Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956 - Дэвид Холловэй

Ванников предложил Зернову и Харитону осмотреть некоторые заводы по производству боеприпасов — в поисках подходящего места для размещения новой организации, которая позднее стала известна как КБ-11. В апреле 1946 г. Харитон и Зернов побывали в небольшом поселке Сарове, расположенном в 400 км к востоку от Москвы, на границе Горьковской области и Мордовской автономной республики. Население Сарова составляло 2–3 тысячи человек; там имелась небольшая фабрика, выпускавшая в годы войны снаряды для ракетных артиллерийских установок «Катюша». Существенным преимуществом Сарова было то, что этот поселок располагался на краю большого лесного заказника; это позволяло расширять площади для проведения работ; к тому же это было необычайно красивое место. Оно располагалось в достаточном удалении от основных путей сообщения, что было важно с точки зрения секретности, но было и не слишком далеко от Москвы. Харитон и Зернов решили, что это идеальное место{1038}. Город, или, если его назвать более точно, хорошо охраняемая зона, в которую входил и сам город, и исследовательские и конструкторские организации, стал известен как Арзамас-16 — по городу Арзамасу, расположенному в 60 км севернее. Иногда его называли «Волжское бюро», а также, по понятным причинам, Лос-Арзамасом.

В центре Сарова находились остатки православного монастыря, расцвет которого приходился на XVIII и XIX века. Причисленный к лику святых Серафим Саровский, известный своим аскетизмом и благодеяниями, жил здесь около 50 лет, вплоть до своей смерти, последовавшей в 1833 г.{1039} В 1903 г. царь Николай II и его жена Александра прибыли в Саров вместе с десятками тысяч людей на церемонию канонизации Серафима. Николай и Александра, у которых было четыре дочери, молились о сыне и наследнике. Их молитва была услышана, и в следующем году родился царевич Алексей{1040}. Саровский монастырь, где жило 300 монахов, был закрыт коммунистами в 1927 г. Когда Харитон и его группа приехали в Саров, там еще сохранилось несколько церквей вместе со строениями, в которых находились кельи монахов. Именно в этих кельях и были оборудованы первые лаборатории. Заключенные из располагавшегося неподалеку исправительно-трудового лагеря построили новые лабораторные корпуса и жилые дома{1041}.

Основная идея плутониевой бомбы сводилась к тому, чтобы сжать подкритическую массу плутония, увеличивая тем самым ее плотность и делая сверхкритической. Это осуществляется путем окружения плутониевой сферы (и оболочки из природного урана, окружающей плутоний) мощной взрывчаткой для возбуждения ударной волны, распространяющейся внутрь и сжимающей плутоний. Большая скорость сжатия, обеспеченная таким образом, снижает опасность преждевременной детонации и испарения, пока плутоний не достигнет сверхкритичности, при использовании сравнительно небольшого количества плутония. В самом центре бомбы находился мощный источник нейтронов, который назывался инициатором. Когда за счет имплозии плутоний сжимается, сам процесс сжатия длится только несколько микросекунд — до того, как плутоний снова начинает расширяться. Инициатор необходим для того, чтобы обеспечить начало цепной реакции в нужный момент{1042}.

Описание, данное Фуксом, следовало изучить в деталях. Лозунг Харитона звучал так: «Знать надо в десять раз больше, чем делаем!»{1043}. Иначе говоря, в конструкции бомбы нужно было разобраться до последней мелочи. Харитон подобрал «сильный коллектив» исследователей для работы по созданию бомбы. Первыми физиками, привлеченными им к разработкам, были знакомые ему по прошлым годам сотрудники Института химической физики и оборонных институтов, в которых он сам работал во время войны{1044}. Кирилл Щелкин, заведующий одной из лабораторий Института химической физики, приехал в Арзамас-16 и стал первым заместителем Харитона. Щелкин работал в области детонации газов и структуры волн детонации{1045}. В плутониевой бомбе требовалось с помощью системы линз обратить расходящиеся волны детонации, возникающие во время мощного взрыва, в сходящуюся сферическую волну, которая сжимала бы плутоний со всех сторон и приводила его в сверхкритическое состояние. Щелкин возглавил работу по этой проблеме.

