Защитники неба - Леонид Михайлович Млечин

«Разработка советской водородной бомбы от начала и до конца опиралась на идеи и соображения, высказанные советскими физиками, — писал академик Харитон, — и на проведенные ими совместно с математиками расчеты».

Водородная бомба

Атомная энергия освобождается при распаде составных частей атомного ядра. Большие тяжелые заряженные частицы распадаются, и таким путем выделяется энергия. Цепная реакция распада атомных ядер достигалась путем сильного сжатия плутония или урана-235. Мгновенное сближение атомов и создавало условия для цепной реакции. Для этого плутонию придавали форму шара и окружали химической взрывчаткой, которую взрывали одновременно в 32 точках. Синхронизированный взрыв мгновенно сдавливал ядерные материалы, и начиналась цепная реакция распада атомных ядер.

В основе термоядерной или водородной бомбы лежит обратный процесс — синтез, образование ядер тяжелых элементов путем слияния ядер более легких элементов. При этом выделяется несравнимо большая энергия. Такой синтез происходит на Солнце — правда, при температурах в десятки миллионов градусов. Главная проблема состояла в том, как повторить такие условия на Земле?

Первым о возможности создания термоядерного оружия еще в 1942 году заговорил бежавший из фашистской Италии в Америку нобелевский лауреат физик-теоретик Энрико Ферми. Своей идеей он поделился с человеком, который попытается воплотить ее в жизнь, — американцем Эдвардом Теллером. Он родился в Венгрии, а учился в Германии. Теллер увлекся идеей создании водородного оружия и пришел к выводу, что энергия атомного взрыва может привести к синтезу ядер изотопа водорода — дейтерия, то есть в качестве запала для водородной бомбы надо использовать энергию атомного взрыва. В его научную группу входил немецкий физик-коммунист Клаус Фукс, который работал на советскую разведку. Сведения о работах Теллера поступили в Москву.

Работы над советской водородной бомбой велись в Горьковской области, где сформировали секретное конструкторское бюро № 11, известное потом как Арзамас-16. Его возглавил академик Юлий Харитон. Там и работал Зельдович.

Расчеты показали Зельдовичу, что предложенная Теллером конструкция водородной бомбы не работает: не удавалось создать такую температуру и так сжать дейтерий, чтобы в нем началась самопроизвольная реакция синтеза. Эдвард Теллер сам увидел, что он в тупике. Возникла идея обеспечить синтез дейтерия с другим изотопом водорода — тритием. Но тритий — в отличие от дейтерия — не встречается в природе. На этом работы вполне могли прекратиться.

Но тут в Арзамас-16 отправили молодого физика Андрея Дмитриевича Сахарова, будущего трижды Героя Социалистического Труда. Он и решил эту задачу. Такие озарения случаются только с гениями и только в молодом возрасте. Вместе с будущим академиком Виталием Лазаревичем Гинзбургом, который станет лауреатом Сталинской, Ленинской и Нобелевской премий, они в 1948 году придумали иную конструкцию водородной бомбы.

Она вошла в историю науки как «сферическая слойка». Изотоп водорода располагался не отдельно, а слоями внутри плутониевого заряда. Поэтому ядерный взрыв позволял достичь и температуры, и давления, необходимых для того, чтобы началась термоядерная реакция. Вместо трития можно было воспользоваться изотопом лития, а это несложно. Академик Юлий Харитон рассказывал:

«Над водородной бомбой параллельно работали две группы — Сахарова и Зельдовича, причем исследования велись в тесном контакте, резкого разделения не было. Как-то во время очередного приезда на “объект” академик Игорь Евгеньевич Тамм пожаловался мне, что настолько погружен сейчас в наши дела, что стал отрываться от современной физики.

И тут же отметил, что Зельдович умудряется каким-то образом быть полностью в курсе всех научных новостей — должно быть, работает по ночам, так как днем занят основной работой. Как ему это удается? Я объяснил это просто — он был уникальной личностью, совершенно невероятной».

Потребовалось провести огромный объем расчетов, которыми занималась группа теоретиков во главе с академиком Львом Давидовичем Ландау. Он получит «Золотую Звезду» Героя Социалистического Труда после взрыва водородной бомбы в 1953 году.

Юлий Харитон вспоминал:

«Коллектив теоретиков с энтузиазмом и дружно включился в эту работу, принявшую форму мозгового штурма. Всем хотелось приблизить время завершения работы и выйти на испытания. Работа потребовала создания ряда математических программ, которые стали фундаментом существующего сегодня арсенала наших вычислительных средств. Первые математические программы и расчеты по ним проводились в Институте прикладной математики в Москве.

Совместная захватывающая коллективная работа еще более сблизила людей. Каждый нашел свой участок работы и вносил вклад в общее дело. Зельдович в шутку назвал тот характер работы, который имел место, методом “народной стройки”».

Сложность работы над водородной бомбой состояла еще и в том, что гигантские температуры, которые возникают при термоядерных реакциях, исключали эксперименты. А как же проверить, правильным ли путем идут физики? На помощь призвали математиков. Они заменили эксперименты расчетами. «В разработке столь сложных систем особенно велика роль математических расчетов», — писал в секретном отчете академик Андрей Сахаров.

Директор Математического института имени В. А. Стеклова академик Василий Сергеевич Владимиров рассказывал:

«Мне было предложено организовать группу из математиков и вычислителей — рассчитывать “слойку” Сахарова. Для решения этой задачи требовалось привлечение довольно “высокой” математики и проведение колоссального количества вычислений.

В то время мы не имели быстродействующих ЭВМ, расчеты проводились вручную на электромеханических машинах “Мерседес” (Mersedes) и “Рейнметалл” (Rheinmetall-4)».

Но создатели ядерного оружия столкнулись и с более серьезными проблемами.

Работа над советской атомной бомбой едва не сорвалась. Нашлись ученые, которые выступили против теории относительности Альберта Эйнштейна и квантовой механики — как «враждебных учений».

Идеологические сражения

Открытие теории относительности и квантовой механики изменило физику. Она стала для многих непонятной. Физики разделились на тех, кто понимал современную науку и смог работать в атомном проекте, и на тех, кто оказался профессионально непригодным.

Весной 1947 года в «Литературной газете» появилась статья «Об одном философском кентавре», написанная членом-корреспондентом Академии наук Александром Александровичем Максимовым. Он преподавал философию в МГУ. Максимов обличал квантовую механику, называя ее «идеалистической». На партийном языке это было опасное обвинение.

«Партийные физики», которые нравились начальству, писали статьи «против реакционного эйнштейнианства в физике». Квантовую механику называли «идеалистической» и чуждой советской науке. Утверждали, что «для советской физики особое значение имеет борьба с низкопоклонством перед Западом, воспитание чувства национальной гордости». Под свое невежество подвели идеологическую базу: сторонников теории относительности обвиняли в отсутствии патриотизма.

Идеологическое начальство откликнулось. Министр высшего образования Сергей Васильевич Кафтанов доложил маршалу Клименту Ефремовичу Ворошилову, который как заместитель главы правительства ведал культурой и просвещением: «Необходимо решительно разоблачать враждебные марксизму-ленинизму течения, проникающие через физику в высшие учебные заведения».

На Ученом совете физического факультета Московского университета имени М. В. Ломоносова заслушали доклад «О патриотическом долге советских ученых». В постановлении записали, что в университете «не изжиты случаи проявления низкопоклонства