2). Так значилось и в наших
командировочных удостоверениях. Между прочим, Лимонией в
уголовной среде называли места не столь отдаленные, видимо,
потому, что там всем кисло. В нашей Лимонии было, правда, не
кисло, а радиоактивно. В процитированном куплете есть рас-
крытие тайны - «щит страны». В других куплетах авторы и
вовсе распоясались - упомянули некоторые фамилии, в том
числе и своего начальника-генерала, которого они дружно не
любили. А это уже - разглашение военной тайны. И многих из
нас, увы, приглашали в секретный отдел нашего секретного
полигона с его наисекретнейшей деятельностью и вежливо
расспрашивали, знакомы ли нам эти тексты и не знаем ли мы
случайно, кто их сочинил. Интересно, что те из нас, кто
впоследствии решились обсуждать друг с другом эти приглаше-
ния, не сговариваясь, отвечали, что где-то слышали, как кто-то
в коридоре гостиницы что-то распевал о гостиничных порядках,
142
вернее беспорядках. Скажем, о том, что горячей водой нас
балуют не часто. Мы переводили разговор на эти гостиничные
дела и об авторстве крамольных куплетов нас больше не расспра-
шивали - поскорее отпускали. Один из нас исполнился даже
такого нахальства, что попросил дать ему переписать куплеты -
очень уж хороши.
А ведь именно в нашей компании автор впервые исполнил эту
песню, принеся с собой, кроме гитары (одолженной у кого-то из
местных), изрядное количество того самого чистого медицинско-
го, который мы строго по Д.И.Менделееву доводили до нужной
кондиции. Распивая остатки, мы уже громко распевали крамоль-
ные куплеты, не подозревая, что даже в Лимонии у стен были
уши, а при штабе - много голубых погон. В связи с этим - один
смешной инцидент.
Кажется, это было в 1956 году. В клубе (Доме офицеров) шел
какой-то новый кинофильм. Когда погас свет, боковую началь-
ственную ложу заняло какое-то генеральство. А за мной сидел
один из таких же, как мы, молодых зазнаек, физик-ядерщик. Да
к тому же его папа был в Москве видным генералом МВД. В
самом конце фильма он взял сигаретку и, чтобы ее поскорее
раскурить после сеанса, вынул из кармана зажигалку-пистолет
и щелкнул ею. Уже через пару минут на выходе из зала его под
белы ручки поволокли туда, куда надо. Оказалось, что в ложе
сидел только что приехавший на полигон Маршал Советского
Союза, новый начальник Ракетно-ядерного управления Мини-
стерства обороны. А тут - что-то похожее на пистолет. Мы -
бегом к Садовскому. Далеко не вдруг удалось вытащить нашего
приятеля из той беды, в которую он ненароком попал. А не
хвастайся своей особенной зажигалкой! Между прочим, именно
этот физик-ядерщик попросил в спецотделе дать ему переписать
крамольный текст о Лимонии.
Как хорошо сочинять не научную книгу, а вольное приложе-
ние к ней! На двух страницах отвлекшись на рассказы о
забавных случаях, я забыл, о чем же это хотел раньше расска-
зывать.
А вот о чем - о радиоактивности и научном энтузиазме. В 1955
году испытания шли в два этапа - три ядерных взрыва в августе
и два термоядерных в ноябре. После августовской серии почти
все испытатели уехали. Но наша дружная группа, трое из
Химфизики, горевшие тогда жаждой познания, решили не
уезжать домой на образовавшийся двухмесячный перерыв, а
использовать это время для проведения опытов с обычной
взрывчаткой, чтобы подробнее изучить воздействие ударной
143
волны на почву и образование при этом сейсмических волн. На
много лет вперед эти вопросы стали главной научной темой
В.Родионова и А.Ромашова. На полигоне при наличии солдатс-
кой рабочей силы и неограниченного количества чего угодно, в
частности обычной взрывчатки, можно было осуществить доста-
точно крупные взрывы - по тонне и больше. А необходимые
датчики и регистрирующие приборы были заготовлены еще в
Москве для использовании прежде всего на ядерных испытани-
ях. Они и были использованы на одном из августовских призем-
ных ядерных взрывов.
Поскольку из нас троих женатым был только шеф, то я и
Саша не очень рвались в Москву (впрочем, и шеф тоже не
торопился - видно, наука у него была на первом месте). Мы
переселились из гостиницы с иртышского берега в пункт «Ш»,
где во время испытаний жил офицерский состав, обеспечивав-
ший всю черновую работу для измерений - рытье новых кот-
лованов, установку приборов в них, протягивание кабелей и
т.д. В перерыве между испытаниями офицеров оставалось че-
ловек 20. Поэтому все было свободно - и спальные места в
бараках, и душ, и столовая. Нам было важно, чтобы наша
работа была обеспечена рабочей силой, причем и солдатской и
офицерской - нужно было рыть траншеи до глубины 5 метров,
протягивать кабели, привозить и укладывать ящики со взрыв-
чаткой и т.д.
Каждое утро нам подавали уазик, который был в нашем
распоряжении - привозил после завтрака «на поле», возил на
обед и обратно, а вечером доставлял в наш барак. Младшим
офицерам легковушки не полагались, и они ездили на грузови-
ках, глотая пыль, поднимаемую другими машинами.
А начали мы эту работу еще в августе, когда на одном из
наземных ядерных взрывов на расстоянии 200 метров от взрыва
было закопано в землю несколько десятков наших приборов для
определения подземных нагрузок. Почему-то закапывать прибо-
ры пришлось мне. Вернее, конечно, не мне, а солдатам, которые
отрывали траншеи, таскали приборы и кабели, устанавливали
их по моим указаниям и потом заваливали землей. При этом по
различным причинам обязательно получались отклонения от
намеченной схемы расположения как приборов, так и идущих от
них кабелей. Все эти отклонения я тщательно отмечал на своей
схеме.
И после того, как мы издали полюбовались 12-килотонным
взрывом на площадке №4 и выполнили свою главную задачу -
определение энергии взрыва этой бомбы (изделие РДС-20), нам
144
предстояло заняться своими делами с обычными взрывами. Нам
выделили место на полигоне, солдаты накопали много траншей,
но ведь приборы-то находились в земле на площадке №4, где на
поверхности была солидная наведенная нейтронным потоком
радиоактивность грунта порядка одного рентгена в час - в 70000
раз больше современного безопасного уровня. Но тогда этой
нормы еще не существовало. Мы только знали из блестящих
лекций будущего академика В.И.Гольданского (предмет «техни-
ка безопасности» на четвертом курсе), что 1000 рентген - это
смертельная доза облучения, а 100 рентген - лучевая болезнь. И
все. Но Гольданский очень хорошо нам объяснил, что это -
примерные величины, что воздействие гамма-излучения на орга-
низм - это процесс вероятностный.
И мы решили - добровольцы, вперед! Конечно, на полигоне
существовала служба радиационной безопасности. Каждый вхо-
дящий на пропускной пункт был обязан иметь портативный
интегральный (накопительный) счетчик излучения, очень похо-
жий на авторучку. При выходе прибор предъявлялся охране для
контроля, и если он показывал суммарную дозу меньше 25
рентген, то все считалось в порядке. А вот если больше, то
счетчик отбирался, а новый можно было получить только через
месяц. Следовательно, тогда считалось, что облучение дозой
порядка 25 рентген можно считать допустимым. Сейчас это
звучит дико. Наш друг (тот самый с пистолетом-зажигалкой)
снабдил меня запасом счетчиков - он же был физиком по этому
делу.
И я начал откапывать приборы. Точнее, откапывали солдаты,
ими командовал научный майор из атомного военного института,
а я давал указания этому майору, все время сверяя ход раскопок
со своей схемой и ее многочисленными исправлениями, в кото-
рых только я и мог разобраться. Экскаватор при этом использо-
вался минимально - чтобы не порвать кабели, поэтому работа
растянулась на неделю. Без меня солдаты не смогли бы выта-
щить все приборы, не повредив проводов. По инструкции все
находящиеся на этой площадке должны были работать в комби-
незонах и респираторах, защищающих организм от попадания
радиоактивной пыли. Но температура была 35 °C в тени.
Впрочем, никакой тени там не было, разве только в полуразру-
шенных помещениях опытного подземного помещения. Мы с
майором пренебрегали респираторами. А я и вообще был в
легкой одежде - синей шелковой рубашке. Когда вдали показы-
вался джип службы безопасности, я нырял в глубины опытного
сооружения, а служба не могла понять, куда это исчез издали
145
И.В.Курчатов и МА.Лаврентьев (1958 г.)
кий в синей рубашке.
Солдаты и майор меня
не выдавали.
Я четко осознавал, что
одно дело - внешнее об-
лучение, а совершенно
другое - попадание ра-
диоактивной пыли в орга-
низм. А мой научный
майор все время курил.
Он, хоть и работал в на-
учном учреждении, в ра-
диации разбирался не
очень хорошо. Я непре-
рывно делал ему замеча-
ния, обращая внимание
на возможность попада-
ния пыли внутрь при ку-
рении. Но тщетно. Когда
я через год сталкивался с
ним в его институте, он
неважно выглядел и все
время чем-нибудь болел.
О бедных солдатиках я уж и не говорю. Они, конечно, украдкой
отодвигали респираторы от носа - ведь жарко!
Каждый вечер я перед ужином шел в душ как был, в своей
легкой одежде, и старался смыть с нее и с волос всю пыль.
Переодевался в другое, а «спецодежду» вывешивал за окно, и к
утру она высыхала. Вот, правда, в обед я шел в столовую
немного запыленным. Но уж руки и голову мыл тщательно, как
хирург перед операцией. Через три дня мне пришлось заменить
счетчик, а потом и еще один раз сделать замену. По моим
подсчетам, я получил за неделю 70 рентген. При этом немного
побаливала голова - но, может быть, просто от жары.
Сейчас мне ясна вся глупость и риск этой эскапады. Ну,
повезло. Вероятность лучевой болезни средней тяжести при
таком облучении, как сегодня медикам хорошо известно, была
порядка 50%. Значит, я попал в другие 50%. И все долгие годы
после этого я спокойно относился к возможному повышению
радиационного уровня и посмеивался над сегодняшними норма-
ми радиационной безопасности. Многие испытатели и работники
полигона, создатели ядерного оружия, рабочие и инженеры
146
атомной промышленности оформляли потом льготы соответ-
ственно современным законам. Но я-то не мог этого сделать. Мое
облучение не было официально зарегистрировано и осталось
моей маленькой тайной. Хвастаться им я стал совсем недавно, во-
первых, когда стало можно все это рассказывать, а во-вторых,
когда прошло много лет совершенно нормальной жизни без
вредных последствий этого облучения.
А наша сверхурочная работа была выполнена, и были полу-
чены очень нужные тогда результаты.
А как мы хорошо и весело трудились! Помню, я отмерял в
траншее расстояние руками вместо линейки. И в сценарии
кинофильма о нашей работе (в совершенно секретной тетради,
конечно), который я сочинил, была такая фраза: «Белопухов
меряет воздух руками». Все остальное из этого сценария я сейчас
забыл, Но видимо там было много смешного, поскольку, когда
Садовский давал читать его другим начальникам, все весели-
лись.
Однажды в разгар работы к нам на площадку прикатил джип
начальника полигона генерал-лейтенанта А.В.Енько.
- Кто здесь Белопухов? Немедленно к генералу.
Я не испугался, поскольку догадывался, в чем тут дело.
Когда мы жили «на берегу», я подключился к самодеятельности
Дома офицеров, которой руководила жена заместителя началь-
ника полигона. Она была музыкантша по образованию и безмер-
но скучала в гарнизонной жизни. Вот и придумала самодеятель-
ность, особенно с участием москвичей. Сережа Хлевной замеча-
тельно играл на аккордеоне и стал душой этой самодеятельности.
Я в молодости немного бряцал на фортепиано (как полагается,
по нотам) и знал несколько пьесок классического репертуара на
уровне младших классов музыкального училища. Но наша
руководительница считала, что это будет очень хорошо, и
готовила меня к выступлению на намечавшемся концерте. Уез-
жая на поле, я предупредил ее, что буду жить на «Ш» и не смогу
выступать.
- Не беспокойтесь, я вас достану.
И достала. Прямо «с колес» я выступил в концерте, схватил
аплодисменты (больше всех был доволен наш Михал - вот какие
у него ребята, не только в ударных волнах разбираются) и
поздно вечером на генеральской легковушке был доставлен
обратно. Так что жили мы вовсе не скучно.
А вот история совсем невеселая, но с благополучным концом.
Время - послеполуденное. В час дня в столовой накрывают
столы к обеду. Вот-вот с поля приедут офицеры, а с ними вместе
147
и мы. Неспешно на неогороженную территорию «Ш» въезжает
телега о двух лошадях с тремя бородатыми личностями и какой-
то поклажей. С недоумением оглядываясь и рассматривая карту,
они обращают внимание на вывеску «Столовая». По их виду
можно было понять, что такой вывески да и вообще каких-либо
даров цивилизации они не видели все время, пока отрастали их
бороды.
А в столовой накрыты столы, а на столах - боржом! И не тот,
что сейчас продают в каждом магазине, а самый настоящий,
грузинский. И яблоки - алма-атинский апорт по фунту штука.
И свежайший хлеб! И солдат, разлетевшийся к ним:
- Вы, видно, только приехали и не заказывали обед вчера. Я
вам сейчас принесу дежурные блюда.
И несет. И дежурный винегрет, и борщ, и котлеты с пюре, и
компот, и вершину всего - мороженое. Ошалевшие от неожидан-
ности бородачи начинают насыщаться. А столовая между тем
заполняется приехавшими с поля офицерами. И мы тут. Кстати,
сами бороды никого - ни солдат, ни офицеров, да и нас - не
смущали. Научники, особенно физики-ядерщики, частенько
отпускали бороды, подражая, наверное, своей главной Бороде.