Харитон мог привлечь к работе специалистов из Института химической физики, где сложилась очень сильная школа в области теории взрывов и детонации. В докладе Центрального разведывательного управления (ЦРУ) от 1949 г. отмечено, что «вклад советских ученых в основополагающую физическую, химическую и математическую теории, теорию плазмы, взрывов и детонации высоко ценился американскими учеными»{1046}. Одной из характерных черт этой школы было тесное взаимодействие между физиками-теоретиками и экспериментаторами. Харитон работал в тесном сотрудничестве с Зельдовичем, разрабатывая теорию ядерных цепных реакций, представленную в серии статей 1939–1941 гг. Зельдович был одним из наиболее разносторонних теоретиков своего поколения. (Когда английский физик Стивен Хокинг встретился с ним в 80-х годах, то сказал ему: «Я удивлен, что вижу вас в одном лице, а не в виде Бурбаки», — имея в виду группу французских математиков, публиковавшихся под одним именем.) Зельдович разрабатывал теорию детонации еще перед войной{1047}. Теперь он был назначен руководителем теоретического отдела КБ-11. Основными сотрудниками его отдела были Д.А. Франк-Каменецкий (пришедший вместе с ним в Арзамас-16 из Института химической физики), Н.А. Дмитриев и Е.И. Забабахин{1048}. Зельдович и его сотрудники стремились изучить, как будет вести себя плутоний под давлением в несколько миллионов атмосфер, когда возникают температуры в миллионы градусов, а металлы становятся столь же текучими, как и жидкости. Они занимались также и расчетами критической массы.

Одним из первых, кого пригласил к себе Харитон, был В.А. Цукерман, работавший в Институте машиноведения. Цукерман, будучи фактически слепым (ему помогала в работе его жена 3. М. Азарх), разработал метод рентгено-фотографического анализа процесса разрушения брони. Во время войны Харитон убедился в важности этого метода как диагностического инструмента, с помощью которого можно исследовать обычные взрывы, и в декабре 1945 г. пригласил Цукермана и его лабораторию присоединиться к работам по атомной бомбе. Поскольку рентгеновские лучи позволяют обнаружить различие в степени плотности, с их помощью можно увидеть, как детонационная волна движется во взрывчатом веществе, и исследовать, как будет сжиматься плутониевая сердцевина бомбы. В своем новом исследовании Цукерман должен был «научиться работать с высокими давлениями, космическими скоростями, регистрировать процессы, длящиеся микросекунды, изучать свойства многих веществ — металлов, ионных соединений, минералов и горных пород при экстремально высоких давлениях»{1049}. Он разработал установку, которая, используя микросекундные рентгеновские импульсы, отслеживала быстропротекающие детонационные процессы и анализировала имплозию железа, бронзы и других материалов. Расчеты, проведенные группой Зельдовича, показали, что мощные взрывчатые вещества должны детонировать одновременно — чтобы затем возникла ударная волна, которая уплотняла бы плутоний. Все высокоэффективные взрывчатые вещества должны детонировать за время меньше микросекунды. Даже лучшие взрыватели, бывшие на вооружении Советской армии, не удовлетворяли этим требованиям. В КБ-11 уже более года велись интенсивные исследования, когда для решения этой проблемы в 1948 г. был привлечен В.С. Комельков. Работая в области электрофизики, он спроектировал новые взрыватели, которые могли быть приведены в действие синхронно{1050}. За нейтронный инициатор, располагавшийся в центре бомбы и призванный запустить цепную реакцию в строго определенный момент времени, отвечал В. Давиденко, начавший работать в Лаборатории № 2 в 1943 г. и позднее переехавший в Арзамас-16{1051}.

Летом 1946 г. Харитон подготовил документ, названный «Техническим заданием», в нем были сжато изложены технические требования к атомной бомбе — КПД, размеры, условия безопасности и т. д. Документ был подписан Зерновым и Харитоном и направлен на одобрение правительства{1052}. «Задание» касалось создания как урановой, так и плутониевой бомбы. Это позволяет предположить, что если бы не возникшие трудности с газодиффузионным заводом, то бомба из урана-235 пушечного типа была бы испытана первой. Хотя оказалось, что разделение изотопов осуществить труднее, чем получить плутоний, сама конструкция бомбы пушечного типа из урана-235 была намного проще, чем плутониевая бомба. Ученые в Лос-Аламосе даже не считали необходимым испытывать бомбу из урана-235 перед тем, как ее использовать, но они полагали необходимым испытать плутониевую бомбу. В случае советского проекта плутоний был получен раньше, чем пригодный для бомбы уран.