Все страхи мира

35. Три наносекунды

Таймер внутри корпуса бомбы достиг отметки 17.00.00, и механизм начал действовать.

Во-первых, началась зарядка высоковольтных конденсаторов, и маленькие пиротехнические устройства, находящиеся рядом с резервуарами трития на обоих концах бомбы, сработали. Они толкнули вперед поршни, выдавливающие тритий через узкие металлические трубки. Одна трубка вела в первичное взрывное устройство, другая — во вторичное. Пока что события развивались сравнительно медленно, а главной задачей являлось смешение дейтерида лития с легко расщепляющимися атомами трития. Прошло десять секунд.

В 17.00.10 таймер послал второй сигнал.

Наступило нулевое время.

Конденсаторы разрядились и послали импульс в сеть деления. Длина первого провода составляла пятьдесят сантиметров. На это потребовалось 1,75 наносекунды. Импульс попал в сеть деления через криотронные переключатели, в которых использовался самоионизирующийся радиоактивный криптон; разряды в криотронах были синхронизированы с поразительной точностью. После компрессии для необходимого повышения силы тока делительная сеть послала этот импульс по семидесяти различным проводам, каждый из которых был ровно в метр длиной. Чтобы пройти это расстояние, импульсам потребовалось 3 наносекунды.

Импульсы достигли детонаторов в одно мгновение, строго одновременно. У каждого из взрывных блоков было три детонатора, и ни один из них не подвел. Детонаторы представляли собой маленькие проволочки, достаточно тонкие, чтобы поступивший импульс мог моментально их испарить. После этого импульс поступил в сами блоки, и процесс физической детонации начался через 4,4 наносекунды с того момента, как таймер послал свой сигнал. Результатом был не взрыв, а имплозия, то есть взрывная сила была направлена главным образом внутрь.

Эти блоки взрывчатого материала на самом деле имели очень сложную слоистую структуру и состояли из двух веществ, причем каждый слой был покрыт пылью из легких и тяжелых металлов. В каждом блоке наружный слой состоял из сравнительно маломощного взрывчатого вещества, скорость детонации которого едва превышала 7 тысяч метров в секунду. Взрывная волна в каждом блоке распространялась радиально от детонатора и быстро достигала края блока. Поскольку блоки детонировали снаружи внутрь, взрывной фронт через блоки распространялся к общей центральной точке. На границе между маломощным и мощным взрывчатыми веществами находились пузырьки — их называли пустотами, которые начали менять сферическую взрывную волну в плоскую, снова подвергающуюся фокусировке для того, чтобы попасть точно в свою металлическую цель, именуемую пускателем.

Каждый пускатель представлял собой тщательно обработанную деталь строго определенной формы из сплава вольфрама и рения. Именно по нему ударяла взрывная волна, двигающаяся со скоростью более 9800 метров (6 миль) в секунду. Внутри детали из вольфрама и рения находился сантиметровый слой бериллия. За ним был еще один слой, на этот раз урана-235 в один миллиметр толщиной; несмотря на то что он был на порядок тоньше, весил он почти столько же, сколько и слой бериллия. Вся металлическая масса двигалась через вакуумированное пространство, и, поскольку взрыв фокусировался на центральной точке, истинная скорость сближения противоположных сегментов бомбы составляла 19600 метров, или 11,5 мили в секунду.

Центральной точкой, куда были направлены сила взрыва и металлы, являлись 10 килограммов (25 фунтов) радиоактивного плутония-239. По форме он представлял собой стакан, верхняя часть которого была отвернута наружу и вниз к основанию, образуя две параллельные стенки. Плутоний, который и в обычных условиях плотнее свинца, подвергся дальнейшему сжатию давлением взрыва, превышающим миллион атмосфер. Этот процесс должен был осуществиться очень быстро. В плутонии-239 содержалось небольшое количество плутония-240, а этот изотоп еще менее устойчив и склонен к преждевременному взрывному распаду. Наружная и внутренняя поверхности сжимались и сгонялись к геометрическому центру бомбы.

Заключительный этап осуществлялся устройством, называемым зиппером. Это устройство, которое приводил в действие третий сигнал все еще исправного электронного таймера, представляло собой миниатюрный ускоритель частиц, очень компактный мини-циклотрон, внешне удивительно схожий с ручным феном для сушки волос. Он выстреливал атомами дейтерия в бериллиевую мишень. При этом образовывались нейтроны, летящие со скоростью в одну десятую скорости света по металлической трубке в центр первичного взрывного устройства, именуемого шахтой. Расчеты были произведены с такой точностью, что нейтроны проникли туда в тот самый момент, когда плутоний достиг половины своей наивысшей плотности.

