В поисках супербомбы
Как известно, рекорд мощности ядерного взрыва принадлежит Советскому Союзу. 30 октября 1961 года «Царь-бомба» мощностью 58 мегатонн была сброшена на Новоземельский полигон, породив там вспышку, которую увидели на Аляске, и ударную волну, которая выбивала стекла за 400 километров. На вооружение ее никогда не принимали из-за непрактичности и чрезмерной массы, и более мощные взрывы проводить никто никогда не пытался.
Однако «Царь-бомба» не была пределом мечтаний ядерщиков, среди них был один ученый, мечты которого приводили в ужас даже коллег по цеху.
Эдвард Теллер был молодым американским физиком, который после вступления США во Вторую мировую войну присоединился к Манхэттенскому проекту под руководством Роберта Оппенгеймера. Идея атомной бомбы ему понравилась, но быстро показалась слишком простой и скучной. Теллер придумал концепцию «супер», в которой плутониевая или урановая бомба была лишь запалом, зажигающим «свечку» из водородного термоядерного горючего произвольной длины. По его расчетам, «супер» должна была иметь мощность в 100 мегатонн минимум — то есть как изначальная проектная мощность «Царь-бомбы».
Оппенгеймер считал эту задачу неактуальной и присвоил ей во время войны низкий приоритет, а позже выяснилось, что в исходном виде идея «супер» не сработает: одного жара ядерного взрыва не достаточно для зажигая реакции синтеза. Свою мечту Теллер реализовал лишь после окончания войны. Он исправил в проекте две ключевые ошибки. Во-первых, слияние атомов водорода теперь начиналось не от тепла атомной бомбы, а от давления рентгеновских лучей. Во-вторых, для мощного взрыва требовалась не водородная «свечка», а хитрым образом устроенная водородосодержащая вторая ступень бомбы, вошедшая в историю как схема Теллера-Улама.
По этой схеме в 1954 году было создано первое в мире термоядерное оружие. Первая поступившая на вооружение водородная бомба Mk21 имела мощность 15 мегатонн: достаточно, чтобы сравнять с землей целый город, но для амбиций Теллера этого было мало. К счастью для него, ступеней к бомбе можно было добавлять много, возвращая его к идее «свечки» произвольной мощности.
Мечта о большом «бахе»
Начальство разрабатывавшей ядерное оружие Лос-Аламосской лаборатории энтузиазм насчет «больших бахов» не разделяло. По мнению ее главы Норриса Брэдбери, достаточно было наладить массовое производство надежных 3-мегатонных бомб, создать богатый арсенал бомб поменьше для тактического применения, а все остальное оставить писателям-фантастам и голливудским сценаристам.
Тогда, видимо почувствовав, что его лишают самого дорогого, Теллер предпринял последнюю попытку впечатлить коллег и власти США супербомбой. В июне 1954 года, через три месяца после испытания первой водородной бомбы, состоялось заседание Генерального консультативного комитета Комиссии по атомной энергии США. На нем физик представил проект, разработанный в созданной им же Ливерморской национальной лаборатории.
Он состоял из двух частей — SUNDIAL и GNOMON, в переводе «солнечные часы» и «гномон» — их деталь, которая отбрасывает тень на циферблат. GNOMON представлял собой сверхмощную водородную бомбу с тротиловым эквивалентом 1000 мегатонн, в 20 раз мощнее «Царь-бомбы» и в 40 — любого устройства, когда-либо стоявшего на вооружении.
Но GNOMON был лишь первой ступенью SUNDIAL, гигантского устройства мощностью 10 000 мегатонн (10 гигатонн).
Это настолько большая мощность, что с ней начинают отказывать разработанные учеными модели масштабирования эффектов по сравнению с более слабыми взрывами. Например, трудно точно измерить радиус распространения взрывной волны, поскольку такой взрыв фактически устроит в атмосфере сквозную дыру. Известно лишь, что огненный шар SUNDIAL будет иметь диаметр около 50 километров, — это зона полного уничтожения, в которой будет разрушено все, кроме, может быть, самых крепких и глубоких бункеров.
Огненный шар с такой площадью поверхности породит небывало мощную вспышку, дальность поражения которой по сути ограничена кривизной Земли. При взрыве на высоте в 45 км он сможет оставить сильные ожоги и поджечь все в радиусе 400 км. Это — вся территория Англии, Германии или Франции, или, при взрыве над Москвой, все области округ нее, с пожарами вплоть до Нижнего Новгорода и границ Украины.
