ЭВМ Нейрон 1990г.// Computer Neuron
Документальный фильм: ЭВМ Нейрон Год выпуска: 1990 год Производство: Киностудия Министерства Обороны СССР
Документальный фильм: ЭВМ Нейрон Год выпуска: 1990 год Производство: Киностудия Министерства Обороны СССР
Документальный фильм: Беспилотный летательный аппарат «Акила» (США) Год выпуска: 1988 года Производство: Киностудия Министерства Обороны СССР
Документальный фильм: Космические системы военного назначения Год выпуска: 1987 года Производство: Киностудия Министерства Обороны СССР
Большинство из нас увидят конкретный болид Формулы 1 максимум два раза - в год его актуальности и потом спустя несколько лет в музее. Однако с такого ракурса, предлагаемого в видео ниже, машину видели лишь инженеры и механики.
Ютубер JayEmm on Cars арендовал шасси McLaren MP4/4 и пригласил главного конструктора команды в те годы - Стива Николса. Кроме него, пришли Мэттью Джеффрис - проджект-лид по монококу и передней подвеске, и Нил Трандл - главный механик в сезоне 1988-1989. Вместе они перебрали эти болиды, показав внутрянку и рассказав, как это все работает, как они до этого додумались, и какая у этих шасси история.
О подготовке будущих офицеров-танкистов в Ульяновском гвардейском высшем танковом командном ордена Красной звезды училище им. В.И.Ленина.
ТО Экран, 1972 Автор сценария - Андрей Добровольский Режиссер - Андрей Добровольский Оператор - Альберт Ерютин
Автор-режиссер: К.Власова
Операторы: П.Кузнецов, С.Фадеев, М.Пашовкин, В.Шувалов, В.Кузнецов
Монтаж: К.Мартыновский, С.Шелепова
Текст: А.Москалюк
Редактор: Л.Моховикова
Главный консультант: Г.Мирзоев(главный конструктор АВТОВАЗа)
Консультанты: В.Волков, А.Миллер, В.Пашко
Кинолаборатория Управления главного конструктора АВТОВАЗа, 1985 год
Цифровой ремастеринг и восстановление - Юрий Ефимов(LADA Niva Documentary), ©2010-2023 год.
30 июня исполняется 50 лет со дня гибели экипажа «Союз-11» — космонавтов Добровольского, Волкова и Пацаева. К сожалению, эта авария — не первая и не последняя в истории освоения космоса. Работа на переднем крае научно-технического прогресса часто сопровождается жертвами, однако именно космические катастрофы получают наибольший резонанс. Они даже способны определять политику государств на десятилетия вперёд.
Миниатюрный мемориал в честь погибших космонавтов и астронавтов, оставленный на Луне экипажем «Аполлона-15»
Первые жертвы
История космонавтики началась ещё до запуска первого искусственного спутника в 1957 году. Сегодня принято считать, что к выходу человека в космос приложили руку и античные философы, которые доказывали множественность обитаемых миров, и фантасты, что описывали путешествия к соседним планетам, и ракетчики, изучавшие перспективы реактивного движения.
Среди пионеров ракетостроения был австрийский изобретатель Макс Валье (1895–1930). С юности он увлекался астрономией, паранаучными теориями и фантастикой, даже сам написал супергеройский роман — «Спиридон Иллукст». Узнав о работах немецкого учёного Германа Оберта в области межпланетных полётов, Валье стал ярым сторонником космонавтики. В 1924 году он выпустил научно-популярную книгу «Полёт в мировое пространство как техническая возможность», в которой продвигал достижения инженеров своего времени. Валье полагал, что к космической экспансии человечество приведут самолёты с ракетными двигателями, но для начала следовало изучить действие пороховых ускорителей на разных видах транспорта. Вместе с помощниками Макс Валье оборудовал ими гоночные автомобили, дрезину и сани. О его экспериментах много и восторженно писала пресса, что сделало изобретателя одним из самых известных специалистов в области ракетостроения.
Пионер ракетостроения Макс Валье позирует за рулём экспериментального гоночного автомобиля, снабжённого пороховыми ускорителями (Bundesarchiv, Bild 102–01338 / Georg Pahl / [CC-BY-SA 3.0])
17 мая 1930 года Валье с двумя помощниками запустил на стенде двигатель, работавший на кислородно-керосиновом топливе. Произошёл взрыв. Один из осколков попал в изобретателя и рассёк ему лёгочную артерию — Валье скончался на месте. В понедельник, 19 мая, все немецкие и частью иностранные газеты рассказали о гибели австрийца и подробно описали трагедию. В некоторых заголовках значилось: «Первая жертва межпланетных сообщений».
Смерть Валье мало повлияла на дальнейшие опыты с ускорителями и ракетными двигателями. Энтузиасты космонавтики продолжали рисковать, и вскоре появились новые жертвы. Среди них был баварец Рейнхольд Тилинг, который разрабатывал пороховые ракеты с раскрывающимися крыльями и собирался предложить их почтовым службам. 10 октября 1933 года в мастерской Тилинга произошёл взрыв. Изобретатель, его помощница Анжела Будденбёмер и механик Фридрих Кур получили сильные ожоги; на следующий день все они скончались. Вероятно, порох перегрелся при прессовании — чугунный пресс разорвало на куски.