Плутоний, который при обычных условиях примерно вдвое тяжелее свинца, к этому моменту стал уже в десять раз плотнее и продолжал непрерывно сжиматься и дальше. Начались бомбардировка нейтронами сжимающегося плутония и цепная реакция деления.

Атомная масса плутония равна 239, что соответствует общему количеству нейтронов и протонов в его ядре. Реакция деления началась буквально в миллионах ядер одновременно и во всех ядрах происходила абсолютно одинаково. Бомбардирующий плутоний проходил «медленный» нейтрон достаточно близко от его ядра, чтобы попасть под влияние сильного взаимодействия, удерживающего нейтроны и протоны в атомном ядре. Нейтрон втягивался в центр атома, менял энергетическое состояние ядра, превращая его в нестабильное. Ранее симметричное атомное ядро начинало беспорядочно вращаться и разрываться на части под действием различных сил. В большинстве случаев нейтрон или протон исчезал совсем, превращаясь в энергию в соответствии с законом Эйнштейна: Е = mc². Энергия, возникшая в результате исчезновения частиц, высвобождается в виде гамма- и рентгеновского излучения или по одному из примерно тридцати других, менее важных путей. Наконец, атомное ядро освобождало два или три дополнительных нейтрона. Это и являлось главным событием. Процесс, для инициирования которого требовался лишь один нейтрон, высвобождал теперь еще два или три нейтрона, причем каждый из них двигался со скоростью, превышающей десять процентов скорости света — 20 тысяч миль в секунду, — в пространство, занятое плутонием, который в двести раз плотнее воды. Большинство высвобожденных нейтронов находили свои мишени и врезались в них.

Термин «цепная реакция» означает всего лишь, что процесс ускоряется сам по себе, что высвобождается достаточно энергии, чтобы он продолжался без всякой помощи извне. Распад плутония происходит по этапам, называемым удвоением. Энергия, высвобожденная на каждом этапе, вдвое превышает ту, что высвободилась на предыдущем этапе, и каждый последующий этап снова удваивает ее. Процесс, начавшийся с незначительного количества энергии и горсточки свободных нейтронов, стремительно удваивается и снова удваивается, нарастает, причем интервалы между очередным удвоением измеряются долями наносекунды. Скорость роста, или параметр а, то есть скорость ускорения цепной реакции, и является самой важной переменной в ядерном распаде. Если параметр а равен 1000, это означает, что число удвоений за микросекунду представляет собой колоссальную величину, число 2¹⁰⁰⁰ — цифру 2, умноженную самое на себя тысячу раз. В момент максимальной скорости цепной реакции — между 2⁵⁰ и 2⁵³ — бомба выделяет миллиард миллиардов ватт энергии, что в сто тысяч раз превосходит мощность всех электростанций мира.

По расчетам Фромма, его бомба на этой стадии процесса должна была выделить именно такое количество энергии. Но это была лишь десятая часть общей взрывной силы бомбы. Вторичное взрывное устройство еще дремало; его пока не коснулись силы, бушевавшие всего в нескольких дюймах.

Процесс ядерного деления едва начался.

Одновременно с нейтронами расщепляющиеся ядра плутония выделяли γ-лучи, которые, двигаясь со скоростью света, большей частью уходили через корпус бомбы в пространство, в то время как плутоний еще сжимался силой взрыва. Однако γ-лучи начали воздействовать и на вторичное взрывное устройство. Большей частью γ-лучи проносились через газовое облако, которое всего лишь несколько микросекунд назад представляло собой блоки взрывчатых веществ, и нагревали его намного выше температуры, которая может быть достигнута в химических реакциях. Это облако, состоящее из очень легких атомов — главным образом углерода и кислорода, — излучало колоссальное количество низкочастотных «мягких» рентгеновских лучей. До этого момента процесс развивался в точном соответствии с планами Фромма и Госна.

Процесс ядерного распада длился 7 наносекунд, когда что-то пошло не так.

Радиация от расщепляющегося плутония бомбардировала дейтерид лития, который находился в геометрическом центре «шахты». Причина, по которой Манфред Фромм решил произвести очистку трития в самую последнюю очередь, заключалась в его типичном для инженера консерватизме. Тритий представляет собой неустойчивый газ с периодом полураспада 12,3 года; это значит, что по истечении этого времени половина чистого трития превратится в ³Не, называемый гелием-три. ³Не — одна из форм второго по легкости элемента, в ядре которого не хватает одного нейтрона, отчего оно стремится как-то захватить его. С помощью фильтрования газа через тонкий слой палладия можно легко отделить ³Не от трития, но Госн этого не знал. В результате больше одной пятой трития представляло собой вредную примесь. Трудно было придумать что-нибудь более неподходящее для термоядерного процесса.