Но эти бородачи начинают оглядываться, понимая, что здесь
что-то не так. И тут к ним подходит тот, кто должен был подойти,
и вежливо говорит:
- Вы, наверное, только что прибыли. Пожалуйста, ваши
удостоверения и пропуска.
- К-к-какие пропуска?
- Как какие? Вы из какого института?
- А мы из университета. Московского. Мы почвоведы,
экспедиция по изучению почв целинных земель, по личному
заданию генсека Н.С.Хрущева.
- Что, что?
Тот, кому надо, на всякий случай разрешил почвоведам
доесть мороженое и попросил их следовать за ним. В штаб, на
котором в отличие от столовой не было никакой вывески. Там он
их запер в помещении офицерской гауптвахты, где они тут же с
наслаждением уснули, попав, наконец, в цивилизованные усло-
вия. Сам же бросился к телефону - звонить генералу.
Генерал в этот момент играл в предобеденный теннис с
научным майором из Военно-инженерной академии. Майор, сын
проректора этой академии, на испытаниях был все больше при
начальстве. Он был компанейским парнем, и мы с ним хорошо
сдружились по дороге на полигон (на этот раз в самолете,
обычном, винтомоторном - пассажирские реактивные еще не
148
летали, и самолет летел со многими посадками почти сутки). Он
нам потом и рассказывал:
- Ну, мы, значит, играем. Вдруг генерала - срочно к
телефону. Появляется он, бледный, весь трясется. Володя,
говорит, отставить теннис, тут такое случилось!
Дело в том, что в степи вокруг полигона, кроме непосред-
ственно близкой к нему охраны, были десятки постов наблюде-
ния, чтобы никто и близко (километров за пятьдесят) не мог
подобраться к нему и шпионить за взрывами. А тут - спокойно,
на телеге какие-то темные личности явились прямо в столовую на
«Ш»! Ведь за это и генеральские погоны могут полететь.
Неделю продержали взаперти бедолаг-почвоведов, которые
утверждали, что на их карте (кстати, тоже очень секретной,
милицейской) на этом месте никакие населенные пункты не
обозначены, не говоря уж о столовых с боржомом. Благополуч-
ному окончанию истории, видимо, помогло то, что они путеше-
ствовали по личному заданию генсека и что их анкеты оказались
кристально чистыми. Да и взрывов в этот период не было.
Пострадали только командиры охранявших полигон дивизий.
Вот, правда, не знаю, куда делись лошади с телегой. А почвоведов
отправили в Москву, так что они и не сразу поняли, где побывали.
Другая история. В этом пункте «Ш» постоянно находился
только один гражданский - парикмахер, очень хороший мастер,
к нему даже с берега приезжали поправить прически жены
И В.Курчатов, Б.Л Ванников и К.И.Щелкин (1959 г)
149
начальствующего состава. И вот этот парикмахер однажды
исчез. По слухам, он был крупным агентом другой ядерной
державы. И его задачей было - тщательно фиксировать все
разговоры сидящих к нему в очереди офицеров. Говорили,
впрочем, что за несколько лет он так и не смог узнать что-либо
ценное для разведки - так привыкли все ни словом не упоминать
о служебных делах в неслужебных помещениях.
А вот еще пара историй на эту тему, рассказанных нам при
первом приезде на полигон в официальной беседе о бдительно-
сти.
Один английский атташе попросился во время летнего отпус-
ка познакомиться со среднеазиатской экзотикой. Немного стран-
но, что после Самарканда и Бухары он смог в одноместном купе
мягкого (надеюсь, без клопов) вагона проехать по Турксибу до
Новосибирска. Но ведь смог. И вот те, кому это по должности
следовало, заметили, что на долгих остановках этот атташе,
погуляв, заходит в свое купе и снова выходит оттуда, но уже в
других ботинках. То листик сорвет, то бабочку какую-нибудь
поймает.
На одной большой станции, когда он отошел довольно далеко
от своего поезда, вдруг состав тронулся. Ему, обеспокоенному,
объяснили, что поезд нужно было угнать на запасный путь,
чтобы проверить оси и рессоры. Угнали. Зашли в купе. Открыли
чемодан. А там - маленькие упаковки листьев, камушков, земли
с подошвы обуви. И на каждом пакетике - когда и откуда. Ясно,
что все это - на предмет изучения радиоактивности от взрывов.
Но что же делать? Ведь - дипломатическая неприкосновенность.
Не арестуешь просто так. Изъяли содержимое чемоданов, на-
сыпали для веса паровозного угля и подали поезд обратно. На
всех остальных станциях атташе сидел безвылазно, по-видимому
анализируя ошибки своего поведения. Что было с ним потом - не
знаю.
Другая история. Раз в неделю по Иртышу проходил рейсо-
вый пассажирский пароход Павлодар ~ Усть-Каменогорск. С
воды никаких домов не видно, берег очень высокий, а все дома
- в глубине. Но зато хорошо виден совершенно необычный для
этих мест зеленый парк вдоль обрыва. Солдаты не жалели воды,
ежедневно поливая все деревья, кусты и цветы. А на карте-то
ничего нет, никакого селения. Я видел однажды этот пароход -
все пассажиры выстроились вдоль борта, рассматривая природ-
ное диво.
Иртыш - река коварная, много мелей и перекатов. Раз есть
пароходное движение, значит, должны быть бакены. А бакенам
150
И.Е.Тамм и И.ВКурчатов
И В Курчатов и ПЛ Капица (1960 г.)
151
нужны бакенщики - менять осветители, ремонтировать их и т.д.
Все бакенщики на много километров вверх и вниз по течению
были в офицерских чинах КГБ. И все противоположное «откры-
тое» побережье тщательно контролировалось на предмет посто-
ронних личностей. И вот однажды к домику бакенщика на берегу
пробрался некий старичок-нищий. Его, конечно, «вели».
- Перевези меня, милок, на тот берег. Вишь, и лодка у тебя
есть. Я там милостыньку пособираю. А назад поплывешь,
захватишь меня. А я, так и быть, чуток заплачу тебе. Ты вроде
человек небогатый.
«Бакенщик» накормил путника, обещал утром, как рассве-
тет, переправить его, уложил отдохнуть (не запирая, чтобы не
вызывать подозрений), а сам тихонько ночью сплавал туда и
обратно, чтобы организовать «встречу», И когда утром лодка
причалила, из кустов появились молодцы и повязали незадачли-
вого разведчика. Правда, нам так и не сказали ничего о профес-
сии этого путника - разведчик он был или вправду нищий. Как-
то, впрочем, не верится, что такие незадачливые у «них»
разведчики.
Гражданских лиц в городе на берегу было довольно много.
Все они имели московскую прописку. Я уже упоминал, что это
были жены и дети офицеров, учителя и воспитатели детских
садов, работники гостиниц, повара и официанты в столовых,
продавцы в магазинах и др.
А столовых в этом городе для приезжающих военных и
гражданских «научников» было пять. Каждая - для своего
контингента. Одна - для самого высшего состава, т.е. для
маршалов, генералов, академиков и членкоров, а также для всех
конструкторов бомб, независимо от чинов. Вторая - для полков-
ников и гражданских докторов и кандидатов наук. Третья - наша,
для майоров и подполковников и неостепененных научных
сотрудников. Четвертая - только для капитанов и научных лабо-
рантов и техников. Ну, а в пятой столовались уже все остальные
военные. Из этого реестра, кстати, вытекает, что почему-то
самыми распространенными воинскими званиями у командиро-
ванных в Лимонию были звания полковника и капитана.
Во время испытаний все столовые были заполнены, и в
качестве официанток мобилизовывали работающих в штабе
офицерских жен и взрослых дочерей. Один из нашей команды
в 1955 году близко познакомился со своей официанткой, а в
следующий приезд зарегистрировал с ней брак и увез в Москву,
к огорчению многочисленных потенциальных женихов-офице-
ров.
152
Ю.Б.Харитон у макета первой советской атомной бомбы «РДС-1»
(1992 г)
Питание во всех столовых было замечательное и стоило
сущие копейки. Действовала система предварительных заказов
с богатым выбором блюд, на столах, помимо хлеба, всегда был
боржом и яблоки или виноград. Этот боржом хорошо спасал от
жажды, когда мы работали в поле в жару. Я утром выпивал пару
стаканов (с солью) и дотягивал до обеда, не бегая непрерывно к
привозимой для нас емкости с питьевой водой.
Большим выбором отличались и промтоварные магазины, а
особенно книжные - ведь в Москве тогда хорошие книги было
почти невозможно купить. И вообще, в осеннее время там было
очень неплохо по выходным дням - тогда только по воскресень-
ям. Под береговым откосом вдоль Иртыша были лесные угодья,
плавни, заливаемые весенним половодьем.
Небольшая сценка. В один из осенних выходных мы стоим у
заливчика, и Сергей Алексеевич Христианович (академик-меха-
ник) вдохновенно объясняет нам теорию «блинов на воде», когда
плоский камешек, брошенный под малым углом к воде, несколь-
ко раз отражается от поверхности, словно прыгая по ней.
- Ну, кто больше блинов напечет?
Сорокасемилетний академик выигрывает у нас, молодых.
Все-таки знание теории - великое дело.
153
- Ребята, - говорит он нам, - вон Харитон идет. Вы,
наверное, его еще не видели. Он только ночью прилетел.
Мы тут же обратили свои взоры на солидного, в дорогом
пальто, величественного мужчину.
- Да не на того смотрите! Это же его охранник. А Юлий
Борисович там, впереди.
Перевели взгляды и увидели какого-то маленького роста
мужчину, очень невзрачного по сравнению со своим охранни-
ком. Он был на четыре года старше Христиановича, но уже
прославленный (правда, только в нашем узком кругу физиков-
атомщиков) Главный Конструктор бомб. Они с Садовским
безмерно уважали друг друга, еще до войны пересекаясь в
работах по физике обычных взрывов и ударных волн, - оба были
экспериментаторами от Бога.
А охранники тогда были у всех семерых ядерных академиков.
Они обязаны были сопровождать объект своей охраны букваль-
но всюду, да, да, даже туда, до самого входа, а еще лучше - и
зайти вместе. Кто-то придумал называть их «племянниками» -
ведь нужно же было как-то представлять их при встречах со
знакомыми. Так вот, у Харитона «племянник» был вальяжный,
его объект мало перемещался, да и в Сарове перемещаться было
почти некуда. И ходил этот «племянник» не спеша. И прожил,
проработал до 92 лет.
А охранник Курчатова был тощий, заморенный. Его объект
передвигался невероятно быстро и частенько назначал совеща-
ния на 8 часов утра или вечера, даже на полигоне. Идем мы как-
то утром на завтрак после небольшой прогулки по берегу. А
навстречу нам бородой вперед несется Борода, а за ним трусит
грустный охранник.
- Физкульт-привет, ребята, - бросает Курчатов нам на ходу.
Вы заметили, между прочим, что «объекты» охранялись
даже на сверхсекретном полигоне? «Племянники» в Москве
были по совместительству и шоферами. Летом до первого отъез-
да на полигон и до получения собственных квартир мы жили
некоторое время впятером в квартире в одном из трех небольших
домов, построенных в 1945 году для сотрудников ИХФ (Инсти-
тута химической физики), переведенного из казанской эвакуа-
ции в Москву (до войны ИХФ был в Ленинграде). В доме
напротив жили и Садовский, и Зельдович, и Щёлкин. И часто
летними воскресеньями мы видели из своих окон, как рано утром
Яков Борисович Зельдович садился за руль «Победы», шофера-
охранника сажал рядом, а на заднем сиденье теснились его жена
и трое детей. И отправлялся на свою академическую дачу под
154
И.К.Кикоин и ЕП.Славский
Звенигородом. В другой раз всю ночь Зельдович с охранником,
меняясь местами, ехали из Сарова в Москву - а это почти 500
километров. Яков Борисович днем общался с семьей, а охран-
ник, в нарушение инструкции, отсыпался - ведь ночью нужно
было ехать обратно. Я думаю, что Зельдович нарушал при этом
все правила - официально ему вряд ли разрешили бы эти
рискованные ночные поездки. Но он был совершенно нестандарт-
ный и неутомимый человек. Вот маленькая иллюстрация.
На объекте в Сарове от тоски и бездевичья молодые научники
стали баловаться коньяком. Тогда Яков Борисович затеял вечера
отдыха с обязательным участием всей молодежи, с танцами,
конкурсами, живыми шарадами (и хорошим вином). Одна из его
шарад была изумительной - «хари-тон». Не знаю, как загадчики
изображали слог «тон», но вот когда они выполняли целое,
представляю всеобщее веселье. А больше всех веселился тот,
который был «целым» этой шарады.
Все это рассказывал мне мой лучший физтеховский друг Юра
Вахрамеев, когда мы встретились с ним на полигоне на испыта-
ниях знаменитой водородки РДС-37. Он тогда только что
переехал в Челябинск-70 (дублер Арзамаса-16, будущий Сне-
жинск), где возглавлял группу программистов-расчетчиков на
чуть ли не самых первых в стране мощных ЭВМ. Расчетчиками
этими были шесть молоденьких девушек, выпускниц первого в
стране училища программистов. Тогда для многих сложных
вычислительных операций нужно было самому пользователю
сочинять программки, используя знание языков программирова-
155
ния. Поэтому эти девушки были умненькими. Да к тому же и
весьма привлекательными (что было не случайно, а с задумкой
начальства оживить жизнь молодых ученых на закрытом объек-
те). И Юра с тоской мне говорил, что ему никак не избежать
женитьбы на одной из своих подчиненных. А с тоской потому,
что перед ним стояла труднейшая задача - с которой именно из
шестерых ему предстояло расстаться с холостой жизнью.