Благодаря учёным и изобретателям немецкое ракетостроение вырвалось вперёд, и во время войны Германия продемонстрировала миру баллистические ракеты дальнего действия А-4, более известные как «Фау-2». Ничего похожего в странах антигитлеровской коалиции не было, поэтому после разгрома Третьего рейха образцы передовой техники, доставшиеся победителям в качестве трофеев, очень внимательно изучили специалисты. Они быстро пришли к выводу, что А-4 можно использовать для зондирования атмосферы на границе космоса (то есть на высоте от 100 километров). Кроме того, на их основе можно построить более совершенные ракеты — они поднимут на орбиту сначала спутники, а затем и пилотируемые корабли.
Фотография Земли, сделанная во время тестового запуска «Фау-2» с ракетного полигона «Белые пески» (США) 24 октября 1946 года
Среди энтузиастов космической экспансии нового поколения вскоре выделился американский фантаст Роберт Хайнлайн, который с большим интересом следил за тем, как в США осваивается опыт немецких ракетчиков. В марте 1946 года он написал свой первый «роман для юношества», опубликованный позднее под названием «Ракетный корабль „Галилей“», — в нём, среди прочего, рассказывалось о секретной базе нацистов на Луне.
Копия ракеты «Фау-2» в музее Пенемюнде (Германия) (AElfwine / [CC-BY-SA 3.0])
Сам того не желая, Хайнлайн породил миф, который вскоре оброс множеством невероятных подробностей: якобы незадолго до окончания войны гитлеровские инженеры построили межконтинентальную баллистическую ракету А-9/А-10, а 24 января 1945 года запустили её с пилотом Рудольфом Шрёдером на борту. Целью якобы был удар по Нью-Йорку. На десятой секунде полёта Шрёдеру показалось, что ракета загорелась, и он раскусил ампулу с цианистым калием. Невзирая на потерю управления, ракета вышла в околоземное космическое пространство, но потом сбилась с курса и упала где-то в Атлантике.
Сторонники мифа утверждают, что Шрёдера надо считать первым астронавтом. Но никаких подтверждений его миссии и даже существования А-9/А-10 историки не обнаружили.
Вероятнее всего, мифотворцы вдохновились полётом одноразового пилотируемого ракетоплана-перехватчика «Гадюка» (Ba 349 Natter). Его создал немецкий конструктор Эрих Бахем для борьбы с вражескими бомбардировщиками. 1 марта 1945 года на перехватчике рискнул подняться в небо Лотар Зибер, однако после старта кабина «Гадюки» разрушилась, и отважный пилот погиб. Хотя это был и впрямь первый в истории вертикальный полёт ракетного аппарата с человеком на борту, он не имел никакого отношения к космонавтике и в принципе не мог подняться выше шести километров.
Ещё до людей в космосе погибали животные. В 1940-е — 1960-е годы в США запускали в космос обезьян, при этом погибла половина подопытных животных. На фото — Альберт II, в 1949 году первым поднявшийся выше линии Кармана, но не переживший приземления. В советской программе погибали собаки: Лайка — первое животное, побывавшее на орбите, и ещё около десятка других собак при испытаниях.
Трагедии «Союза»
К сожалению, Роберт Хайнлайн поддержал, на этот раз вполне осознанно, ещё один миф — о советских пилотах-смертниках, которые летали в космос до Юрия Гагарина и погибли там в результате неких аварий.
15 мая 1960 года с полигона Тюратам, сегодня известного как космодром Байконур, стартовал «простейший» прототип 1КП пилотируемого корабля «Восток», получивший официальное название «Первый космический корабль-спутник». Его не оборудовали системой жизнеобеспечения и теплозащитой, поэтому аппарат с самого начала был обречён на гибель. Конструкторы хотели в естественных условиях проверить системы ориентации и двигатель торможения, чтобы убедиться, что корабль способен по команде с Земли уйти на траекторию снижения. Однако ориентация подвела: 1КП поднялся на более высокую орбиту и остался там на долгие годы.
Хотя советские официальные лица признали аварийную ситуацию, некоторые не поверили, что корабль был беспилотным. В западной прессе появились «сенсационные» статьи, в которых утверждалось, что на орбите находится пилот Геннадий Заводовский. Такой человек действительно существовал, но в тот момент работал испытателем авиационных систем и в отряде космонавтов не состоял.
Во время запуска 1КП Роберт Хайнлайн с женой совершали туристический тур по СССР. Вернувшись, фантаст заявил, что о пилоте на борту корабля ему сообщили сами советские граждане. Позднее он написал на ту же тему эссе «Pravda значит „правда“».
Западные журналисты ещё не раз будоражили публику рассказами о том, как на очередном советском космическом аппарате погибает пилот, но эти зловещие слухи не подтвердились. Сегодня известно, что был лишь один лётчик, состоявший в отряде космонавтов и погибший до исторического полёта Юрия Гагарина.
Харьковчанин Валентин Бондаренко так и не побывал в космосе
Его звали Валентин Бондаренко. Он проходил испытание в сурдобарокамере — в атмосфере, насыщенной кислородом при пониженном давлении. 23 марта 1961 года после очередного эксперимента он снял с себя медицинские датчики, протёр кожу ватным тампоном, смоченным в спирте, и бросил его в корзину для мусора, однако тот упал на включённую электроплитку, и начался пожар. Бондаренко получил страшные ожоги и через несколько часов скончался. К сожалению, его имя четверть века сохраняли в тайне, что способствовало появлению мрачных легенд.
Лётчики-космонавты СССР, включая Владимира Комарова (первый ряд, слева) в Звёздном городке, 1 июля 1965 года. Кстати, дублёром Комарова был Юрий Гагарин
Реальные жертвы космоса появились позже, когда советские специалисты приступили к испытаниям кораблей «Союз», которые должны были прийти на смену «Востокам» и «Восходам». Хотя два запуска беспилотного варианта нового корабля оказались проблемными, руководители программы решили рискнуть и отправить на орбиту сразу два «Союза» с космонавтами. Вероятно, сыграло роль желание отметить очередным блистательным достижением приближающийся праздник — 50-летие Октябрьской революции.