Презентация повергла членов комитета в шок, причем не только от технического описания, но и от осознания, что правительство США действительно может это одобрить. Химик-ядерщик Уолтер Уитмен забеспокоился, что такой взрыв заразит всю Землю радиоактивными осадками. Заседание вел Исидор Раби, старый коллега докладчика по Манхэттенскому проекту, который его не любил и утверждал, что мир без Теллера и его творческой энергии был бы намного лучше. На этот раз он счет идею своего коллеги рекламным трюком, который не стоит обсуждать всерьез.
Он ошибался. Работы по SUNDIAL продолжались еще два года, и прототип GNOMON планировали протестировать на испытаниях Redwing 1956 года. Этого не случилось, как минимум потому, что это бы грубо нарушило запрет президента Эйзенхауэра на испытания мощностью выше 15 мегатонн, и даже для СССР 58-мегатонная бомба была пределом, который он в мирное время не был готов превышать. На какой стадии проект завершился неизвестно, поскольку все материалы по SUNDIAL до сих пор секретны. Известны лишь его название, мощность и приблизительный размер — это выходила уже не бомба, а устройство, которое, скорее всего, можно бы было погрузить лишь на корабль или подлодку.
Расколоть планету
Некоторые ученые опасались, что подрыв SUNDIAL вызывал бы глобальные климатические последствия. Концепция ядерной зимы оспаривается современными учеными, но у Теллера, человека идейного и увлекающегося, были в голове и более разрушительные проекты. В годы работы над Манхэттенским проектом у него была меловая доска с записями, на которой он расписывал приблизительные параметры «супербомб» и средства их доставки. Последним предметом в этом списке значилась бомба с методом доставки «взрываем прямо во дворе». Ученый, который рассказал про эту доску, пояснил, что такая бомба убьет каждого на Земле.
Как уже было отмечено выше, в то время Теллер имел ошибочное представление о работе водородной бомбы, а те наброски на доске были сродни мыслям на досуге.
Но можно ли создать бомбу, которая и впрямь расколет планету и прервет существование человечества?
Всерьез таких проектов никто никогда не создавал: оружие, которое гарантированно уничтожает тебя самого, понравилось бы людям только с иррациональными суицидальными наклонностями, которых не было в руководстве ни США, ни СССР, ни других держав. Однако приблизительные параметры такой бомбы можно вычислять с помощью грубой экстраполяции.
За точку отсчета по мощности можно взять падение астероида 66 млн лет назад, которое положило конец эре динозавров и образовало 180-километровый кратер Чиксулуб на мексиканском полуострове Юкатан. Его тротиловый эквивалент ученые оценивают в 100 тератонн, — хотя эффекты ядерного взрыва и падения твердого тела сильно разнятся, условно можно сказать что взрыв в 10 тысяч раз превосходил гипотетический взрыв SUNDIAL.
Экстраполировать мощность ядерного оружия можно как минимум двумя способами: фундаментально и практически. Фундаментальная оценка основывается на дефекте массы: массы ядерного горючего, которое полностью перешло в энергию по формуле E=mc2. При использовании литиево-дейтериевого топлива дефект массы при 100-тератонном взрыве составляет ~4660 тонн. С учетом того, что в энергию превращается лишь 0,3% горючего, выходит, что его полная масса для такого взрыва должна примерно равняться 1,5 миллионам тонн, из которых 1,1 млн тонн приходятся на литий-6, а 0,4 — на тяжелый водород.
Дейтерия для такой бомбы потребуется в десятки-сотни раз больше, чем в данный момент было выделено на Земле, хотя точная оценка его количества недоступна. Зато известно, что в год на планете добывают около 19 тысяч тонн лития-6, и для получения 1,1 млн тонн потребовалось бы 60 лет работы всех месторождений планеты только на этот проект, добыв при этом примерно половину известных запасов природного лития, состоящего на 92% из лития-7.
Второй способ, практический, опирается на реально полученные отношения массы бомбы к мегатоннам. У лучших ядерных взрывных устройств это показатель достигает 6 мегатонн на тонну, что дает общую массу 100-тератонной бомбы в 17 миллионов тонн. Это — вес небольшой горы.
Но даже затратив эти неимоверные ресурсы, уничтожить жизнь на Земле таким способом не получится: ведь астероид лишь вызвал глобальную климатическую катастрофу и массовое вымирание, а не стерилизовал планету.
Так что поднять мощность взрыва еще в тысячу раз не получится, поскольку на него бы не хватило ядерного горючего. Несмотря на все амбиции ученых, нет у человечества пока сил раскалывать планеты, и вряд ли они появятся в обозримом будущем.