Через несколько лет Юру отпустили в отпуск, и он навестил
меня в Москве с женой, одной из этой «шестерки».
А Юра, между прочим, был тогда, всего лишь через год после
института, одним из ведущих конструкторов изделия РДС-37, и
его имя красовалось на титульном листе отчета о создании этой
первой нашей настоящей «водородки» - «слойки», но уже с
«третьей идеей» Сахарова. В числе нескольких ведущих конст-
рукторов «изделий» он присутствовал на испытании своего
детища. Наш «молодежный» наблюдательный пункт был в 30
километрах от эпицентра. А маршальско-генеральский и акаде-
мический пункт был в 60 километрах, на окраине берегового
городка.
Наш пункт располагался на вершине небольшого холма.
Перед нами расстилалась почти ровная степь до самого полиго-
на. Раннее хмурое ноябрьское утро. Наш транспорт - небольшой
автобус. Я почему-то назначен ответственным по нашему автобу-
су. Уходя из гостиницы, открыл все форточки, невзирая на
весьма прохладный воздух за окном.
Когда приехали на поле, то все транспортные средства
остались в низине за холмом. Выходя из автобуса, приказал
сержанту-водителю:
- Дверь не закрывать!
- Но ведь холодно, товарищ ученый!
- Это приказ!
- Слушаюсь!
Поднимаемся на холм. Как обычно, расстелен брезент, в
палатке - буфет.
Приближается момент «Ч». Мы с Юрой оживленно беседуем
о его трудном положении в связи с его командой программисток.
Командующий пунктом полковник проверяет у всех наличие
защитных очков и шапок-ушанок.
И вот: «Осталось 10 секунд, 9........0!» Это был Апока-
липсис. Где-то за облаками родился огненный шар, облака
разогнало этим шаром и волной. Стала расти нижняя часть гриба
шириной, наверное, с километр. Гигантская шляпка, клубясь
разноцветьем, постепенно угасала, и потом небо впереди стало
156
аспидно черным. Через минуту после вспышки показалась вдали
ударная волна, катившаяся по степи как океанская волна,
пригибающая сухую траву. Такой волны мы еще никогда не
видели. И вдруг громогласный возглас полковника - он тоже
почувствовал что-то необычное:
- Всем лежать! Опустить «уши»!
Необычная команда подействовала. И накатил гром страш-
ной силы - волна была очень долгой по времени. Потом
оказалось, что давление в этой волне было на пределе возможной
травмы барабанных перепонок. «Уши» шапок защитили наши
уши. И тут все конструкторы вскочили, стали бешено радовать-
ся, аплодировать и качать главных виновников, в том числе и
моего Юру. Когда через минуту пришла вторая волна, рождаю-
щаяся при сильных взрывах от схлопывания волны разрежения
(механизм этого явления довольно сложный), конструкторы от
неожиданности попадали на землю, хотя эта волна была много
слабее основной. Но мы знали об этом явлении и не обратили на
него внимания. Нас изумило другое. У нас в душе - ужас, а у
них, конструкторов, - радость и ликование. Впереди - премии
и награды. Ведь все получилось, как рассчитывали. Потом
оказалось, что энергия взрыва в точности соответствовала рас-
четной величине 1,6 мегатонны тротила.
Помните, в седьмой главе этой книжки я рассказывал о
реакции на ядерный взрыв американского генерала - громоглас-
ная молитва Господу! А вот что нам поведал однажды наш
Михал.
В день испытания нашей первой бомбы 29 августа 1949 года
полковник с громкой опричной фамилией командовал офицера-
ми, обслуживающими наблюдательный пункт, где находилось
также и все управление подрывом и включением приборов -
программный командный автомат конструкции С.П.Давыдова,
который и включил его за некоторое время до взрыва, а дальше
все уже шло автоматически. Вот оказывается, кто произвел
первое «нажатие на кнопку»! За минуту до взрыва из полупод-
земного каземата вышли посмотреть на взрыв все главные
создатели бомбы (Курчатов со своим «штабом»). А с ними и
глава Спецкомитета Государственного Комитета Обороны Лав-
рентий Павлович Берия. В этой компании был и вышеупомяну-
тый полковник, отправивший всех своих офицеров и солдат за
много километров, чтобы они ничего не увидели. И вот в момент
вспышки, ощутив грандиозность явления, еще до прихода звука
он в присутствии всех разразился замечательной силы выраже-
ниями нашего великого и могучего русского языка, привести
157
которые здесь я при всем желании не могу. Молитвой это отнюдь
не было. Но по своей эмоциональной силе это было почище
молитвы генерала Гровса.
Еще до прихода ударной волны все должны были быстро
вернуться в каземат и задраить двери - тогда почему-то этой
волны очень боялись. И волна не замедлила придти через
расчетные 28 секунд. Каземат немного затрясло, кто-то выдал
негромкое «Ура!», и через минуту Л.П. Берия со своим генерал-
адъютантом за рулем укатил в Москву - на вечернем банкете он
не присутствовал.
Но через шесть лет 22 ноября 1955 года волна была совсем
другой. Она действительно была ударной, а не акустической,
ее интенсивность в 2 - 3 раза превышала расчетную. И на
расстоянии 60 километров она была значительно сильнее, чем
ожидалось. Но в жилом городке мудрое руководство заранее
приняло все меры предосторожности. Все население было вы-
ведено из помещений на стадион, а для женщин и детей обору-
довали специальные подвальные помещения. И действительно,
очень много стекол было разбито докатившейся сюда ударной
волной. И даже кое-где были повреждены кровли домов. Ког-
да через час мы вернулись на «О», по улицам уже шли группы
солдат с ящиками стекла - вставлять окна в квартирах, где
были маленькие дети. А на другой день из соседних областных
центров уже направляли сюда вагоны со строительными мате-
риалами и стеклом. И даже в самом Семипалатинске на рас-
стоянии 150 километров от эпицентра кое-где вылетели стекла,
в частности на мясокомбинате, где все разбитое окно ухнуло в
чан с фаршем, заготовленным для так называемой семипала-
тинской (конской) колбасы. Секретарь обкома партии в тот же
день вылетел в Алма-Ату к республиканскому начальству с
требованием закрыть полигон (что и удалось сделать через
сорок лет).
Когда после взрыва мы взглянули с вершины холма на
автотранспорт внизу в долине, то увидели интересную картину.
У всех «Побед» крыши были вдавлены, как будто бы какой-то
великан ударял по ним кулаком, и у некоторых машин стекла
были побиты. Но наш автобус стоял целехонек, поскольку
открытые двери обеспечивали быстрое выравнивание давления
по обе стороны стекла. Так же сработали и открытые форточки
в нашей гостиничной комнате. А в нескольких других комнатах
окна пострадали.
Так что же произошло? Сплоховали ученые, неправильно
определив силу ударной волны? Оказалось, что на этом испыта-
158
нии проявилось совершенно новое явление, о котором раньше не
подозревали. По направлению ветра (а он был довольно силь-
ным) на некотором расстоянии от взрыва ослабевшая волна
может значительно усиливаться, если энергия взрыва и протя-
женность волны превысят некие критические значения. Уже на
обратном пути в автобусе наш теоретик Костя Губкин усиленно
что-то писал и бормотал, энергично перемещая движок логариф-
мической линейки. А через два дня он и академик Христианович
создали теорию этого явления и сделали все расчеты.
До этого никому и в голову не приходило, что какой-то там
ветер может вмешаться и усилить действие страшной силы
взрыва. Но оказалось, что ветер с его огромными массами
перемещающегося воздуха может вмешаться в «чистую» газовую
динамику.
Увы, были и жертвы этого необычного явления. На нашем
наблюдательном пункте обвалилась крыша блиндажа, устроен-
ного для солдат, которым не было положено наблюдать взрыв,
но которые были нужны для обслуживания этого пункта. Один
неопытной солдат-новичок упал при этом не на грудь, а на спину
и задохнулся землей. В воинском городке старшина приказал
всем солдатам выйти из помещения, как это было приказано, а
сам, конечно, остался в тепле и наблюдал взрыв у окна.
Поцарапало ему все лицо осколками, к счастью, глаза остались
целы. Были и другие жертвы, но только из-за несоблюдения
отданных приказов. Пункт «Ш» был этим взрывом полностью
разрушен и потом уже заново отстроен на другом месте.
Вы спросите, а как же с секретностью взрыва, если все
население берегового городка и Семипалатинска узнало о взры-
ве? Да никакой секретности давно уже не было. Помнится, как
накануне очередного секретного дня «Д» по улицам городка
бегали мальчишки, перекрикиваясь:
- Завтра магнитную бомбу бросать будут!
А что же мы делали после взрыва? То же, что и после каждого
предыдущего испытания. Приезжали на «О» и ждали в своих
кабинетах материалов с поля. Сразу же после взрывов на поле
выезжали освинцованные танки, в которых находились полигон-
ные лейтенанты и капитаны, работавшие в военном научно-
исследовательском институте, зашифрованном этой буквой. Тан-
ки подъезжали к приборным казематам (а их было много
десятков), и офицеры извлекали оттуда пленки и бумажные
ленты с записями показаний приборов. Все это быстро появля-
лось в «О». К нам приносили, в основном, бумажные ленты с
приборов-самописцев. На этих лентах иглой по черному слою
159
процарапывались кривые, соответствующие изменению давле-
ния в ударной волне. Или наоборот - чернилами на белой
бумаге. Таких профилей ударной волны мы получали много и
спешно начинали обмеры, чтобы составить таблицы, а затем по
формулам и номограммам определить энергию взрыва («мощ-
ность» в тротиловом эквиваленте). В книге я написал, что иногда
приходилось сталкиваться с непредвиденными ситуациями, ког-
да формулы и номограммы не работали - давали противоречи-
вые и странные результаты. Тогда приходилось на ходу созда-
вать новую теорию, как это было, например, с «эффектом
теплого слоя».
А в нашу комнату уже заглядывал наш Михаил Александро-
вич, заместитель председателя комиссии по приему «изделия»
(председателем комиссии всегда был сам Курчатов):
- Ну что, ребята, скоро? А то Борода уж телефон оборвал.
Комиссия по приему заседала в штабе, в одном километре от
«О», и с нетерпением ждала сведений от нас и от других групп
«научников», определявших энергию взрыва по другим пара-
метрам - интенсивности теплового излучения, радиоактивности,
по степени поражения подопытных животных, которая фикси-
ровалась после взрыва выезжающим на поле вместе с прибори-
стами секретнейшим кинооператором, снимавшим и сами взры-
вы. Фильмы потом демонстрировались военным и офицерам
запаса на очередных учебных сборах (самое смешное, что и нам
в том числе). Этого кинооператора прозвали «кудрявым кино-
шником» за полное отсутствие волос на его голове.
Зачем же была такая спешка? Дело в том, что Берия (или
Сталин) завел моду докладывать на заседании Политбюро ЦК
КПСС результаты испытания в тот же день, когда они происхо-
дили. По правительственной линии связи они сообщались после
утверждения комиссией с полигона в Кремль.
Однажды в 1954 году эта спешка стоила жизни и потери
здоровья нескольким испытателям. По одному из секторов
после приземного взрыва оказалась очень опасной наведенная
радиоактивность почвы. Она была такой сильной, что нахо-
дившийся в танке прибор зашкаливал - стрелка крутилась по
кругу, а этот прибор показывал суммарную дозу облучения.
Сам счетчик был снаружи, в освинцованном танке радиоактив-
ность не была такой опасной. Командир группы решил, что
прибор просто испортился, и приказал всем, в том числе и
кинооператору, выходить из танка и делать свое дело. Все они
(кроме водителя танка) получили дозу примерно по тысяче
рентген. К вечеру их отправили самолетом в Москву, в инсти-
160
тут биофизики, где на них стали испытывать все новейшие
средства облегчения лучевой болезни. Трое из пяти получили
после этого инвалидность, а двоих спасти не удалось. Но
здоровее всех оказался «кудрявый киношник». Он через не-
сколько лет снова был допущен снимать взрывы, и многие
тогда считали отсутствие волос следствием его лучевой болез-
ни. Но мы знали его и раньше. Вот таков вероятностный
характер радиоактивного поражения. При одинаковом облуче-
нии - совершенно разная степень поражения организма.
Но уже с 1956 года на испытаниях возобладал спокойный
режим работы, без этой ненужной нервотрепки.
Запомнились испытания в марте 1956 года, при сильнейшем
ветре и тридцати градусах мороза. Нам еще в Москве выдали
летчицкие комбинезоны, в которых мы ходили даже в городке.
А на поле и в них пробирало до костей.
На Семипалатинском полигоне с 29 августа 1949 года по 22
августа 1957 года было сделано 86 воздушных и 30 приземных
взрывов. После этого все испытания там стали только подземны-
ми. Их было сделано 340, последнее - 29 сентября 1989 года (с
тротиловым эквивалентом 150 килотонн).
Испытания проводились не только на этом полигоне. В 1957
году был создан полигон «Новая Земля». На этом полигоне 30
октября 1961 года была взорвана 58-мегатонная бомба - произо-
шел самый мощный взрыв в мире.
Несколько испытаний были сделаны на полигоне «УП-1»
(Астраханская область, 50 километров от станции Капустин
Яр). Вернее, там запускали ракеты с бомбами, которые взрыва-
лись или в околоземном космическом пространстве, или около
поверхности земли в отдалении от полигона.