23 апреля 1967 года стартовал «Союз-1» с опытным космонавтом Владимиром Комаровым на борту. На следующий день должен был состояться запуск «Союза-2» с тремя космонавтами и стыковка кораблей. Однако на орбите сразу начались проблемы: не раскрылась левая панель солнечных батарей, не заработала система ориентации, разрядились аккумуляторы. Государственная комиссия решила отменить запуск второго корабля и посадить «Союз-1»
досрочно. После того как отсеки разделились и скорость аппарата в верхних слоях атмосферы начала уменьшаться, отскочила крышка контейнера с основным парашютом. Тормозной парашют раскрылся, но вытянуть из контейнера основной не смог. Не сработал и запасной парашют: он попал в аэродинамическую «тень». Спускаемый аппарат на огромной скорости врезался в землю, разбился и загорелся.
От космонавта Комарова не осталось почти ничего
На модернизацию корабля потребовалось много времени, но конструкторы так и не решили проблему безопасности экипажей. Чтобы разместить трёх космонавтов в небольшом спускаемом аппарате, пришлось даже отказаться от аварийных скафандров — пилоты отправлялись на орбиту и возвращались в обычных тренировочных костюмах.
29 июня 1971 года, после работ на орбитальной станции «Салют», космонавты Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев заняли свои места в корабле «Союз-11». Перед расстыковкой произошёл сбой: никак не получалось загерметизировать люк корабля. Космонавты начали нервничать. Вскоре проблему решили, и спускаемый аппарат вошёл в атмосферу. Он совершил мягкую посадку в расчётном районе, однако на вызовы поисково-спасательной группы экипаж не отвечал. Когда спасатели вскрыли люк, то увидели, что космонавты мертвы.
Причину трагедии установили быстро: после разделения отсеков корабля, на высоте 150 километров, внезапно открылся вентиляционный клапан, предназначенный для выравнивания давления перед посадкой. В течение двух минут давление в спускаемом аппарате упало почти до нуля — космонавты ничего не успели сделать и погибли от удушья.
Добровольский, Волков, Пацаев. Первые и по сей день единственные, кто погиб непосредственно в космосе, выше линии Кармана
Сегодня «Союз», несмотря на редкие аварии, считается самым безопасным пилотируемым кораблём из когда-либо построенных. Автоматическая система эвакуации трижды спасала экипажи в чрезвычайных ситуациях: 5 апреля 1975 года, 26 сентября 1983 года и 11 октября 2018 года.
На пути к Луне
Соединённые Штаты уступили Советскому Союзу множество приоритетов на начальном этапе космической экспансии и намеревались затмить их все первой высадкой человека на Луну. Программа «Сатурн-Аполлон» была дорогостоящей и громоздкой, но её хотели реализовать за десять лет. Неизбежная спешка при испытаниях на реальных кораблях с участием астронавтов привела к одной из самых мрачных трагедий в истории космонавтики.
27 января 1967 года астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт-второй и Роджер Чаффи разместились в кабине корабля «Аполлон-1» в стартовом комплексе мыса Канаверал, чтобы отработать в режиме имитации запуск и первые три часа орбитального полёта. Они были в скафандрах, поскольку внутри поддерживалась кислородная атмосфера при высоком давлении. Внезапно кислород вспыхнул, и кабина нагрелась, так что у спасателей не получилось быстро открыть люк. Дым в мгновение ока заполнил вспомогательные помещения комплекса, двое членов стартовой команды получили сильное отравление угарным газом. Через пять минут корабль всё же удалось вскрыть, и глазам спасателей предстало ужасающее зрелище: почерневшая от копоти кабина и погибшие астронавты — скафандры не защитили их от пламени. Точная причина возгорания не установлена по сей день, но, скорее всего, его вызвало короткое замыкание в электропроводке. Специалистам пришлось существенно доработать «Аполлон» и скафандры, чтобы сделать их более безопасными.
Всё, что осталось от скафандров «Аполлона-1»
Небольшие сбои и аварии случались и позднее, однако американские инженеры научились с ними справляться. Не обещал серьёзных проблем и полёт «Аполлона-13» — это была пятая пилотируемая экспедиция к Луне и третья попытка высадиться на её поверхности. Корабль стартовал 11 апреля 1970 года и должен был прилуниться к северу от кратера Фра Мауро. На борту находились астронавты Джеймс Ловелл, Фред Хейс и Джон Свайгерт.
В ночь с 13 на 14 апреля, когда «Аполлон-13» был на пути к Луне, Центр управления полётами распорядился провести стандартную процедуру дестратификации — перемешивания содержимого баков с компонентами топлива. Через 16 секунд после её начала раздался глухой удар, и корабль явственно качнуло. Свайгерт, остававшийся на связи с ЦУПом, произнёс фразу, которая стала знаменитой: «Хьюстон, у нас проблема!»
Запуск ракеты-носителя «Сатурн-5» с космическим кораблём «Аполлон-13» 11 апреля 1970 года (NASA / Scan by Kipp Teague)
Позднее выяснилось, что из-за возгорания внутри кислородного бака произошёл взрыв в служебном модуле. Ситуация выглядела катастрофической: в иллюминаторе корабля космонавты видели, как вокруг хаотически крутились металлические обломки, плыл «туман». Стало ясно, что высадка не состоится, а ресурсы лунного модуля придётся использовать для возвращения на Землю. В ЦУПе разработали траекторию, действующую по «эффекту пращи», — разворот и движение к планете за счёт притяжения Луны. Астронавтам пришлось четырежды корректировать её, причём по визуальным ориентирам — «на глазок». Но Ловелл и Хейс справились с задачей, и командный модуль удалось ввести в земную атмосферу.
