Андрей Сахаров. Наука и свобода

Попросту говоря, водородная бомба намного дешевле атомной на «единицу разрушений». И соблазнительность термоядерного оружия была не столько в том, чтобы увеличить мощность единичного взрыва, сколько в том, чтобы сделать эту мощность дешевле.

Для изготовления атомной бомбы нужно не только добыть редкий элемент — уран, но еще из природной смеси изотопов урана U238 и U235 отобрать очень редкий U235, один атом которого приходится на сто сорок других. Эта задача труднее сказочной, когда мачеха, перемешав просо с маком, велела падчерице разделить их, — разные изотопы урана несравненно менее отличимы друг от друга, чем просо от мака. Разделение изотопов — чрезвычайно дорогой процесс. Вместо урана 235 можно использовать искусственный элемент плутоний — более дешевый, но все равно весьма дорогой. В глазах Сахарова его изобретение экономило огромные средства стране, разоренной войной.

Американские физики, считая сахаровскую Слойку не термоядерной бомбой, а лишь усиленной атомной, исходили из небольшой ее мощности по сравнению с их первым термоядерным изделием. Но ведь маленькое яблоко не перестает быть яблоком и при должном обращении может дать начало яблоне, приносящей крупные плоды.

На американском языке, в усиленной атомной бомбе внутри атомного заряда помещают маленькую порцию термоядерной взрывчатки, которая при атомном взрыве добавит к нему немножко своей термоядерной энергии. Порцию эту нельзя значительно увеличить, не помешав самому атомному взрыву.

В Слойке термоядерная взрывчатка, напомним, помещается снаружи атомного заряда. А на поверхности шара места гораздо больше, чем в его серединке (для одной и той же толщины слоя), и поэтому Слойку можно сделать весьма термоядерной.

Тут время сказать, что термоядерная реакция слияния помимо энергии производит еще и нейтроны, намного более энергичные, чем возникающие в атомном взрыве. И Сахаров, придумав для Слойки новый способ сдавливания — сахаризацию, нашел одновременно применение этим быстрым нейтронам. Слой вещества с тяжелыми ядрами, необходимый для сахаризации, он с самого начала предложил делать из природного урана, а не из свинца (как говорилось — для простоты — в главе Водородная бомба в ФИАНе»). Природный уран, почти целиком состоящий из U238, не пригоден для атомной бомбы, но может работать в термоядерной. В ядре U238 столько же энергии, сколько и в U235, однако извлечь ее может только быстрый термоядерный нейтрон — нейтроны атомного взрыва для этого слишком медлены.

Во взрыве Слойки лишь одну десятую часть энергии дал атомный заряд-зажигалка, остальные 9/10 термоядерного происхождения: сама энергия слияния легких ядер (около 2/10) и энергия, добытая термоядерными нейтронами из природного урана (около 7/10).

Поэтому у ветеранов советского проекта и не было сомнений, что Слойка — термоядерное изделие. Называть или не называть ее водородной бомбой — вопрос терминологии.

Но другой вопрос, и вопрос по существу — можно ли сделать Слойку с меньшей долей дорогого урана (дорогого даже в природной комбинации изотопов)? Скажем, и правда, сделать тяжело-ядерный слой из дешевого свинца. А мощность взрыва увеличить тем, что разместить побольше (дешевой) термоядерной взрывчатки — LiDочки…

Теоретические — можно сказать, геометрические — возможности для этого ограничены. Место для размещения LiDочки ограничено. Его можно увеличить, только увеличивая толщину слоя LiDочки. Увеличивать же ее можно лишь до определенного предела. Ведь взрыв Слойки, как и взрыв атомной бомбы, начинается со взрыва обычной взрывчатки, окружающей весь термоядерный заряд снаружи. Этот взрыв внутрь сдавливает атомный заряд, в результате чего в нем начинается цепная реакция. И только потом поджигается термоядерная реакция в слое LiDочки. Но чем толще этот слой, тем труднее сжать атомный заряд.

Все это из-за конечной геометрии шара. Другое дело — цилиндр, у которого одно измерение в принципе бесконечно, а значит, и разместить термоядерного горючего можно сколько угодно. Именно о цилиндре (под псевдонимом Труба) уже семь лет — и безуспешно — размышляли теоретики из команды Зельдовича. Горючего там можно разместить сколько угодно, но гореть оно никак не хотело. Огонек от атомной зажигалки, поднесенной к сигаре, не желал идти дальше. Как будто термоядерный табак был влажным.

Как физикой перехитрить геометрию

В ноябре 1953 года, когда правительство попросило Сахарова наметить следующий этап ядерного оружия, он был уверен, что сферическая Слойка еще себя не исчерпала. А уже к январю 1954 года теоретики поняли, что способы усовершенствования Слойки, на которые надеялся Сахаров, не проходят. И в то же время стало ясно, что проект Труба не имеет перспектив. Работы в этом направлении прекратили.

Двойной тупик подстегнул научно-техническую фантазию.