Отмечу взрыв с эквивалентом 20 килотонн 14 сентября 1954
года на Тоцком военном полигоне (Оренбургская область), где
были проведены войсковые учения в условиях реального ядерно-
го удара «противника». Возглавлял эти учения маршал Г.К.Жу-
ков. Это не очень гуманное учение носило скорее показной
характер - присутствовали все государственные и военные
руководители стран так называемой народной демократии, т.е.
стран социалистического лагеря. Комичная сторона этого испы-
тания - поскольку этот полигон не был закрытым, офицеры
могли ездить по округе, и на расстоянии 30 километров были
раскуплены все торговые запасы крепких вин.
Как я уже писал в седьмой главе этой книги, впоследствии
ядерные испытания стали совмещаться с мирным использовани-
ем ядерных взрывов.
161
В отличие от США, которые еще в 1945 году смогли достав-
лять ядерные бомбы к цели на самолетах, в СССР такая
возможность появилась только к 1951 году, когда А. Н. Ту по ле-
вым был создан необходимый реактивный самолет, прообраз
будущего ТУ-104. Со сбросом первой бомбы 18 октября 1951
года (изделие РДС-3) связана любопытная история, узнать
которую мне удалось по документам (отчетам) и по рассказам
старожилов полигона.
К первому сбросу бомбы была составлена инструкция о
загрузке бомбы, ее сбросе и т.п. В этой инструкции был
интересный пункт: «В случае отказа сброса посадка с изделием
запрещена». Что значит «запрещена»? А куда ж деваться с
бомбой? Делайте, что хотите - летите в Китай и там взрывайтесь
вместе с самолетом, падайте в воду, но не садитесь с несброшен-
ной бомбой на своем аэродроме.
Это - типичный сталинский стиль. Вспоминается один из
сталинских приказов военных лет, который привел в своих
воспоминаниях генерал Хрулев, один из наших видных интен-
дантов.
Артиллерийские снаряды очень хорошо упаковывались. Каж-
дый снаряд укладывался в ящичек из струганных липовых
дощечек. Солдаты-артиллеристы, еще недавние хозяйственные
крестьяне, не могли допустить разбрасывания этих дощечек.
Они аккуратно складывали их в штабеля и укрывали от дож-
дя. Но на этом все и кончалось - генералам в первые годы
войны было не до вывоза этих дощечек и их отправки в тыл. А
на снарядных заводах стала ощущаться нехватка тары для
снарядов. И Верховный Главнокомандующий издает приказ
Государственного Комитета Обороны, в котором значилось,
что в случае невозврата снарядной тары фронт лишается снаб-
жения снарядами «независимо от боевой обстановки». Будто
это не страшная война шла, а какая-то игра в солдатики. На
фоне такого приказа диссонансом звучат еще бытующие слова
о мудрости и величии Верховного Главнокомандующего.
Так вот, возвращаюсь к событиям 1951 года. Самолет с
бомбой вел заслуженный полковник, командир специально со-
зданного авиационного подразделения, много раз репетировав-
ший сброс. И он ... не нажал кнопку сброса в нужный момент.
Объяснение - боязнь, что бомба упадет не в цель, а на наблю-
дательный пункт, где собралось много ученых и генералов.
Действительно, сброс бомбы - не простое дело. Бомба опус-
кается на парашюте, причем не обычном, а представляющем
собой проволочный клубок, чтобы уменьшить воздействие вет-
162
ров. А длительное время полета бомбы к земле необходимо для
того, чтобы самолет успел улететь на безопасное расстояние.
Но ветры на высоте до 10 километров имеют сложный харак-
тер, который надо точно знать перед самым взрывом, запуская
для этого десятки шаров-зондов. Потом нужно успеть произве-
сти сложные расчеты, чтобы определить место и момент сбро-
са. Все это много раз проверялось с макетами бомбы.
Но вот летчик так и не смог найти в себе силы нажать кнопку.
Говорили, что он больше всего боялся за свой самолет. И в
нарушение сталинской инструкции самолету с несброшенной
бомбой разрешили сесть на исходный аэродром. Не знаю, кто
принял это решение. Выстроили летный состав. Маршал авиа-
ции спросил:
- Кто будет добровольцем?
Успевший первым шагнуть вперед капитан произвел точный
сброс и вечером стал Героем Советского Союза. Через 10 лет
такой же награды был удостоен и летчик, сбросивший над Новой
Землей самую страшную бомбу.
Больше полувека миновало с тех пор, как мне довелось
участвовать в испытаниях ядерного оружия. Я не ощущал тогда
и не ощущаю сейчас чувства стыда за это. Мы твердо знали, что
так было нужно, что без этого «защитного щита» мир время от
времени будет скатываться к глобальным военным авантюрам и
что единственной защитой мира является паритет по ядерному
оружию.
А сейчас, в третьем тысячелетии европейского летосчисления,
в мире складывается, наконец, обстановка, внушающая надежду
на полный контроль над этой страшной силой, с которой мне
привелось познакомиться много лет назад.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
НОБЕЛИАДА
Все знают, что Нобелевские премии - это резуль-
тат изобретения Альфредом Нобелем динамита. Иногда можно
услышать, что он открыл динамит случайно. Пролил нитрогли-
церин на землю, земля пропиталась этой маслянистой жидко-
стью, и получилась безопасная мощная взрывчатка. Вот и вся
заслуга Альфреда Нобеля. Но его биография полностью опро-
вергает такое пренебрежительное отношение к А. Нобелю и его
действительным заслугам.
Отец братьев Нобелей Эммануил Нобель был преуспеваю-
щим шведским инженером и предпринимателем. Но в 1834 году
сгорел его особняк, где погибли все деньги, облигации и патенты.
В один час он из богача стал нищим. Но несчастье не сломило его.
Оставив в Стокгольме жену с тремя сыновьями (младшему,
Альфреду, был год, но он уверял впоследствии, что помнит этот
страшный пожар), Нобель старший, спасаясь от неуступчивых
кредиторов, перебрался в Петербург.
Первое время оставшаяся в Стокгольме семья очень нужда-
лась, хотя и не бедствовала. Мать Альфреда Нобеля, энергичная
женщина, открыла зеленную лавку, а его старшие братья уже
тогда проявили свои предпринимательские способности, торгуя
на улицах спичками (надо полагать, шведскими).
Эммануил Нобель, благодаря своим знаниям и энергии, в
Петербурге преуспел, занимаясь перспективными техническими
вопросами - водяным отоплением в домах, станкостроением,
Медаль, вручаемая лауреатам Нобе-
левской премии
производством пропитанных
шпал для первых железных
дорог и паровыми двигателя-
ми для кораблей. В конце
концов он стал заниматься
организацией подводного
минного дела, что впослед-
ствии очень пригодилось Рос-
сии в Крымской войне, и стал
основателем предприятия
«Литейные заводы и механи-
ческие мастерские «Эмману-
ил Нобель и сыновья». Со-
164
стояние его превысило сто тысяч рублей. В 1840 году он
воссоединился с семьей, и вскоре сыновей стало уже четверо.
Впоследствии старшие братья Альфреда сыграли значительную
роль в организации и развитии нефтяного дела в России.
Альфред рос тихим, не очень здоровым меланхоличным
юношей, много читал, сочинял романтические стихи, отец много
путешествовал с ним по миру. В юности случилась с ним
романтическая история, определившая впоследствии всю его
судьбу. В 17-летнем возрасте он познакомился с молодой девуш-
кой Анной Дезри, деда которой, датского судопромышленника,
когда-то пригласил в Россию сам Петр I. Девушка была само
очарование, и юному Альфреду показалось, что все стихи
Петрарки и Гёте, которые он знал наизусть, написаны о нем.
Белыми ночами он читал Анне стихи и рассказывал о других
странах. Но она не была столь романтична, как Альфред.
Однажды в доме ее родителей появился и стал блистать молодой
француз Франц Лемарж, отец которого был дипломатом в Вене
и в Петербурге. Статный красавец «положил глаз» на интересную
девушку, осыпал ее любезностями и рассказывал занятные
истории из жизни королевских дворов Европы. Ну чем не Дантес?
В отличие от трагической истории 1837 года, которую в
Петербурге за три года успели уже изрядно подзабыть, эта
история окончилась весьма прозаически. Между прочим, Ле-
марж вовсе не был шалопаем. Он, например, изрядно знал
математику. И однажды на балу в присутствии Анны задал
Альфреду математическую задачу, с которой тот не справился.
И своему романтическому сопернику Лемарж сказал:
- Может, вы и будете замечательным литератором, но я буду
поступать в университет по математике.
Для Анны это решило все - преуспевать в жизни будут не
поэты-романтики, а люди дела. В день ее свадьбы Альфред
свалился в жестокой нервной горячке. Отец неделю выхаживал
его, кляня датских красоток, петербургский климат и юношеские
романы. Он внушил сыну, что тот сможет блистать в другом.
И юноша пишет в дневнике: «С этого момента я больше не
нуждаюсь в удовольствии толпы и начинаю изучать великую
книгу природы, чтобы понять то, что в ней написано, и извлечь
из нее средства, которые могли бы излечить мою боль... Стать
изобретателем. Самым знаменитым. Обойти всех в естественных
науках. Чтобы обо мне узнал весь мир... Тогда она раскается, но
будет поздно».
Резкий шаг: из романтики в реализм. И подумать только - не
появись Франц Лемарж, все могло у Альфреда кончится зауряд-
165
ным семейным счастьем. И не было бы динамита и Нобелевских
премий. Но так ли? Может быть, незаурядность Альфреда
сказалась бы в какой-нибудь другой области?
Отец и сын составили программу обучения естественным
наукам. Отец не доверял в этом вопросе европейским универси-
тетам, а в России университетов с естественно-научным образо-
ванием тогда и не было вовсе. Были приглашены домашние
учителя - из лучших специалистов и ученых Петербурга. Боль-
ше всего Альфреда пленила химия. Возможно, потому, что
одним из учителей был выдающийся российский химик Николай
Николаевич Зинин. Под его руководством Нобель стал умелым
химиком.
По совету Н.Н.Зинина он обратил внимание на нитроглице-
рин. Синтезированный в 1847 году итальянским химиком Собре-
ро, нитроглицерин использовался как лекарственное сердечно-
сосудистое средство, применяемое при стенокардии. Оно облег-
чает работу сердечной мышцы при ее недостаточном снабжении
кислородом. Дело в том, что в молекуле нитроглицерина поло-
вина атомов - это атомы кислорода. Попадая в клетки мышеч-
ных сердечных тканей, кислород эффективно снимает сильную
загрудинную боль (издавна называемую на Руси «грудной
жабой»). Известно было, что изготовление этого лекарства
опасно - случались взрывы. Принимать нитроглицерин в каче-
стве лекарства опасности не представляло, поскольку в прошлом
его принимали в растворе - две капли на стакан воды. Сейчас
принимают в виде таблеток и капсул, добавляя различные
наполнители.
С 1859 года Альфред Нобель стал заниматься нитроглицери-
ном как перспективным взрывчатым веществом. Стремительно
развивающаяся горнодобывающая промышленность остро нуж-
далась в мощной и безопасной взрывчатке, порох уже никого не
устраивал. Фирмы были готовы платить за нее большие деньги.
Но не только деньги привлекали Нобеля. Ему хотелось облаго-
детельствовать человечество. Прогресс и повышение уровня
цивилизации казались Нобелю панацеей для достижения счаст-
ливой жизни всех людей. О военном применении новой взрыв-
чатки Нобель как-то не думал. Ему казалось, что для ружей и
пушек годится только порох.
Основной идеей Нобеля был поиск веществ, которые, будучи
пропитаны нитроглицерином, становились бы безопасными в
обращении взрывчатыми веществами. На средства отца он орга-
низовал лабораторию на окраине Стокгольма. Долго Нобеля
преследовали неудачи. Однажды взрыв уничтожил лаборато-
166
рию, и при этом погиб его младший брат, любимец отца. Отец не
перенес утраты. Его разбил паралич, и он умер от инсульта.
Шведское правительство после этого запретило все исследова-
тельские работы с взрывчатыми веществами на территории
Швеции. Нобель перебрался в Париж.
После семилетней изнурительной работы был достигнут ус-
пех. Были найдены подходящие для пропитки вещества, позво-
ляющие создать технологии для производства новой взрывчат-
ки, которую Нобель назвал динамитом. После этого он не бросил
работу, а продолжал создавать новые технологии производства
динамита, устройства для подрыва и многое другое. Одновре-
менно Нобель проявил себя замечательным организатором про-
изводства, за короткое время создав динамитные заводы в
двадцати странах.
Трудоспособность Нобеля была невероятной. Почти все вре-
мя он проводил в лаборатории одного из своих заводов под
Парижем, делая все новые и новые изобретения (всего у Нобеля
было более 350 патентов в самых разных областях техники).
При этом он сам руководил своей фирмой, осуществлял финан-
совое руководство. Он не обращал внимания на свое здоровье и
иронизировал, когда врачи прописывали ему нитроглицерин.
Биография Альфреда Нобеля отчасти напоминает биогра-
фию его выдающегося современника Генриха Шлимана. У обоих
жизнь начиналась с юношеских романтических грез, после
крушения которых они ставили себе жизненную цель - просла-
виться, стать знаменитыми, доказать, что интеллект важнее
простой мужественности. Шлиман открыл Трою и Микены,
Нобель открыл динамит и сделал еще много изобретений. Оба
успешно занимались предпринимательской и торговой деятель-
ностью. Шлиман накопил миллион, Нобель - в сто раз больше.
Шлиман истратил большую часть этого миллиона на раскопки.
Нобель потратил гораздо больше на научные исследования и
благотворительность. Оба начинали свою деятельность в России
почти в одно и то же время.