17 апреля астронавты успешно приводнились, проведя в аварийном состоянии 87 часов. Позднее Ловелл исследовал вопрос, как могла бы развиваться ситуация при других обстоятельствах; оказалось, что если бы взрыв бака произошёл раньше — например, 12 апреля, — то у астронавтов не осталось бы шансов на спасение.
Приводнение «Аполлона-13» 17 апреля 1970 года
Аварийный полёт завершился благополучно, но негативно повлиял на всю программу изучения Луны. Миссию «Аполлона-14» сдвинули на пять месяцев, а три из намеченных вообще отменили, постановив, что последней будет миссия «Аполлон-17». Встал вопрос обеспечения безопасности при рейсах «Аполлонов» к орбитальной станции «Скайлэб». Поскольку в то время только Советский Союз располагал альтернативными транспортными средствами для доставки людей на орбиту, возникла идея организовать совместный экспериментальный полёт кораблей «Аполлон» и «Союз» (ЭПАС). Он состоялся в июле 1975 года.
Рукопожатие в Космосе "Союз - Аполлон", 1975
Современные фантасты любят порассуждать, как изменилась бы мировая история, если бы программа «Аполлон» потерпела крах в результате какой-нибудь жуткой катастрофы или США снова уступили бы лидерство Советскому Союзу. Например, Кристин Раш в повести «Возвращение „Аполлона-8“» (2007) полагает, что исчезновение первой экспедиции к Луне стимулировало бы поиски по всей Солнечной системе, и это привело бы к быстрой космической экспансии. Создатели телесериала «Ради всего человечества» (2019) уверены: если бы Алексей Леонов высадился на Луну раньше экипажа «Аполлона-11», это помогло бы развитию американской астронавтики. Увы, реальность демонстрирует обратное — любые более или менее значительные проблемы надолго замедляют экспансию.
Мемориал, посвящённый погибшим американским астронавтам
Катастрофы шаттлов
Полёт ЭПАС стал последним в программе «Аполлон». На смену маленьким тесным кораблям пришли многоразовые крылатые громадины — «Спейс шаттлы». Их создавали как коммерческий транспорт, который помогает и выводить тяжёлые спутники, и ремонтировать дорогостоящие орбитальные аппараты, и проводить эксперименты в космосе. Корабли даже хотели приспособить для туристических полётов.
К сожалению, ради экономической эффективности пришлось отчасти пожертвовать безопасностью. Изначально шаттлы планировали снабдить отделяемыми кабинами, в которых астронавты могли бы эвакуироваться на любом участке траектории. Такая кабина требовала размещения громоздких систем катапультирования и введения парашютов, что усложняло конструкцию и отбирало массу у полезной нагрузки. Поэтому было решено в случае аварии целиком отделять крылатый корабль от внешнего топливного бака и направлять его как самолёт на специальные аэродромы в Европе или Африке. Кроме того, планёры шаттлов изготавливали из алюминиевого сплава вместо жаропрочного титана, а в качестве тепловой защиты использовали наклеиваемую кварцевую плитку, которая требовала особого ухода. Все эти решения сыграли роковую роль в истории шаттлов.
Запуск шаттла «Челленджер» 28 января 1986 года…
Эксплуатация крылатых кораблей началась в апреле 1981 года и поначалу шла ровно. Однако программа оставалась убыточной и для развития требовала значительных финансовых вливаний. Чтобы поддержать интерес налогоплательщиков, в августе 1984 года президент Рональд Рейган объявил, что простые граждане США получат возможность путешествовать в космос на шаттле и что первым туда отправится учитель. В национальном конкурсе победила Криста Маколифф — 37-летняя преподавательница английского языка и истории из провинциального городка Конкорд. Вслед за этим планировался полёт журналиста, позднее — представителя деловых кругов. Вместе с другими шестью членами экипажа Маколифф должна была отправиться в космос на корабле «Челленджер». Это был двадцать пятый полёт в истории программы «Спейс шаттл».
28 января 1986 года «Челленджер» стартовал с мыса Канаверал. На 59-й секунде полёта из правого ускорителя начало бить пламя, огонь прожёг топливный бак. На высоте 14 километров бак взорвался. Кабина шаттла поднялась выше, но затем рухнула в океан.
…и его гибель
Причину установили почти сразу. Оказалось, что инженеры, которые создавали и обслуживали многоразовые твердотопливные ускорители, предупреждали о возможных проблемах. Незадолго до старта через Флориду проходил холодный фронт, ударили морозы, а ускорители были рассчитаны на запуск при температуре не ниже +11 °С. Руководство решило, что риск допустим. Но природа не терпит произвола — секции ускорителей оказались слегка деформированы, что и привело к трагедии. Результатом ошибки стала гибель семерых человек: командира Фрэнсиса Скоби, пилота Майкла Смита, специалистов полёта Эллисона Онидзуки, Джудит Резник и Роналда Макнейра, специалиста по полезной нагрузке Грегори Джарвиса и учительницы Кристы Маколифф.