Интенсивная бомбардировка продуктами реакции ядерного распада зажгла соединение лития. При обычных условиях это вещество обладает плотностью вдвое меньше плотности соли, но сейчас его сжало в металлическое состояние, превосходящее по плотности земное ядро. По сути дела началась термоядерная реакция, хотя и в небольшом масштабе. Высвободилось огромное количество новых нейтронов, причем многие литиевые ядра превратились в тритиевые, которые под страшным давлением расщеплялись, выделяя дополнительные нейтроны. Эти нейтроны должны были проникнуть в массу плутония, увеличить параметр α и привести по крайней мере к удвоению мощности взрыва атомной бомбы. Это был первый метод увеличения силы взрыва второго поколения ядерного оружия. Однако наличие ³Не замедлило реакцию, потому что почти четверть нейтронов, обладающих высокой энергией, была бесполезно захвачена устойчивыми атомами гелия.

В течение следующих нескольких наносекунд это не имело значения. Скорость реакции распада плутония возрастала, все еще удваиваясь, все еще увеличивая свой параметр α с быстротой, которую можно выразить лишь с помощью цифр.

Теперь во вторичное взрывное устройство хлынул поток энергии. Пластиковые «соломинки», покрытые металлической пленкой, превратились в плазму и начали повышать давление во вторичном устройстве. Энергия радиации в количествах, не существующих даже на поверхности Солнца, отражалась от эллиптических поверхностей, направляя еще большее количество энергии во вторичное устройство, названное Фроммом «хольраум». Плазма от испарившихся «соломинок» рвалась внутрь ко второму резервуару трития. Плотные частицы отработанного урана-238, расположенные снаружи вторичной «шахты», также превратились в плотную плазму, рвущуюся внутрь через вакуум, затем ударили и сжали трубчатое покрытие из урана-238 вокруг центрального контейнера, внутри которого содержалось самое большое количество дейтерида лития с тритием. Удары были невероятно сильны; их давление превышало давление внутри ядра крупной звезды.

И все же их мощность оказалась недостаточной.

Реакция в первичном взрывном устройстве уже ослабевала. Взрывная сила бомбы, ослабленная недостатком нейтронов из-за вредного ³Не, начала разрывать массу, в которой шла атомная реакция, едва физические силы достигли равновесия. На мгновение цепная реакция стала устойчивой и потеряла способность ускоряться в геометрической прогрессии; два запланированных последних удвоения цепной реакции так и не осуществились и то, что должно было взорваться с общей мощностью первичного взрывного заряда в 70 тысяч тонн тринитротолуола, сократилось вдвое, снова уменьшилось во столько же раз, и в конце концов общая мощность взрыва оказалась равной 11 200 тоннам тротила.

Проект Фромма был почти идеален — насколько это позволяли обстоятельства и материалы. Можно было создать аналогичную бомбу, в четыре раза меньшую этой, но и характеристики бомбы Фромма были просто отличными. Фромм заложил огромный запас прочности. Чтобы воспламенить «зажигательную свечу» во вторичном взрывном устройстве, было бы достаточно взрыва мощностью всего в 30 килотонн в первичном заряде, однако достигнуть даже этого уровня не удалось. Бомба оказалась, как это говорится на техническом жаргоне, «шипучкой» — она не успела должным образом разгореться.

Но даже «шипучка» обладала взрывной мощностью, равной 11 200 тоннам тротила. Ее взрывная сила соответствовала мощности взрыва куба взрывчатого вещества с ребром 75 футов. Чтобы перевезти такое количество взрывчатки, понадобилось бы четыре сотни больших грузовиков или корабль средних размеров. К тому же детонацию химических взрывчатых веществ невозможно осуществить так, чтобы это хотя бы отдаленно напоминало смертоносную мощность этого взрыва; более того, осуществить взрыв такой мощности вообще невозможно. И все-таки бомба Фромма и Госна оказалась «шипучкой».

До сих пор за пределами корпуса бомбы, не говоря уже о фургоне, не было заметно физических изменений. Стальной корпус пока оставался почти цел. Гамма-радиация и рентгеновское излучение уже начали распространяться вокруг, но они невидимы. Из облака плазмы еще не успел появиться видимый свет — за это время тончайший механизм весом более тысячи фунтов успел превратиться в плазму, и все, что должно было случиться, уже произошло. Теперь оставалось лишь увидеть воздействие энергии, освобожденной естественными законами природы, а их не интересовали причины, по которым люди воспользовались ими.