Но... Шлиман в конце концов счастливо женился (правда, не
разведясь со своей российской женой, купеческой дочкой Лыжи-
ной) на молодой гречанке Софье Энгастроменос, знавшей наи-
зусть Гомера и ставшей главной помощницей в научных изыска-
ниях Шлимана и хранительницей семьи. У Нобеля было три
романтических истории, одна - в 17 лет, вторая - в 40, а третья,
самая длительная, - в 50-60 лет. По иронии судьбы ее тоже
звали Софьей. Она была необразованной двадцатилетней цве-
точницей в пригороде Вены. Нобель, как герой «Пигмалиона»
167
Бернарда Шоу, мечтал «изваять» в ней прекрасную душу,
сделать ее воспитанной, образованной и культурной. Но конец
истории был другой, нежели у Шоу. Нобелевская пассия отли-
чалась удивительной ленью и природной беспросветной глупос-
тью. Она не собиралась изменяться. Пятнадцать лет мучитель-
ных отношений, затем разрыв и дерзкое преследование своего
«покровителя» финансовыми требованиями. 216 любовных пи-
сем Нобеля сохранила его неудавшаяся «Галатея» и после его
смерти выгодно продала их племянникам Нобеля. Родственники
не хотели, чтобы эти письма были опубликованы, дабы память
их великого дяди не очернялась сей неприглядной историей. Тем
более что толков и так было много. Когда было оглашено
завещание Нобеля, поднялся вой, посыпались судебные иски от
разных людей (но не от родственников), в том числе и от героинь
его романтических историй и их родных. Прямых наследников
у Нобеля не было, поскольку он никогда не был женат и у него
не было детей. А братья, российские предприниматели, были
достаточно богаты, чтобы рассердиться, когда после огласки
завещания оказалось, что Альфред им тоже ничего не оставил.
А это завещание, пожалуй, самое замечательное, что он
сделал в своей жизни. Он составил его за год до кончины. И
пусть в нем отразилось разочарование в нравственности тех
людей, которых он близко знал, главный смысл этого завещания
определялся глубокой верой в счастье и благополучие людей.
«Мне бы хотелось изобрести вещество или машину, обладающие
такой разрушительной мощью, которая всякую войну сделала
бы вообще невозможной», - написал Нобель незадолго до
кончины.
Вот главная часть завещания:
«... Все мое оставшееся реализуемое состояние распределяет-
ся следующим образом. Весь капитал должен быть внесен моими
душеприказчиками на надежное хранение под поручительство и
должен образовать фонд; назначение его - ежегодное награжде-
ние денежными призами тех лиц, которые в течение предшеству-
ющего года сумели принести наибольшую пользу человечеству.
Сказанное относительно назначения предусматривает, что при-
зовой фонд должен делиться на пять равных частей, присужда-
емых следующим образом: одна часть - лицу, которое совершит
наиболее важное открытие или изобретение в области физики;
вторая часть - лицу, которое добьется наиболее важного усовер-
шенствования или совершит открытие в области химии; третья
часть - лицу, которое совершит наиболее важное открытие в
области физиологии или медицины; четвертая часть - лицу,
168
которое в области литературы создаст выдающееся произведение
идеалистической направленности; и наконец, пятая часть -
лицу, которое внесет наибольший вклад в дело укрепления
содружества наций, в ликвидацию или снижение напряженности
противостояния вооруженных сил, а также в организацию или
содействие проведению конгрессов миролюбивых сил».
Когда были собраны все ликвидные средства, оказалось, что
их ни много ни мало 33233792 шведских крон (по нынешнему
курсу - порядка 100 миллионов евро). Альфред Нобель оказал-
ся одним из самых богатых людей в мире. (Такое богатство было,
например, у литературного героя Александра Дюма графа
Монте-Кристо.)
На всех тех, кому Нобель покровительствовал (в том числе
многим молодым ученым), по завещанию выделялось «всего»
два миллиона крон - одна шестнадцатая часть состояния. Вооб-
разите шок многочисленных слушателей читаемого завещания.
Вскоре появились обвинения в антипатриотизме, и не только от
Франции, где он жил и работал долгие годы, но и от шведского
короля Оскара II, обвинившего Нобеля ... в пацифизме. Тем
более что завещатель даже не удосужился нотариально заверить
свое завещание.
Надо отдать должное душеприказчикам, в первую очередь
Арвину, которые сумели выполнить волю Нобеля. Имущество
было огромным - виллы и дома в Италии и во Франции,
множество химических лабораторий, динамитных фабрик и
мастерских в Финляндии, России, Германии, Италии, Англии,
Франции (в Швеции производство динамита было запрещено в
1968 году). Во Франции перевод вырученных от продажи всего
этого имущества денег в шведский банк был запрещен. Арвин
вывез их в обычном кэбе, вооруженный револьвером (от анархи-
стов), и чуть не убил мальчишку, прыгнувшего на подножку
экипажа.
Далеко не сразу был выработан механизм вручения премий.
Альфред Нобель завещал присуждение премий по физике и
химии Шведской Королевской академии наук, по физиологии и
медицине - Королевскому Каролинскому институту в Стокголь-
ме, в области литературы - Шведской академии наук в Сток-
гольме. И, наконец, премию мира должен определять комитет из
пяти членов, избираемых норвежским стортингом (парламен-
том).
Все упомянутые в завещании организации долго обсуждали
эту проблему, заявляя о трудности ее реализации. Но все же в 1900
году Нобелевский фонд был организован, и его статус был
169
выработан специальным комитетом на основе условий, оговорен-
ных в завещании. Этот статус действителен и сегодня за двумя
небольшими отклонениями от завещания Нобеля. Первое -
достижения намечаемого лауреата не обязательно должны отно-
ситься к году, предшествующему присуждению, они могут быть
сделаны и раньше, важно, что премия присуждается при жизни
лауреата. А второе касается премии мира, которая может вручать-
ся не только определенному лицу, но и международной органи-
зации, проявившей себя в области, обозначенной в завещании.
В 1901 году были вручены первые пять Нобелевских премий.
И с тех пор они вручались почти каждый год. «Пропуски»
связаны, прежде всего, с первой и второй мировыми войнами.
Нобелевские премии мира
Первая Нобелевская премия мира была присужде-
на Жану Анри Дюнану «за вклад в мирное сотрудничество
народов» и Фредерику Пасси «за многолетние миротворческие
усилия».
Швейцарский экономист Анри Дюнан (1828 - 1910) рано
стал заниматься благотворительной деятельностью. Случайно в
1859 году он оказался свидетелем битвы при Сольферино, где
итальянская освободительная армия, поддерживаемая француз-
ским войском во главе с императором Наполеоном III, отразила
нашествие австрийцев. Это был важный эпизод борьбы за
освобождение Италии и создание единого итальянского государ-
ства, и битва эта была одной из самых кровопролитных и
жестоких битв XIX века - сорок тысяч убитых и раненых.
Дюнан помогает всем раненым. Несколько лет спустя он пишет
воспоминания об этом событии и выдвигает идею создания
добровольных обществ содействия раненым и, кроме того, стано-
вится одним из главных организаторов общества Красного
Креста. За два года его усилиями комитет из пяти человек
превратился в международное общество с представителями из 16
стран. К 2001 году стран-участниц стало 37, а 42 государства
подписали Женевскую конвенцию об обращении с ранеными.
Человек одной идеи, отдавший ей всю жизнь, сам живший в
нужде, Дюнан всю Нобелевскую премию отдал на благотвори-
тельные цели, равно как и крупную сумму, полученную от
русской императрицы Александры Федоровны.
Фредерик Пасси (1812-1912) - французский политэконом.
После Крымской войны (1853-1856) он пришел к выводу, что
войны не просто аморальны и бесчеловечны, но они несут гибель
экономике, собственности и торговле и только международными
170
соглашениями нужно улаживать конфликты между странами.
Пятьдесят лет жизни он отдал миротворческим усилиям. До
конца жизни Пасси был уверен, что «... будущее принадлежит не
войне, отчуждению и ненависти. Оно принадлежит миру, работе
и арбитражу».
Я неслучайно направляю внимание читателя прежде всего на
Нобелевские премии мира. Мне представляется, что эта номина-
ция для самого Нобеля была наиболее важной, хотя он и
понимал, что служение делу мира эффективно лишь в отдален-
ной перспективе.
Впечатляет и весь список лауреатов по этой номинации.
Нобелевская премия мира присуждалась 90 раз - было пропуще-
но 19 вручений, 8 из них связаны с годами мировых войн. Всего
этой премией персонально были награждены 96 лауреатов, 22
раза премия была вручена общественным организациям. В числе
лауреатов - всемирно известные гуманисты Фритьоф Нансен
(1922), Альберт Швейцер (1952), Мартин Лютер Кинг (1964),
Мать Тереза (1979), четырнадцатый Далай-лама Тензин Гьяцо
(1989), политические деятели: президенты США Теодор Руз-
вельт (1906), Томас Вудро Вильсон (1919), Джимми Картер
(2002), Барак Обама (2009), вице-президент США Альберт Гор
(2007), госсекретари США Джордж Маршалл (1953) и Генри
Киссинджер (1972), канцлер ФРГ Вилли Брандт (1971), прези-
дент ЮАР Нельсон Мандела (1993), Генеральные секретари
ООН Даг Хаммаршельд (1961) и Кофи Аннан (2001).
В 1962 году крупнейший американский химик Лайнус Карл
Полинг, лауреат Нобелевской премии по химии за 1954 год, стал
дважды лауреатом. Он получил Нобелевскую премию мира «как
автор проекта договора о запрещении ядерных испытаний».
В 1983 году Нобелевской премии мира был удостоен созда-
тель первого в Восточной Европе независимого от государства
профсоюза, будущий президент Польской республики Лех Ва-
ленса. Формулировка награждения - «как борец за права
человека».
Выдающееся значение имело присуждение Нобелевской пре-
мии мира в 1935 году Карлу фон Осецкому, борцу с немецким
милитаризмом. Он был в 20-е годы редактором газеты «Вельт-
бюне» и печатал разоблачительные статьи о тайном перевоору-
жении Германии. Обвиненный в измене и разглашении военной
тайны, он дважды приговаривался к тюремному заключению.
После прихода Гитлера к власти на другой день после поджога
рейхстага он был брошен в тюрьму Шпандау. Из-за сильного
мирового резонанса фашистские власти опасались разделаться с
171
Осецким. В 1936 году норвежский нобелевский комитет прису-
дил ему премию мира «за борьбу с милитаризмом в Германии».
Несмотря на крайне тяжелое состояние здоровья, Осецкий не
поддавался давлению, имевшему целью заставить отказаться от
премии. В мае 1938 года он умер от туберкулеза в берлинской
тюрьме. Когда в 1940 году фашистские войска заняли Норвегию,
все члены норвежского нобелевского комитета были репрессиро-
ваны.
В 1990 году Нобелевской премии мира был удостоен первый
и последний президент СССР Михаил Сергеевич Горбачев «в
знак признания его ведущей роли в мирном процессе, который
сегодня характеризует важную составную часть жизни междуна-
родного сообщества».
Андрей Дмитриевич Сахаров, имя которого неоднократно
встречается на страницах этой книги, в 1975 году был удостоен
Нобелевской премии мира «за бесстрашную поддержку фунда-
ментальных принципов мира между людьми и мужественную
борьбу со злоупотреблением властью и любыми формами подав-
ления человеческого достоинства». Об этой стороне жизни и
деятельности одного из главных создателей ядерного и термо-
ядерного оружия в СССР, трижды Героя Социалистического
Труда академика Сахарова знают, в основном, только те, кому
сегодня за пятьдесят. Да и то далеко не все. О сути этой
деятельности ничего конкретно не сообщалось. Просто в один
«прекрасный» день Андрей Дмитриевич Сахаров был лишен
всех своих наград, званий и премий. Только звание академика
отнять не удалось - академики-физики не допустили этого (как
ни странно, в советское время Академия наук была гораздо более
независимой организацией, чем в наши дни). В январе 1980 года
А.Д.Сахаров без всякого официального решения был сослан в
город Горький, и только в октябре 1986 года М.С.Горбачев
отменил эту незаконную ссылку. Сахаров начал активную обще-
ственную деятельность в новых условиях перестройки, но в 1989
году скончался от сердечного приступа.
Возможно, нобелевский комитет норвежского стортинга иногда
и был подвержен влиянию актуальных политических событий,
но большая часть лауреатов премии мира - это люди, посвятив-
шие всю свою жизнь благородной цели.
Нобелевской премии мира за 2008 год был удостоен Марти
Ахтисаари «за те важные усилия в разрешении международных
конфликтов, которые он прилагал на нескольких континентах в
течение трех десятилетий». В 1991 году, будучи государствен-
ным секретарем Финляндии, М. Ахтисаари возглавлял деятель-
172
ность ООН по преодолению последствий войны 1991 года в
Иране. В 1992-93 годы возглавлял рабочую группу ООН по
урегулированию ситуации в Боснии и Герцеговине. В 1994-2000
годы был президентом Финляндии. Под его руководством в
Финляндии была произведена беспрецедентная реформа школь-
ного образования, в результате которой школьники этой страны
вот уже несколько лет подряд занимают высокие места на
международных олимпиадах. После отбытия президентского
срока снова работал в ООН по урегулированию конфликтов в
Ираке и в Индонезии и по определению будущего статуса
Косово. В 2007 году представил план мирного урегулирования
косовского конфликта, который, однако, не был принят Советом
Безопасности ООН из-за вето России и Китая. Жаль, что в
России это достойное имя известно немногим.