Гибель «Челленджера» дорого обошлась космонавтике. В первую очередь она похоронила мечту о «корабле для всех» — стало ясно, что астронавтов-любителей в ближайшее время не будет. Два с половиной года ушло на то, чтобы модернизировать ускорители шаттлов и всю систему, с дополнительным контролем качества и безопасности. Вместо «Челленджера» построили новый шаттл «Индевор», но уже тогда многоразовые крылатые корабли перестали считаться главным направлением развития американской астронавтики.
Последний экипаж «Колумбии»
16 января 2003 года на борту старейшего шаттла «Колумбия» в полёт отправились семеро астронавтов: командир Рик Хазбанд, пилот Уильям Маккул, специалисты полёта Дэвид Браун, Калпана Чаула, Майкл Андерсон и Лорел Кларк, специалист по полезной нагрузке Илан Рамон. Последний был ещё и первым израильским астронавтом, поэтому миссия «Колумбии» вызвала огромный интерес у его сограждан.
На 81-й секунде полёта от топливного бака оторвался кусок пеноизоляции, который ударил по левому крылу корабля, неподалёку от передней кромки. Наземные службы контроля заметили это, но не придали инциденту большого значения. Подобное происходило и раньше, а шаттлы спокойно возвращались на Землю. Специалисты заключили, что кусок пеноизоляции не мог сильно повредить теплозащиту, поэтому ситуацию нельзя считать аварийной.
1 февраля ЦУП в Хьюстоне выдал разрешение на спуск с орбиты. Через девять минут после того, как «Колумбия» вошла в атмосферу, на высоте около 61 километра, левое крыло прогорело и разрушилось. Система управления не справилась с увеличившимся аэродинамическим сопротивлением, шаттл развернуло, и он разломился. Инверсионный след в небе над Техасом стал ветвиться, появились вспышки. Экипаж погиб вместе с кораблём.
Обломки шаттла «Колумбия», по которым удалось выяснить причину катастрофы
Расследование показало, что удары по кораблю кусков пеноизоляции не столь безобидны, как считалось на протяжении двух десятков лет. То, что до 2003 года при возвращении на Землю не пострадал ни один корабль, можно считать исключительным везением. Систему усовершенствовали, что обошлось в миллиард долларов, — но после этого случай повторился. В июле 2005 года на орбиту отправился «Дискавери», и при запуске кусок пеноизоляции снова оторвало от бака. И хотя он не ударил по борту, а ушёл в сторону из-за потоков воздуха, даже защитники программы шаттлов признали, что её нужно закрыть.
Имена отважных землян, погибших по дороге в космос, увековечены в названиях географических и астрономических объектов. Их трагическую историю нельзя забывать, потому что внеземная экспансия только начинается, и чем больше ошибок мы учтём, тем быстрее доберёмся до звёзд.
В середине прошлого века устройство атомной бомбы было строжайшей тайной. Только крайне ограниченный круг учёных, приближённых к правительствам великих держав, был посвящён в этот секрет. Прочим же смертным полагалось лишь знать, что к делу имеет какое-то отношение формула E=mc², что нужен уран и что всё это очень сильное колдунство.
Сейчас всё изменилось. Ныне устройство атомной бомбы можно узнать из открытых источников, но по-прежнему мало кто представляет, как работает самое страшное оружие человечества. А разобраться стоит. Например, чтобы определять, где в книгах и фильмах фантастические допущения, где антинаучная чушь, а где автор справочник прочёл, но ничего не понял.
Шаровой заряд
Атомное оружие основано на эффекте цепной реакции. Ядра некоторых изотопов тяжёлых металлов нестабильны и, захватив пролетающий мимо нейтрон, немедленно распадаются. При этом возникают как крупные осколки, так и ещё несколько свободных нейтронов. Они могут спровоцировать распад других ядер — и в результате выделится ещё больше нейтронов. Этот лавинообразный процесс приводит к стремительному выделению энергии — ядерному взрыву, мощность которого эквивалентна 25 тоннам тротила на каждый грамм распавшегося изотопа.
Разумеется, цепная реакция не начнётся, если слиток металла недостаточно велик и большая часть освободившихся нейтронов просто улетает за его пределы. Чтобы произошёл взрыв, количество расщепляющегося материала должно превысить некую критическую массу. Минимальное взрывоопасное количество вещества — 47 килограммов для урана-235 и 10 килограммов для плутония-239: на практике только эти два металла используются для создания ядерных взрывных устройств.
Уже вторая, сброшенная на Нагасаки бомба «Толстяк», имела шаровой заряд
Может показаться, что создать критическую массу легко: взять два слитка урана, каждый пуда по полтора, и соединить. Но это не лучшая идея, поэтому при изготовлении ядерных боеприпасов используются сложно устроенные имплозивные, или шаровые заряды. Их эффект основан на том, что при воздействии силы на поверхность сферы по мере приближения к её центру давление будет возрастать в квадрате. Как следствие, шаровой заряд представляет собой «матрёшку». Внешний сферический слой образует обычная «химическая» взрывчатка, по поверхности которой равномерно распределены 64 детонатора. Все детонаторы должны сработать одновременно — тогда происходит взрыв, который порождает направленную к центру ударную волну.
Если хотя бы один детонатор не сработает вовремя, сжатие будет ассиметричным и приведёт лишь к разрушению боеприпаса. И это служит надёжной защитой. Бомба может выпасть с самолёта, упасть вместе с самолётом, сгореть в вагоне в результате железнодорожной катастрофы, в неё даже может попасть артиллерийский снаряд (правда, последнее испытывалось только на макетах). В худшем случае это приведёт к подрыву обычной, химической взрывчатки, но незапланированной детонации ядерного заряда не произойдёт.
