Шрифт:
Закладка:
Меня действительно можно считать отцом в том биологическом смысле, что я произвел необходимые действия и позволил природе сделать свое дело. После этого ребенок не мог не родиться. Он мог быть здоровым и сильным, а мог оказаться мертворожденным, но что-то должно было родиться. Процесс зачатия отнюдь не был приятным; он был исполнен затруднений и беспокойства с обеих сторон. Мой акт… возбудил эмоции, обычно связываемые с таким поведением[3135].
Бете высказывал, язвительно и иронично, противоположное мнение: «Я говаривал, что отцом водородной бомбы был Улам, а Эдвард – ее матерью, потому что именно он довольно долго вынашивал это дитя»[3136].
Механизм водородной бомбы Теллера – Улама был в общих чертах описан в 1983 году в официальной публикации Лос-Аламоса, приуроченной к сороковой годовщине основания лаборатории:
Первые взрывчатые заряды мегатонной мощности (водородные бомбы) были основаны на использовании рентгеновских лучей, произведенных первичным ядерным устройством, для сжатия и воспламенения физически отдельной вторичной ядерной сборки. Процесс, при помощи которого переменный во времени источник излучения связывают со вторичным устройством, называют переносом излучения[3137].
По-видимому, основной вклад Станислава Улама был порожден более пристальным рассмотрением ранних стадий развития светящейся области атомного взрыва[3138], которая сначала излучает бо́льшую часть своей энергии в виде рентгеновских лучей. Поскольку они распространяются со скоростью света, они вылетают вовне впереди любой ударной волны. В классической схеме супербомбы и других предыдущих конструкциях всю массу термоядерного материала предположительно пытались упаковать внутри развивающегося ядерного взрыва, чтобы разогреть ее гидродинамически, – получались дополнительные сферы внутри сфер, еще более толстый и неработоспособный «Толстяк». Расчеты показывали, что все эти конструкции должны разлететься на части до того, как термоядерная реакция успеет развиться. Видимо, Улам внезапно понял, что, если термоядерные материалы будут физически отделены от ядерного запала, сильнейший поток рентгеновских лучей, поступающий от первичного взрыва, можно будет каким-то образом приспособить для возбуждения термоядерной реакции в краткую долю секунды, проходящую до прихода ударной волны, которая разорвет все на куски[3139].
Улам и Теллер занялись дальнейшей разработкой идеи Улама. Рентгеновские лучи, испускаемые первичным взрывом, могли нагреть термоядерный материал вторичного устройства непосредственно (как микроволновое излучение нагревает пищу в микроволновой печи), но не могли эффективно сжать его до такой высокой плотности, которая поддерживала бы термоядерный синтез. Нужен был какой-то промежуточный материал. Оказалась, что подойдет обычная пластмасса. Если направить столь мощный поток рентгеновского излучения в слой плотного вспененного пластика, обернутый вокруг цилиндра из термоядерных материалов, пластик моментально нагреется до состояния плазмы – горячего ионизированного газа – и расширится взрывным образом, создавая давление, в тысячи раз большее, чем можно получить при помощи обычной взрывчатки. Таким образом, первичный ядерный заряд – миниатюрный «Толстяк», который в современных эффективных видах оружия не превышает размерами футбольный мяч, – может быть расположен в одном конце откачанного цилиндрического корпуса. Дальше в том же корпусе можно расположить слой пластика, обернутый вокруг цилиндрической сборки из термоядерных материалов. При взрыве первичного устройства поток рентгеновских лучей облучает пластик со скоростью света, гораздо быстрее, чем его достигает расширяющаяся за ним ударная волна ядерного взрыва. Подбор нужной конфигурации пластика должен быть делом гораздо более простым, чем подбор конфигурации взрывных линз; распространяющееся со скоростью света рентгеновское излучение облучает пластик одновременно по всей длине цилиндра, и в результате получается идеально симметричная имплозия.
Такова, насколько позволяет понять все еще действующий режим секретности, была идея, впервые пришедшая в голову Уламу и доведенная до практического воплощения Теллером[3140]. Хотя она позволила сделать необходимый шаг вперед, изобретение еще не было завершено. Даже при бо́льших температуре и давлении имплозии облученного пластика эта конструкция, по-видимому, не создавала достаточного нагрева на достаточное время для запуска полномасштабной термоядерной реакции. Такие реакции возникают, когда легкие атомы, такие как дейтерий и тритий, нагреваются – увеличивают скорость движения – настолько, что могут проникать сквозь электрический барьер ядра и сливаться, образуя гелий. Для этого процесса нужны теплота и давление, но не требуется критической массы. После начала синтеза высвобождаемая в реакции энергия связи (для дейтерия и трития она составляет 17,6 МэВ) поддерживает дальнейший синтез. Поэтому термоядерное оружие можно сделать сколь угодно большим – так же, как сколь угодно большим можно сделать огонь, если подавать в него все больше горючего. Но сначала реакцию нужно запустить, и схемы, предложенной Уламом и Теллером, для этого, видимо, было еще недостаточно. «9 марта 1951 года, – отмечает Бете, – Теллер и Улам опубликовали [засекреченную] статью, в которой излагалась первая половина новой концепции».
Однако «не прошло и месяца, – продолжает Бете, – как Теллеру пришла в голову чрезвычайно важная вторая половина новой концепции; [Фредерик] де Хоффман произвел ее предварительную проверку. Она немедленно попала в центр внимания программы разработки термоядерного оружия»[3141]. Вероятно, вторая половина новой концепции предусматривала дальнейшее размещение цилиндров внутри цилиндров: сначала идет внешняя оболочка из 238U для рассеяния рентгеновских лучей от первичного взрыва в пластик; затем – слой пластика; затем – слой отражателя из 238U; затем – слой термоядерных материалов и, наконец, на оси цилиндра, – стержень из плутония. Дело в том, что имплозивный пластик может воздействовать не только на термоядерные материалы. Он также способен сжать стержень из Pu до критического состояния и запустить в нем вторую цепную реакцию деления. Это обеспечит подачу в термоядерные материалы дополнительного мощного потока тепла и давления и запустит реакции синтеза. В свою очередь, слой 238U получит плотный поток нейтронов, высвобожденных в термоядерной реакции, и в нем начнется деление на энергиях, превышающих порог для 238U, равный 1 МэВ. Нейтроны, произведенные в этом делении, внесут свой вклад в подготовку термоядерных материалов к дальнейшему синтезу[3142]. Такую схему обычно называют «деление-синтез-деление». У Роберта Оппенгеймера были все основания назвать состоящее из двух частей изобретение Теллера и Улама «технически… симпатичным»[3143].
Директор Института перспективных исследований, как и многие другие, признал это изобретение важным достижением. «Д-р Оппенгеймер горячо поддержал этот новый подход, – свидетельствует Теллер, – и, насколько мне известно, заявил, что если бы что-нибудь в этом роде было предложено