В 2009 году Нобелевским лауреатом мира стал только что
избранный новый президент США Барак Обама «за экстраорди-
нарные усилия в укреплении международной дипломатии и
сотрудничества между народами». К сожалению, эти как бы
анонсированные заранее усилия пришлось на некоторое время
отложить из-за внезапно разгоревшегося экономического кризи-
са и необходимости срочно решать некоторые внутренние про-
блемы США. Но 2010 год, по-видимому, станет годом решитель-
ного сдвига в важнейшей проблеме продолжения сокращения
стратегических вооружений. Наконец-то будут на треть сокра-
щены ядерные арсеналы США и России, что никак не удавалось
осуществить при прежнем руководстве США.
Из 97 Нобелевских лауреатов мира 22 имеют гражданство
США, 10 - Великобритании, 6 - Франции и 4 - Германии.
Среди организаций, ставших лауреатами Нобелевской пре-
мии мира, Организация Объединенных Наций и ее отдельные
институты, такие как Управление Верховного комиссара ООН
по делам беженцев, Миротворческие силы ООН; Международ-
ный комитет Красного Креста (трижды); Американский комитет
Друзей на службе обществу (Квакеры); Международная орга-
низация «Врачи без границ»; Международное агентство по
атомной энергии (МАГАТЭ) и др.
Нобелевские премии по литературе
Первый раз эта премия была вручена в 1901 году
замечательному французскому поэту Рене Франсуа Арманду
Сюлли-Прюдому «за выдающиеся литературные достоинства,
высокий идеализм, художественное совершенство и необычное
сочетание душевности и таланта». Заслуги лауреата, которые
173
признала Шведская Академия наук в лице своего комитета,
трудно оценить, если самому не познакомиться с творчеством
лауреата. Да к тому же нужно быть достаточно разбирающимся
в литературе, а не просто любителем чтения. Творчество Сюлли-
Прюдома почти неизвестно широкому кругу образованных лю-
дей в России, тем более что речь идет о французской поэзии XIX
века. Остается доверять компетентности нобелевского литера-
турного комитета. А вообще-то говоря, это было очень рискован-
ным и опрометчивым поступком Нобеля - предусмотреть пре-
мию в этой номинации. Неизменно найдется достаточно много
людей, не согласных с выбором комитета. Может быть, поэтому
формулировки, обосновывающие решение комитета, носят в
большинстве случаев изысканный, даже слишком выспренний
характер.
Очень многие имена литераторов-лауреатов широко извест-
ны: немец Теодор Моммзен (1902 г.) - премия «за Римскую
историю»; англичанин Джозеф Редьярд Киплинг (1907 г.) - «за
наблюдательность, яркую фантазию, зрелость идей и выдаю-
щийся талант повествователя»; индус Рабиндранат Тагор (1913
г.) - «за глубоко прочувствованные, оригинальные и прекрас-
ные стихи, в которых с исключительным мастерством вырази-
лось его поэтическое мышление»; француз Ромен Роллан (1915
г.) - «за высокий идеализм литературных произведений, за
сочувствие и любовь к истине»; француз Анатоль Франс (1921
г.) - «за блестящие литературные достижения, отмеченные
изысканностью стиля, глубоко выстраданным гуманизмом и
истинно галльским темпераментом»; англичанин Джордж Бер-
нард Шоу (1925 г.) - «за творчество, отмеченное идеализмом и
гуманизмом, за искрометную сатиру, которая часто сочетается с
исключительной поэтической красотой». Неслучайно во многих
формулировках повторяется слово «идеализм». Это определяет-
ся завещанием А.Нобеля, в котором сказано, что произведения
должны быть идеалистической направленности.
А сколько еще знаменитых имен! Джон Голсуорси, Эрнест
Хемингуэй, Морис Метерлинк, Кнут Гамсун, Герхарт Гауптман,
Анри Бергсон, Томас Манн, Синклер Льюис, Мартен дю Гар,
Герман Гессе, Андре Жид, Уильям Фолкнер, Бертран Рассел,
Франсуа Мориак, Халлдор Лакснесс, Альбер Камю, Джон
Стейнбек, Жан-Поль Сартр, Пабло Неруда, Генрих Бёлль,
Гарсия Маркес. Правда, мой компьютер из этого списка знаме-
нитостей почему-то счел пять имен неизвестными и подчеркнул
их красной чертой. Но пусть это останется на совести того, кто
ответственен за подчеркивание.
174
Лауреатом 1953 года стал выдающийся английский государ-
ственный деятель, премьер-министр Великобритании в 1940 -
1945 и 1951 - 1955 годы Уинстон Леонард Спенсер Черчилль. Он
получил премию «за высокое мастерство произведений истори-
ческого и биографического характера, а также за блестящее
ораторское искусство, с помощью которого отстаивались высшие
человеческие ценности». Правда, вторая часть обоснования
премии относится скорее к номинации премии за мир, нежели за
литературную деятельность. Но если кому из россиян довелось
прочитать многотомный «Мировой кризис» Черчилля, то он
безусловно согласится с первой частью обоснования.
По данным опроса Би-би-си 2002 года, Черчилль считается
самым выдающимся человеком за всю историю Англии. 5 марта
1946 года в Вестминстерском колледже в городе Фултон, штат
Миссури, США, в связи с присвоением ему почетной докторской
степени этого университета в присутствии президента США
Гарри Трумэна Черчилль произнес ставшую знаменитой Фул-
тонскую речь, которую принято считать точкой отсчета «холод-
ной войны». В нашей стране мало кто знаком с этой речью.
Советская пропаганда назвала ее «оголтелой проповедью импе-
риализма». Я приведу несколько выдержек из этой речи:
«... Перед нашими глазами зияют страшные разрушения
Европы и значительной части Азии. Когда намерения злоумыш-
ленных людей либо агрессивные устремления мощных держав
уничтожают во многих районах мира основы цивилизованного
общества, простые люди сталкиваются с трудностями, с которы-
ми они не могут справиться. Для них все искажено, поломано
или вообще стерто в порошок.
Наша главная задача и обязанность - оградить семьи про-
стых людей от ужасов и несчастий еще одной войны... Уже
образована всемирная организация с целью предотвратить вой-
ну, ООН, преемница Лиги Наций, с решающим добавлением к
ней США и всем, что это означает, уже начала свою работу. Мы
обязаны обеспечить успех этой деятельности... Организацию
Объединенных Наций необходимо немедленно начать оснащать
международными вооруженными силами».
Далее Черчилль говорит о том счастливом обстоятельстве,
что сведения, средства и сырье для создания атомной бомбы
сейчас сосредоточены в основном в американских руках (с
малым участием Великобритании и Канады): «....Не думаю, что
мы спали бы сейчас спокойно, если бы ситуация была обратной
и какое-нибудь коммунистическое или неофашистское государ-
ство монополизировало на какое-то время это ужасное сред-
175
ство». Черчилль не знал о том, что в это самое время в СССР уже
вовсю был запущен Атомный проект и в курчатовской лаборато-
рии №2 АН СССР шла работа по подготовке к запуску опытного
ядерного реактора для производства плутония.
И еще: «...Мы не можем закрыть глаза на то, что свободы,
которыми пользуются граждане во всей Британской Империи,
не действуют в значительном числе стран, некоторые из кото-
рых весьма могущественны. В этих государствах власть навя-
зывается простым людям всепроникающими полицейскими пра-
вительствами... На картину мира, столь недавно озаренную
победой союзников, пала тень. Никто не знает, что Советская
Россия и ее международная коммунистическая организация
намереваются делать в ближайшем будущем... Я глубоко вос-
хищаюсь и чту достойный русский народ и моего товарища
военного времени маршала Сталина... Однако я считаю своим
долгом изложить вам некоторые факты о нынешнем положе-
нии в Европе.
От Штеттина на Балтике до Триеста на Адриатике на
континент опустился железный занавес».
И Черчилль говорит о «полицейских правительствах» в
странах Восточной Европы (за исключением Греции) и о созда-
нии в советской оккупационной зоне в Германии «квазикоммуни-
стической» партии посредством предоставления специальных
привилегий группам левых немецких лидеров: «Во многих
странах по всему миру вдалеке от границ России созданы
коммунистические пятые колонны, которые действуют в полном
единстве и абсолютном подчинении директивам, которые они
получают из коммунистического центра... Я не верю, что Россия
хочет войны. Чего она хочет, так это плодов войны и безгранич-
ного распространения своей мощи и доктрины».
И заканчивает: «Если мы будем добросовестно соблюдать
Устав Организации Объединенных Наций и двигаться вперед со
спокойной и трезвой силой, не претендуя на чужие земли и
богатство и не стремясь установить контроль произвола над
мыслями людей, то откроются широкие пути в будущее - не
только для нас, но и для всех, не только на наше время, но и на
век вперед».
Именно Черчиллю принадлежат афористические высказыва-
ния: «демократия - самый худший вид правления, не считая всех
остальных» и «врожденный порок капитализма - неравное
распределение благ, врожденное достоинство социализма - рав-
ное распределение нищеты».
Российских нобелевских лауреатов по литературе пять.
176
Иван Алексеевич Бунин получил награду в 1933 году «за
строгое мастерство, с которым он развивает традиции русской
классической прозы». Правда, эмигрант Бунин в это время не
имел никакого гражданства (только так называемый «нансенов-
ский» паспорт для беженцев).
В 1958 году Бориса Леонидовича Пастернака тогдашнее
руководство нашей страны под угрозой расправы с близкими
людьми заставило отказаться от Нобелевской премии, присуж-
денной «за значительные достижения в современной лирической
поэзии, а также за продление традиций великого русского
эпического романа». (Подразумевался роман «Доктор Живаго»,
изданный тогда заграницей.) Я думаю, что в этой формулировке
скрывается извинение нобелевского литературного комитета,
что в начале XX века не была присуждена Нобелевская премия
великому Л.Н.Толстому. Секретарь Шведской академии тогда
сказал: «Этот писатель осудил все формы цивилизации и наста-
ивал взамен их принять примитивный образ жизни, оторванный
от всех установлений высокой культуры».
Следующим российским лауреатом стал в 1965 году Михаил
Александрович Шолохов «за художественную силу и цельность
эпоса о донском казачестве в переломное для России время».
В 1970 году премия была присуждена Александру Исаевичу
Солженицыну «за нравственную силу, с которой он следовал
непреложным традициям русской литературы».
И наконец, в 1987 году Иосиф Александрович Бродский, к
этому времени писавший стихи не только на русском, но и на
английском языке и ставший гражданином США, был награж-
ден «за всеобъемлющее творчество, пропитанное ясностью мыс-
ли и страстностью поэзии».
Нобелевским лауреатом в 2009 году стала немецкая писатель-
ница Герта Мюллер за то, что «с сосредоточенностью в поэзии и
искренностью в прозе описывает жизнь обездоленных». Но на
русский язык из 30 ее книг переведены всего несколько расска-
зов и три стихотворения.
Приведу еще несколько формулировок, обосновывающих
выбор нобелевского литературного комитета.
В 2004 году австрийская писательница Эльфрида Елинек
стала лауреатом «за музыкальные переливы голосов и отголос-
ков в романах и пьесах, которые с экстраординарным лингвис-
тическим усердием раскрывают абсурдность социальных клише
и их порабощающей силы».
Премию за 2007 год получила 87-летняя английская писа-
тельница-фантаст Дорис Лессинг, «повествующая об опыте
177
женщин, со скептицизмом, страстью и провидческой силой
подвергшей рассмотрению разделенную цивилизацию».
В 2008 году премии был удостоен француз Жан-Мари Гюстав
Леклезио, написавший больше 40 книг о жизни людей (и
местных, и европейцев) в разных странах, в основном в Африке,
Азии и Америке. Премия присуждена за то, что Леклезио -
«автор новых направлений, поэтических приключений, чув-
ственных восторгов, исследователь человечества вне пределов
правящей цивилизации».
И опять - где переводы этих лауреатов?
Всего литературные Нобелевские премии присуждались 102
раза, награждены 106 писателей, из них 10 - граждане США, И
- Великобритании, 7 - Германии. Но, в отличие от других, в этой
номинации представлено очень много разных стран всех конти-
нентов.
Нобелевские премии по физике
Первую премию по физике в 1901 году получил
Вильгельм Конрад Рентген «в знак признания необычайно
важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замеча-
тельных лучей, названных впоследствии в его честь». А дальше
в течение 30 лет среди нобелевских лауреатов много имен,
хорошо известных из школьного и вузовского курсов физики.
Вот эти имена: Антуан Беккерель, Мария и Пьер Кюри (1903 г.),
Макс Планк (1918 г.), Альберт Эйнштейн (1921 г.), Нильс Бор
(1922 г.), Артур Комптон (1927 г.), Луи де Бройль (1929 г.),
Вернер Гейзенберг (1932 г.), Эрвин Шрёдингер и Поль Дирак
(1933 г.), Энрико Ферми (1938 г.), Вольфганг Паули (1945 г.).
Правда, известность имен еще не означает понимания сути
вкладов лауреатов в науку. Например, самый великий физик
Альберт Эйнштейн в 1921 году получил премию «за заслуги
перед теоретической физикой и особенно за объяснение закона
фотоэлектрического эффекта». А к этому времени он создал
специальную теорию относительности, понятие о квантованнос-
ти электромагнитного излучения, окончательное обоснование
атомно-молекулярной теории (теорию броуновского движения),
представление о самопроизвольном и вынужденном излучении
(основы лазеров) и, наконец, общую теорию относительности -
современную теорию гравитации, являющуюся основой всех
наших представлений о Вселенной. А в формулировке нобелев-
ского комитета речь идет всего лишь о фотоэффекте. Члены
тогдашнего комитета, видимо, не очень представляли себе суть и
важность всех эйнштейновских работ, каждая из которых была
178
достойна премии. По этому поводу один из крупных физиков
удачно заметил, что если к бесконечности прибавить определен-
ную величину, она все равно останется бесконечностью.