Следом за взрывчаткой в шаровом заряде располагается слой алюминия. Лёгкий металл нужен, чтобы увеличить радиус заряда, а значит, и итоговое давление в центре сферы. Внутрь полой алюминиевой сферы вкладывается тампер — полая сфера из обеднённого урана, которая служит массивным поршнем
Через тампер концентрическая ударная волна передаётся на третью, самую маленькую полую сферу, изготовленную из ядерной взрывчатки — урана или плутония. В самом же центре находится миниатюрный источник нейтронов на основе трития. Масса «ядерной взрывчатки» в шаровом заряде обычно в полтора-три раза меньше критической. Развитие цепной реакции в боеприпасе происходит благодаря дополнительным нейтронам, испускаемым тритием, увеличению плотности металла в момент максимального сжатия, а также потому, что урановый тампер отражает рождающиеся при распаде ядер нейтроны внутрь, не позволяя им покидать зону реакции.
Шаровой заряд первой советской атомной бомбы РДС-1 (Фото: Музей ядерного оружия РФЯЦ-ВНИИЭФ)
«Шаровая» конструкция позволяет безопасно заложить в боеприпас и сверхкритический заряд расщепляющегося изотопа. Рекорд здесь принадлежит британцам: они изготовили тонкостенную плутониевую сферу, масса которой превышала критическую в 12 раз! Но тогда сынов Туманного Альбиона просто заели амбиции: как же так, у Советов и Штатов есть водородная бомба, а у них нет. На изготовление этого чуда техники королевство потратило годичный запас расщепляющихся материалов.
Повысить мощность боеприпаса можно и без такой траты дефицитных материалов. В активированном шаровом заряде цепной распад продолжается не до исчерпания горючего, как в обычной бомбе, а до разрушения устройства. Испарившийся урановый шар уже не обладает достаточной плотностью, чтобы поддерживать цепную реакцию. У первых имплозивных бомб до распыления заряда успевало выгореть лишь 10% ядерной взрывчатки, а у современных этот показатель колеблется от 30 до 60%. Увеличить степень выгорания можно, обеспечив дополнительное сжатие. Для этого используется большой — до четверти тонны — заряд химической взрывчатки. Хорошо помогает и увеличение толщины тампера. Конечно, дополнительная инертная масса лишь краткий миг способна противостоять рвущемуся из зоны реакции ядерному пламени. Но когда интенсивность реакции нарастает по экспоненте, даже этот миг имеет огромное значение.
Водородная бомба
На этапе горения лития и урана термоядерная бомба по устройству напоминает звезду. Она полностью состоит из плазмы — раскалённого ионизированного газа, но при этом плотнее свинца.
Ещё сильнее разрушительную силу современных ядерных боеприпасов можно повысить капсулой с термоядерным горючим. Рядом с первым шаровым зарядом, играющим роль детонатора, размещается второй, устроенный несколько иначе. Вместо слоя химической взрывчатки он покрыт инертным пластиком. Сразу под ним располагается тампер из обеднённого урана. А между тампером и центральной полой сферой, изготовленной из плутония, размещается слой дейтерида лития-6 — соединения лёгкого изотопа лития с тяжёлым водородом. Этот белый порошок не радиоактивен и совершенно безопасен, если не поливать его водой.
Подрыв первого шарового заряда превращает пластиковый слой в перегретую плазму, давление которой приводит к имплозии термоядерной капсулы. Её плутониевая сердцевина достигает критической плотности и тоже взрывается. Литий, поглощая образовавшиеся нейтроны, разлагается на гелий и сверхтяжёлый водород — тритий. Температура на фронте столкновения ударных волн в этот момент оказывается достаточной, чтобы началась реакция термоядерного синтеза с участием дейтерия и трития. А это означает третий взрыв — примерно в сто раз сильнее двух первых.
Царь-бомба, она же «Кузькина мать», самая мощная термоядерная бомба в истории (макет, Croquant | CC BY-SA 3.0)
Но и детонация термоядерного горючего — только вторая фаза термоядерного взрыва. Если ядерный взрыв прекращается после разрушения взрывного устройства, то механизм водородной бомбы продолжает работать и после перехода в плазменное агрегатное состояние. При синтезе ядер тяжёлого и сверхтяжёлого водорода рождаются ядра гелия и нейтроны. Энергия нейтронов настолько велика, что они не захватываются тяжёлыми ядрами, а разбивают их, как бильярдный шар пирамиду.
Под градом нейтронов в реакцию вступает уран-238, в обычных условиях вполне безопасный. Это третья фаза взрыва, увеличивающая его мощность ещё впятеро. Вклад энергии от распада ядер урана не так уж велик, но этот процесс порождает новые тучи нейтронов. А чем плотнее нейтронный поток, тем больше лития перейдёт в тритий, тем выше будет КПД взрывного устройства. Водородную бомбу можно собрать таким образом, что выгорание каждого из трёх компонентов — плутония, дейтрида лития и обеднённого урана — превысит 90%. А это чудовищная энергия.
Субкилотонные боеприпасы
«Малыш», первая атомная бомба, применённая в бою, относилась к пушечному типу
Ядерные боеприпасы ценятся в первую очередь за мощь, но иногда компактность оказывается важнее. Как следствие, некоторое распространение (практически только в США) получили так называемые пушечные заряды. Они состоят из плутониевого цилиндра с отверстием в центре, стержня из того же металла, небольшого количества пороха, который вколачивает стержень в отверстие, единственного детонатора для инициации процессов и… всё. Очевидными преимуществами пушечной схемы были предельная простота, безукоризненная надёжность срабатывания и крошечные размеры.
Но заряд пушечного типа не просто надёжен, а слишком надёжен. Это его главный недостаток. Тепловое или механическое повреждение боеприпаса не выведет его из строя, а напротив — может заставить сработать. В СССР посчитали, что янки — crazy, и копировать этот ужас не стали.
«Дэви Крокетт» — надкалиберная ядерная мина для стрельбы из противотанковых 106-мм безоткатных пушек. Американцы действительно намеревались отстреливаться «Крокеттами» от советских танков и наклепали немало этих боеприпасов. Смешной тротиловый эквивалент — всего 10 тонн — позволял бить прямой наводкой
Вторым недостатком пушечных зарядов стала их расточительность. Количество ядерной взрывчатки обязательно должно быть сверхкритическим. То есть расщепляющегося металла «на выстрел» уходит в среднем в три раза больше, чем при другой схеме. Если же пересчитывать на килотонны, разница оказывается ошеломляющей: КПД пушечного заряда не выше 1%. Таким он был у единственного в истории стратегического боеприпаса с зарядом пушечного типа — бомбы «Малыш», сброшенной на Хиросиму. Но там всё устройство весило четыре тонны, а урановые детали были помещены в обрезок орудийного ствола. А при использовании пушечного заряда без сверхпрочного корпуса КПД падает до 0,01–0,004%. Американцы, впрочем, считали, что крайне низкая — от 10 до 150 тонн в тротиловом эквиваленте — мощность для тактического ядерного боеприпаса не изъян, а достоинство.
Примитивное устройство пушечного заряда породило миф, что ядерную бомбу можно собрать в гараже. Но частному лицу достать несколько десятков килограммов почти чистого урана-235 невозможно. А плутоний вдобавок стремительно окисляется на воздухе, очень ядовит и практически не поддаётся механической обработке. Попытавшись изготовить кустарным способом из небольших плутониевых слитков детали взрывного устройства, самоделкин умрёт от лучевой болезни, от отравления или в результате вспыхнувшего в гараже пожара, но ничего не достигнет.
Советский 420-мм миномёт 2Б1 «Ока» предназначался для стрельбы ядерными боеприпасами
2С7 «Пион». В 1970-х годах в СССР появились миниатюрные шаровые заряды, которые помещались в снаряд 203-мм пушки, но мощность их обычно составляла 5–15 килотонн, и «тактическими» такие боеприпасы можно было назвать лишь условно
На первый взгляд преимущества плутония над ураном, критическая масса которого впятеро выше, очевидны. Заряд получается миниатюрным. При распаде плутоний выделяет больше свободных нейтронов, чем уран, что крайне важно, например, при изготовлении термоядерных боеприпасов. К тому же обогащённый уран очень дорог в производстве, плутоний же добывается из отработанного топлива для атомных электростанций.
Но на практике выбор не так прост, поскольку плутоний — металл радиоактивный. Если период полураспада урана-235 — 713 миллионов лет, то у плутония-239 он составляет всего 24 тысячи лет. К тому же извлекаемый из АЭС плутоний на самом деле представляет собой смесь изотопов, излучение которых выводит из строя электронные компоненты боеприпаса и на молекулярном уровне «разъедает» химическое взрывчатое вещество.
Как следствие, в военном деле обычно используется специальный «оружейный» плутоний, который провёл в активной зоне ядерного реактора всего 1–2 месяца. Доля тяжёлых примесей в нём составляет 2–7%. Но такой плутоний уже очень недёшев и всё равно радиоактивен.
Большая часть обогащённого урана производится в России
«Грязная» бомба
В романе Дмитрия Глуховского (признан в России СМИ, исполняющим функции иностранного агента) «Метро 2033» даже спустя 20 лет после ядерной бомбардировки радиация не позволяет выжившим покинуть убежища. Такое видение постапокалиптического мира в фантастической литературе стало каноническим. Хотя на практике всё иначе — Хиросиму и Нагасаки быстро отстроили на прежнем месте, и жители их не оставляли.
Чтобы увеличить радиационное воздействие ядерного боеприпаса (особенно в глобальном масштабе и долгосрочной перспективе), в 1950 году американский физик Лео Сциллард предложил заменить в шаровом заряде урановый и алюминиевый тамперы на оболочку из кобальта. Взрыв, конечно, будет слабее, но, захватывая нейтроны, безвредный кобальт-59 превращается в очень опасный радиоактивный изотоп кобальт-60, широко применяющийся при производстве промышленных источников гамма-излучения. Если таких бомб сделать достаточно много и разом взорвать даже на своей территории, полагал учёный, то кобальт рассеется по всей планете с потоками воздуха… и вот тогда точно конец!
Одна из особенностей ядерных зарядов пушечного типа — непредсказуемые колебания мощности взрыва в пределах 2–2.5 раз. Она зависит от того, на каком именно этапе вхождения плутониевого стержня в цилиндр вспыхивала цепная реакция (фото: (National Nuclear Security Administration, 1953)
Фантастов идея вдохновила. Кобальтовая «бомба Судного дня» упоминается в фильме «Доктор Стрейнджлав, или Как я перестал бояться и полюбил атомную бомбу» Стэнли Кубрика, в романах Роджера Желязны, Агаты Кристи, Сергея Лукьяненко. Однако военные и политики отнеслись к идее без особого энтузиазма. В реальности «грязные» бомбы действительно разрабатывались, по крайней мере в СССР, но никогда не принимались на вооружение и не производились. Даже испытания проводились только имитационные — с использованием нерадиоактивных изотопов.