Зато в 1909 году комитет по физике единодушно наградил
Гульельмо Маркони и Карла Фердинанда Брауна «за выдаю-
щийся вклад в создание беспроволочной телеграфии», т.е. за
изобретение радио. Александр Сергеевич Попов, считающийся в
России изобретателем радио, до этого года не дожил.
Удивительная премия по физике была присуждена в 1912
году Нильсу Густаву Далену «за изобретение автоматических
регуляторов, используемых в сочетании с газовыми аккумулято-
рами для источников света на маяках и буях». Как-то не
становится это изобретение в один ряд с выдающимися дости-
жениями физиков того времени. Может быть, все дело в том, что
этот изобретатель был шведом?
Хуже обстоит дело с пониманием сути физических достиже-
ний нобелевских лауреатов во второй половине XX века. Почти
всегда непонятно обоснование награждения - полная противопо-
ложность обоснованиям в литературной номинации. Еще не так
трудно понять, за что У.Шокли, Д.Бардин и У.Браттейн полу-
чили премию в 1956 году - «за исследования полупроводников
и открытие транзисторного эффекта». Но как разобраться без
серьезных специальных знаний в такой премии - «за метод
нейтринного луча и доказательство двойственной природы леп-
тонов посредством открытия мюонного нейтрино», полученной
Л.Ледерманом, М.Шварцем и Д.Стейнбергером в 1988 году?
Премия 2008 года присуждена Е.Намбу «за открытие меха-
низма спонтанного нарушения симметрии в физике элементар-
ных частиц» и М.Кобаяси и Т.Маскава «за открытие источника
нарушения симметрии, которое позволило предсказать суще-
ствование в природе по меньшей мере трех семейств кварков».
(«Премия за нарушение» - так названа популярная статья об
этой премии в «Кванте» №2 за 2009 год.)
В 2009 году лауреатами были названы Чарльз Као «за
выдающиеся достижения, касающиеся передачи световых сигна-
лов в волокнах и развития оптических систем передачи данных»
и Уиллард Бойл и Джордж Смит «за разработку оптических
полупроводниковых сенсоров - ПЗС-матриц» (см. «Квант» №1
за 2010 г.). Эти премии примечательны в двух отношениях. Во-
первых, они присуждены за работы, выполненные двадцать лет
назад, правда эти ученые продолжают работать в этих направле-
ниях и до сегодняшнего дня. А во-вторых, трудно найти другие
открытия последнего времени, на основании которых появились
179
устройства, сильно изменившие нашу жизнь, - речь идет о
применении оптоволоконной техники для Интернета и о цифро-
вой технике получения оптических изображений.
Вот перечень премий, присужденных российским физикам.
В 1958 году премию получили Павел Алексеевич Черенков,
Илья Михайлович Франк и Игорь Евгеньевич Тамм «за откры-
тие и истолкование эффекта Вавилова-Черенкова».
В 1962 году премии был удостоен Лев Давидович Ландау «за
пионерские теории конденсированных сред и особенно жидкого
гелия». Между прочим, именно эти теории были применены
Л.Ландау, когда в рамках Атомного проекта СССР он занимался
уравнениями состояния вещества в экстремальных условиях
ядерного и термоядерного взрыва.
В 1964 году Николай Геннадиевич Басов и Александр Михай-
лович Прохоров разделили вместе с американским физиком
Чарльзом Таунсом премию «за фундаментальные работы в
области квантовой электроники, которые привели к созданию
излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе».
Значение этой работы понятно всем без объяснений.
1978 год отмечен присуждением Нобелевской премии Петру
Леонидовичу Капице «за его базовые исследования и открытия
в физике низких температур». П.Л.Капица, хоть и с опозданием
на много лет, встал в один ряд со своими многочисленными
друзьями и коллегами-физиками по работе в 20-е годы в лабора-
ториях Кембриджа.
В 2000 году Жорес Иванович Алфёров, вместе с американс-
ким физиком Гербертом Крёмером, получил Нобелевскую пре-
мию с коротким обоснованием - «за разработки в полупроводни-
ковой технике». За этой простой формулировкой скрываются
основополагающие работы, приведшие к созданию чипов -
маленьких пластинок, содержащих тысячи отдельных полупро-
водниковых элементов, каждый из которых имеет микроразме-
ры. Вся современная полупроводниковая микротехнология ос-
новывается на этих работах, и без этого промежуточного этапа
переход к нанотехнологиям был бы невозможен.
Еще одна Нобелевская премия по физике была получена
россиянами в 2003 году. Алексей Алексеевич Абрикосов (имею-
щий, кроме российского, и гражданство США) и Виталий
Лазаревич Гинзбург совместно с американским физиком Энтони
Леггетом получили эту премию «за создание теории сверхпро-
водников второго рода и теории сверхтекучести жидкого гелия-
3». Гинзбург после Капицы и Ландау был фактическим «ше-
фом» российской физики - много лет на семинаре Гинзбурга
180
оттачивались многие идеи в самых разных областях физической
науки. К сожалению, совсем недавно Виталий Лазаревич ушел
из жизни.
Всего 10 физиков России стали Нобелевскими лауреатами. К
ним надо прибавить и выдающегося физика Андрея Дмитриеви-
ча Сахарова, лауреата Нобелевской премии мира. Почти все
физические работы Сахарова были связаны с Атомным проектом
и еще не скоро будут опубликованы.
103 раза присуждались Нобелевские премии по физике, были
отмечены 186 лауреатов - понятно, что многие премии были
коллективными, их разделяли 2-3 физика, зачастую из разных
стран. Физика стала интернациональной, как и все остальные
науки. Больше всего лауреатов-физиков из Соединенных Шта-
тов Америки - их 84, почти половина. Это и неудивительно -
физика сегодня дорогая наука. Проникновение в основные
тайны природы - тайны микромира - требует значительно
больших затрат на эксперименты, чем работа с предметами
«человеческого» размера. 28 лауреатов-физиков - из Великоб-
ритании, 26 - из Германии.
Нобелевские премии по химии
Если в физике многие имена лауреатов достаточно
известны, то в химии дело обстоит по-другому.
Первый раз Нобелевская премия по химии была присуждена
в 1901 году нидерландскому химику Якобу Хендрику Вант-
Гоффу «в знак признания огромной важности открытия законов
химической динамики и осмотического давления в растворах».
Замечательный физик, создатель планетарной модели атома
и оценивший размер атомного ядра, Эрнест Резерфорд стал
«химическим» нобелевским лауреатом «за проведенные им ис-
следования по превращению элементов и по химии радиоактив-
ных веществ», т.е. за то, что он показал, что альфа-частицы,
появляющиеся из радия, есть не что иное как ядра атомов гелия.
В 1911 году нобелевский лауреат по физике Мария Склодов-
ская-Кюри получила вторую Нобелевскую премию, на этот раз
по химии, «за выдающиеся заслуги в развитии химии: открытие
элементов радия и полония, выделение радия и изучение приро-
ды и соединения этого замечательного элемента».
В 1935 году премии по химии были удостоены физики муж и
жена Ирен и Фредерик Жолио-Кюри «за выполненный синтез
новых радиоактивных элементов» (Ирен - дочь Марии и Пьера
Кюри). Удивительная семья! На одну семью - пять Нобелевских
премий, из них три получены женщинами.
181
Немецкий химик Отто Ган в 1938 году обнаружил реакцию
деления ядра урана и тория. В 1944 году он стал нобелевским
лауреатом «за открытие расщепления тяжелых ядер». Это
открытие было важной вехой нового «атомного» века.
Свою первую Нобелевскую премию в 1954 году получил
американский химик Лайнус Карл Полинг «за исследование
природы химической связи и ее приложение для определения
структуры соединений». Через 8 лет он стал лауреатом Нобелев-
ской премии мира.
В 1977 году Нобелевскую премию по химии получил один из
основателей синергетики бельгийский физик Илья Пригожин
«за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно
за теорию диссипативных структур». Звучит это обоснование
скорее не химически, а физически.
В 1956 году крупный российский ученый Николай Николае-
вич Семёнов и американский физик Сирил Хиншелвуд стали
нобелевскими лауреатами по химии «за исследования в области
механизма химических реакций». Такая слишком общая форму-
лировка обоснования вызвана тем, что Семёнов и Хиншелвуд
получили премию за совершенно разные исследования - тут
нобелевский химический комитет явно решил сэкономить. С. Хин-
шелвуд рассматривал живую клетку как набор взаимосвязанных
химических реакций. Многие его идеи ныне включены в теорию
регуляции клеток и сыграли важную роль в иммунологических
исследованиях. А Н.Н.Семёнов обосновал и исследовал меха-
низм цепных и разветвленных цепных реакций, что имеет
прямое отношение к процессам горения и взрыва. И поэтому
неслучайно именно его ученики Ю.Б.Харитон, Я.Б.Зельдович и
К. И. Щё л кин возглавили работы по конструированию и созда-
нию атомных бомб. В 1956 году Семёнов был Героем Социали-
стического Труда, а Харитон, Зельдович и Щёлкин - трижды
Героями.
Другая Нобелевская премия, имеющая отношение к взрывам,
была дана в 1918 году немецкому химику Отто Габеру «за синтез
аммиака из составляющих его элементов», т.е. из водорода и
азота, что легло в основу химического метода получения селитры
(для порохов и впоследствии взрывчатых веществ на селитряной
основе, а также и для использования в качестве удобрения). Но
Габер, истинный немецкий патриот, в 1914-16 годы использовал
свой талант для создания боевых отравляющих веществ, что
вызвало резкую критику присуждения ему награды со стороны
многих крупных ученых, считавших Габера военным преступни-
ком.
182
В 2009 году Нобелевскую премию по химии разделили
Венкатраман Рамакришнан (Англия), Томас Стейнц (США) и
Ада Йонат (Израиль) « за исследование структуры и функций
рибосомы».
Всего по химии Нобелевские премии присуждались 101 раз и
были объявлены 157 лауреатов. 79 из них граждане США, 26 -
немцы, 24 - англичане, 12 - французы. Из России, увы, только
один.
Интересно, что представлять к присуждению Нобелевских
премий по физике и по химии могут научные учреждения,
нобелевские лауреаты и крупные ученые - как физики, так и
химики - на любую из этих двух номинаций.
Нобелевские премии по физиологии и медицине
По физиологии и медицине Нобелевскую премию
№1 получил в 1901 году немецкий бактериолог Эмиль Адольф
фон Беринг, ученик Роберта Коха, «за работу по сывороточной
терапии, главным образом за ее применение при лечении дифте-
рии, что открыло новые пути в медицинской науке и дало в руки
врачей победоносное оружие против болезни и смерти». Удиви-
тельно торжественная формулировка обоснования этой премии.
Среди лауреатов несколько известных имен, но большинство
их ничего не говорит человеку, далекому от научной медицины.
Зато тематика работ близка и понятна каждому - ведь в
практической стороне медицины разбирается каждый. Это (хро-
нологически) - физиология пищеварения, строение нервной
системы, изучение индивидуального и группового поведения
животных, механика восприятия у улиток, патология и лечение
щитовидной железы, работа вестибулярного аппарата, открытие
инсулина, открытие механизма электрокардиограммы, открытие
пенициллина, разработка компьютерной томографии и изобрете-
ние метода магниторезонансной томографии и многое другое.
Однако не получил Нобелевской премии всемирно известный
австрийский психолог Зигмунд Фрейд, создатель теории психо-
анализа и первым применивший ее в практике лечения.
Отдельно нужно выделить Нобелевскую премию 1962 года
Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону и Морису Уилкинсу «за
открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых
кислот и их значения для передачи информации в живых
системах» и премию 1968 года Роберту Холли, Хару Гобинду
Корана и Маршаллу Ниренбергу «за расшифровку генетическо-
го кода и его роли в синтезе белков». Эти работы легли в основу
современного научного понимания того, что такое жизнь.
183
Премию 2009 года получили американские и израильские
биологи Элизабет Блэкбёрн, Джек Шостак и Кэрол Грейдер «за
открытие механизмов защиты хромосом теломерами и фермента
теломеразы», т.е. за исследования, связанные с клеточными
механизмами старения.
Российские ученые, увы, были удостоены всего только двух
премий. Это - знаменитый физиолог Иван Петрович Павлов в
1904 году « за работу по физиологии пищеварения» и в 1908 году
Илья Ильич Мечников, совместно с немецким бактериологом
Паулем Эрлихом, «за труды по иммунитету». Кстати, это самое
короткое обоснование награждения премией.
Разгром генетики и других биологических наук в СССР в
лысенковское (сталинско-хрущевское) время отбросил нашу
страну далеко от переднего края мировой физиологии и меди-
цины.
Всего по этой номинации было объявлено 100 премий, по
которым дипломы и все, что к ним прилагается, получили 195
лауреатов. В США отправилось 94 премии, в Англию - 27, в
Германию - И, во Францию - 10.
Нобелевские премии по экономике
Альфред Нобель в своем завещании не предусмот-
рел премий по такой номинации. Эти премии появились много
позже. В 1969 году Банк Швеции в связи со своим 300-летием
установил «Премию Шведского государственного банка по эко-
номическим наукам памяти Альфреда Нобеля».
Первую премию в 1969 году получили норвежский экономист
Ригнар Фриш и голландский экономист Ян Тинберген «за
создание и применение динамических моделей к анализу эконо-
мических процессов».
Среди награжденных работ - исследования по обоснованному
толкованию экономического роста (трижды), оптимальному
распределению ресурсов, монетарной и налоговой политике
государства, анализу поведения людей в отношении сбережений,
в области принятия экономических решений, теории игр и многое
другое, так же, как и медицина, более или менее понятное всем.