В результате испытаний от идеи быстро отказались. Вопреки прогнозам, загрязнённая площадь была невелика — как средство массового поражения кобальтовый заряд уступал по эффективности даже многим химическим боеприпасам. «Грязная бомба» не выдерживала критики и как ультимативное оборонительное оружие, создающего на пути противника непроходимую зону. Предсказать точное расположение, размер и форму смертоносного пятна оказалось невозможно.
Калифорний часто называют самым дорогим веществом в мире. Это не совсем так, но среди изотопов, которые производят промышленно, он чемпион
Фантасты уже много лет обдумывают идеи ядерной взрывчатки на основе экзотических веществ. Во вселенной Великорасы Александра Зорича, например, применяются сверхмощные калифорниевые боеприпасы. Почему калифорниевые? Вероятно, автор заглянул в справочник и узнал, что данный металл обладает критической массой впятеро меньшей, чем у плутония… Но из этого же не следует, что взрыв калифорниевой бомбы будет впятеро сильнее при том же весе! Напротив, безопасный — подкритический — шаровой заряд из калифорния окажется не только в 3000 раз дороже и в 30 раз радиоактивнее, но и впятеро слабее плутониевого.
Но, может быть, использование синтетических изотопов с минимальной критической массой позволит создать миниатюрное взрывное устройство? Теоретически это возможно, но зачем военным безумно дорогая, зато слабенькая атомная бомба, умещающаяся в кейс, знают только фантасты. Советский «ядерный ранец» РЯ-6 мощностью в одну килотонну с зарядом на основе плутония весил всего 25 кг, и военные не считали, что им нужно что-то ещё легче.
Нейтронная бомба: миф и реальность
Противоположностью «грязной» кобальтовой бомбе можно считать нейтронную: она не заражает территорию, поражает только живую силу и оставляет невредимыми материальные ценности. Во всяком случае, такого мнения придерживалась как американская, так и советская пресса в 70–80-х годах. Последняя также утверждала, что нейтронные боеприпасы есть только у США, прозрачно намекая на тягу вероятного противника к чужим материальным ценностям.
Приближая источник радиации к бериллиевой мишени, нейтроны можно испускать направленно. На марсоходе Curiosity установлена нейтронная пушка российского производства. Поговаривают, что мощность этого устройства слишком высока для исследовательских целей (фото: NASA)
Как и в случае кобальтовой бомбы, все утверждения о свойствах нейтронных боеприпасов оказались вымыслом. Устройство представляло собой обычный шаровой заряд, в котором слои алюминия и урана заменены слоем бериллия. Такое решение снижало КПД, зато бериллий, поглощая ядра гелия, появляющиеся в результате распада плутония, испускал нейтроны — слишком быстрые, чтобы поддерживать цепную реакцию, но не обладающие достаточной энергией для раскалывания ядер. Как следствие, взрыв (формально термоядерный!) выходил совсем слабым — 5 килотонн или около того. Причём нейтроны уносили до 80% выделившейся энергии.
Нейтронные боевые части планировалось устанавливать на противоракеты для уничтожения советских боеголовок. Перехват осуществлялся на орбите, но в вакууме ударная волна не образуется, а рентгеновское и световое излучение позволяло поразить цель на дистанции не более километра от подрыва заряда. Предполагалось, что использование нейтронных боеприпасов позволит увеличить радиус поражения в полтора раза. К тому же боеприпасы такого типа можно без опаски применять над собственной территорией: рентгеновского излучения там кот наплакал, а нейтроны теряют «убойную силу» в атмосфере из-за сопротивления азота.
После появления современных противоракет, позволяющих перехватывать боеголовки на минимальной высоте (и едва ли не прямым попаданием!), производство нейтронных боеприпасов потеряло смысл. Откуда взялся миф про «сохранение материальных ценностей» — тайна. Если подорвать нейтронный заряд вблизи от поверхности, действительно возникнет узкая — метров триста шириной — зона, в которой уровень радиации всё ещё будет смертельным, а каменные здания уже устоят, хотя и будут объяты пламенем. Но никакой практической ценности эта особенность не имеет.
Применение ядерных зарядов в мирных целях, несомненно, возобновится, когда этого позволит политическая ситуация. По сравнению с энергетическим атомным реактором бомба представляет небольшую радиационную опасность, а выгода может быть значительной (на фото — Седанский кратер, созданный мирным ядерным взрывом)
Проблему сохранения материальной инфраструктуры пытались решить советские инженеры, работавшие в 1980-х над созданием «чистых», или «спектральных» бомб. Применение боеприпаса такого типа не должно было вызывать заражение местности. Для этого в конструкции термоядерной бомбы урановые детали заменяли на свинцовые — ядра этого металла выдерживают попадание быстрых нейтронов и не активируются медленными. Количество использованного плутония сводилось к минимуму благодаря изощрённым способам усиления имплозии. При сгорании же лития радиоактивных веществ не образуется. Таким образом, подрыв бомбы на высоте нескольких километров позволял рентгеновской вспышкой очистить большую площадь от позвоночных без какого-либо иного ущерба для экологии.
Насколько известно, спектральные боеприпасы в СССР серийно не производились. Наступила эпоха разрядки, и применение ядерных зарядов для создания собственных, а не сохранения чужих материальных ценностей стало более эффективным экономически. «Мирные» ядерные взрывы в Советском Союзе производились несколько раз в год для изменения рельефа, создания подземных хранилищ отходов, геологической разведки, а также чтобы упростить добычу полезных ископаемых. «Чистые» заряды при этом оказались бы очень кстати, но мораторий на ядерные испытания вскоре привёл к свёртыванию программы.