Нобелевская премия 2009 года вручена 76-летней американ-
ской экономистке Элинор Остром и 77-летнему американскому
экономисту Оливеру Уильямсону «за исследования в области
экономической организации». Уильямсон является автором ос-
новополагающей монографии «Экономические институты капи-
тализма» и избран почетным доктором Санкт-Петербургского
государственного университета.
184
Среди нобелевских лауреатов по этой номинации - российс-
кий математик и экономист Леонид Канторович, который в 1975
году вместе с Тьяллингом Купмансом получил премию «за вклад
в теорию оптимального распределения ресурсов».
Всего по экономической номинации присуждена 41 премия и
награждены ею 64 ученых-экономистов, 43 из них граждане
США, 7 - Англии.
Заключение
Общий итог «Нобелиады» - 533 премии и 805
лауреатов. Из них 311 - обладатели американского граждан-
ства, 99 - подданные Великобритании, 83 - жили или живут в
Германии, 50 - во Франции.
Больше всего лауреатов по физиологии и медицине - 195.
Далее идет физика - 186 лауреатов. 157 ученых награждены
Нобелевской премией по химии. Но не все они химики. По
крайней мере, пятеро из них причисляли себя к физикам. 106
писателей и поэтов удостоены Нобелевской награды по литера-
туре. Премией мира награждены 97 борцов за мир и права
человека или посвятивших свою жизнь помощи людям. Премий
по экономике пока еще немного - только 64.
Россиян-лауреатов - 21 (из дореволюционной России, из
СССР и из Российской Федерации). Не стали Нобелевскими
лауреатами всемирно известные русские поэты Александр Блок,
Анна Ахматова, Марина Цветаева, Осип Мандельштам. Обошли
наградой и великого Дмитрия Ивановича Менделеева.
Жаль, что нет Нобелевской премии по математике. Суще-
ствует легенда о том, почему так случилось - ведь счастливым
соперником в юношеской романтической истории Нобеля был
как раз математик. Но, скорее всего, дело в том, что математика
стоит отдельно от естественных наук, она имеет свою методоло-
гию, и во времена Нобеля многим могло показаться, что матема-
тика - это просто набор определенных правил. Математика
стала стройным зданием особого вида познания мира благодаря
работам Анри Пуанкаре, Давида Гильберта, Георга Кантора,
Курта Геделя, Андрея Николаевича Колмогорова и других
великих математиков XX века. Сегодня математическое сообще-
ство в состоянии выработать критерии оценки математических
открытий.
Аналогом Нобелевской премии стала математическая премия
Филдса. Канадский математик Джон Чарльз Филдс, будучи
президентом VII Математического конгресса, проходившего в
1924 году в Торонто, предложил на каждом следующем конгрес-
185
се (а они организовываются раз в четыре года) награждать двух
математиков золотой медалью в знак признания их выдающихся
заслуг. На создание денежного фонда премирования Филдс
завещал большую часть своего состояния. Сейчас число награж-
денных за один год может достигать четырех человек. Обяза-
тельно они не должны быть старше 40 лет. На медали -
изображение Архимеда, который был прежде всего великим для
своего времени математиком, и изречения на латыни: «Превзой-
ти свою человеческую ограниченность и покорить Вселенную» и
«Математики, собравшиеся со всего света, чествуют замечатель-
ный вклад в познание». Сумма денежной премии относительно
невелика - 15000 канадских долларов.
Первые две медали были вручены в 1936 году на X Матема-
тическом конгрессе в Осло. Всего былы награждены 48 матема-
тиков. Среди них советские и российские математики Сергей
Новиков (1970 г.), Григорий Маргулис (1978 г.), Владимир
Дринфельд (1990 г.), Ефим Зельманов (1994 г.), Максим
Концевич (1998 г.), Владимир Воеводский (2002 г.), Григорий
Перельман и Андрей Окуньков (2006 г.).
Есть и другие престижные премии для математиков - премия
Абеля, премия Вольфа. В марте 2010 года Математический
институт Клея (Кембридж, США) присудил «Премию тысячеле-
тия» Григорию Перельману за ту работу, за которую он четыре
года назад получил медаль Филдса, - доказательство знамени-
той гипотезы гениального математика рубежа XIX-XX веков
Анри Пуанкаре о гомеоморфности трехмерного компактного
многообразия без края трехмерной сфере. Интересно, что для
пятимерных или шестимерных пространств (чего «нормальный»
человек представить не может, а математик скажет, что и не
нужно представлять наглядно, нужно ощущать воображением)
эта гипотеза была уже доказана в 1982 году. В 2002 году
Григорию Перельману удалось доказать ее для трехмерного
пространства. Но это не есть главная суть достижения Перельма-
на. Главное - это «технология» доказательства, которая, как
считают многие математики, послужит основой для разработки
новых направлений в самой математике. Вот за что ученый
признан «Человеком тысячелетия» в математике.
И как все знают, Григорий Перельман отказался получать и
премию Филдса, и «Премию тысячелетия». А это уже не 15000
канадских долларов, а миллион американских! Он повторил
поступок писателя и философа Жана-Поля Сартра, который в
1964 году отказался от Нобелевской премии, присужденной ему
«за богатое идеями, пронизанное духом свободы и поисками
186
истины творчество, оказавшее огромное влияние на наше вре-
мя». По-моему, почти такими же словами можно охарактеризо-
вать творчество Перельмана. И его отказ от премий очень похож
на отказ Сартра. Они оба не хотели быть обязанными какому-
либо общественному институту и терять свою независимость.
Аналогом Нобелевской премии стала и премия Кроуфорда.
Она была основана шведским промышленником Хильгером
Кроуфордом, разбогатевшим на производстве медицинского
оборудования (в частности, установки «искусственная почка»).
Первоначально предполагалось, что эта премия должна компен-
сировать отсутствие в Нобелевских премиях ряда номинаций:
науки о Земле, астрономии, математики, а также «достижений в
лечении заболевания ревматическим артритом» ( последнее, по-
видимому, связано с какими-то личными обстоятельствами Кро-
уфорда и его жены).
Теперь эта премия вручается ежегодно по очереди : один год
- по математике и астрономии, другой - по геофизике и
экологии. Размер премии достаточно велик - 500000 долларов.
Это в 30 с лишним раз превышает премию Филдса и всего лишь
в 3 раза меньше Нобелевской премии. Премию и золотую медаль
вручает, как и Нобелевскую, король Швеции в сентябре, за 3
месяца до нобелевских церемоний. Премия не имеет возрастных
ограничений.
В 2008 году астрономическую половину премии получил
российский астрофизик Рашид Сюняев «за решающий вклад в
области астрофизики высоких энергий и космологии особых
процессов, динамики черных дыр и нейтронных звезд, а также
демонстрации диагностической силы фоновой радиации». Осо-
бенно существенно в этом перечне достижений Сюняева послед-
нее. Изменения интенсивности реликтового излучения в направ-
лениях на скопления галактик позволяют определить («продиаг-
ностировать») размеры облаков межгалактического газа, рассто-
яние до облака и скорость его движения, что, в свою очередь,
дает возможность определить эволюцию постоянной Хаббла,
возраст Вселенной и характер ее расширения, а также помогает
решить загадку «темной энергии». В 2008 году Рашид Сюняев
получил еще одну астрономическую награду - премию Генри
Норриса Рассела Американского астрономического общества. А
в 2003 году он был удостоен самой престижной премии по
астрономии - премии Губера Международного Астрономическо-
го Союза.
Сегодня Рашид Алиевич - ведущий научный сотрудник
Института космических исследований РАН и одновременно
187
управляющий директор Института астрофизики имени Макса
Планка в Гархинге, Германия.
Математическая часть премии Кроуфорда 2008 года была
разделена между Максимом Концевичем (Россия), лауреатом
премии Филдса 1998 года, и Эдвардом Уиттеном (США). Их
работа связана с математической стороной теории суперструн,
самой обещающей теорией современной физики, нацеленной на
объединение стандартной модели мира (единой теории всех
объектов микромира) и гравитации с целью подойти к понима-
нию «окончательной теории», или, выражаясь несколько упро-
щенно, единого закона природы.
Есть много других престижных научных премий. В Поста-
новлении Правительства РФ №384 от 5 мая 2000 года о
невзимании налога с сумм, получаемых гражданами России в
виде премий за выдающиеся достижения в науке и технике,
образовании, культуре, литературе и искусстве перечислено 109
российских премий и 17 иностранных (как ни странно, филдсов-
ская премия не вошла в этот список).
Но, конечно же, Нобелевская премия - самая влиятельная.
Это обусловлено рядом причин.
Нобелевская премия не имеет никаких государственных огра-
ничений. Она поистине интернациональная. Косвенное свиде-
тельство тому - из 805 лауреатов шведов только 28. Первая в
истории премия такого масштаба, она включила широкий круг
номинаций (жаль, конечно, что нет математики). Нобелевская
премия имеет очень высокие критерии отбора. Выдвигать канди-
датов могут члены Королевской Шведской академии наук,
члены нобелевских комитетов, лауреаты Нобелевских премий по
соответствующим номинациям, крупные ученые, работающие в
одном из 6 университетов или институтов, выбранных Шведской
Академией наук. Достаточно заметить, что не было случая,
чтобы отмеченное Нобелевской премией открытие или достиже-
ние было опровергнуто.
Трудно предугадать будущее Нобелиады. Но создается впе-
чатление, что она будет существовать всегда.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1
ВЗРЫВ-РАЗРУШИТЕЛЬ 4
Терроризм - раньше и теперь 4
Техногенные катастрофы 6
Ядерная энергия и взрывные катастрофы 8
Вулканы и взрывы 10
Метеориты и взрывы И
Глава 2
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА 15
Немного истории 15
Взрывчатые вещества в XIX веке (до динамита) 17
Динамит и другие взрывчатые вещества 18
Современные взрывчатые вещества 23
Глава 3
ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ВЗРЫВ 26
Главное - внезапность 27
Основные виды исходной энергии взрывов 29
Глава 4
УДАРНЫЕ ВОЛНЫ 33
Возникновение ударной волны 34
Уравнение Гюгонио 36
Физика ударной волны 38
Как возникают ударные волны? 40
Воздействие ударных волн 45
Глава 5
ДЕТОНАЦИЯ 51
Детонация в газовых смесях 51
Детонация в двигателях внутреннего сгорания 55
Детонация в конденсированных взрывчатых веществах 57
Кумулятивный эффект при детонации взрывчатых веществ 61
189
Глава 6
ВЗРЫВ-РАБОТНИК 69
Взрывные технологии в промышленности и научных исследо-
ваниях 69
Взрыв-добытчик и взрыв-строитель 75
Глава 7
ЯДЕРНЫЕ ВЗРЫВЫ 83
Краткая история физики атомного ядра 83
Качественное описание процесса деления ядра 93
Энергия реакции деления тяжелых ядер 96
Начало ядерной эры 102
Ядерная и термоядерная эра 105
Особенности ядерных и термоядерных взрывов ИЗ
Испытания ядерного оружия 117
Подземные ядерные взрывы в мирных целях 120
Приложение 1
НА ИСПЫТАНИЯХ 123
Приложение 2
НОБЕЛНАДА 164
Нобелевские премии мира 170
Нобелевские премии по литературе 173
Нобелевские премии по физике 178
Нобелевские премии по химии 181
Нобелевские премии по физиологии и медицине 183
Нобелевские премии по экономике 184
Заключение 185
Лель Константинович Белопухов
ФИЗИКА ВНЕЗАПНОГО
Библиотечка «Квант». Выпуск 116
Приложение к журналу «Квант» №3/2010
Редактор В.А. Тихомирова
Обложка А.Е.Пацхверия
Макет и компьютерная верстка Е. В. Морозова
Компьютерная группа Е.А.Митченко, Л. В. Калиничев а
ИБ № 105
Формат 84x108 1/32. Бум. офсетная. Гарнитура кудряшевская
Печать офсетная. Объем 6 печ.л. Тираж 3000 экз.
Заказ № 3949
119296 Москва, Ленинский пр., 64-А, «Квант»
Тел/ (495)930-56-48, e-mail: admin@kvant.info
Отпечатано в ОАО ордена Трудового Красного Знамени
«Чеховский полиграфический комбинат»
142300, Чехов Московской области.
E-mail: marketing@chpk.ru Сайт www.chpk.ru
Телефон 8(495) 988-63-87 Факс 8(496) 726-54-10
ВЫШЛИ ИЗ ПЕЧАТИ КНИГИ СЕРИИ «БИБЛИОТЕЧКА «КВАНТ»
- ПРИЛОЖЕНИЯ К ЖУРНАЛУ «КВАНТ»
(НАЧИНАЯ С 2007 ГОДА)
99. П.В.Блиох. Радиоволны на земле и в космосе
100. Н.Б.Васильев, А.П. Савин, А.А.Егоров. Избранные олимпиад-
ные задачи. Математика
101. У истоков моей судьбы...
102. А.В.Спивак. Арифметика
103. Я.А.Смородинский. Температура (3-е изд.)
104. А.Н.Васильев. История науки в коллекции монет
105. И.Ф.Акулич. Королевские прогулки
106. Исаак Константинович Кикоин в жизни и в «Кванте»
107. Г. С. Голицын. Макро- и микромиры и гармония
108. П.С.Александров. Введение в теорию групп (2-е изд.)
109. А.В.Спивак. Арифметика-2
110. П.Г.Крюков. Лазер - новый источник света
111. А.Б.Сосинский. Узлы. Хронология одной математической тео-
рии
112. А.П.Пятаков, П.П.Григал. Лаборатория на коленке
ИЗ. А.А.Заславский. Олимпиады имени И.Ф.Шарыгина
114. С.В.Коновалихин. Сборник качественных задач по физике
115. Е.Я.Гик. Математика и шахматы
Индекс 70465
Библиотечка КВАНТ
ВЫПУСК
116