Огонь! Об оружии и боеприпасах

Рис. 3.21. Запуск китайской баллистической ракеты «Цзюйлань» с подводной лодки «Ся»

…Иногда вместо высокотехнологичных имплозивных зарядов лепят «ствольную» халтуру. Такой заряд был первым, примененным в боевых условиях — 6 августа 1945 г. бомбардировщик Б-29 сбросил снаряженного им «Малыша» (рис. 3.22) на японский город Хиросиму. «Ствольным» же заряд назвали потому, что и толстостенная трубка из U235 и «снаряд» из того же материала располагались в обрезке орудийного ствола (нарезы, правда, сточили). Снаряд выстреливался порохом и плотно занимал свое место в отверстии трубки, образуя сверхкритическую сборку цилиндрической формы. Не нужна была в этом случае сложная схема синхронизации подрыва детонаторов, изготовление строго однородных сферических сегментов ВВ, их подгонка и многое другое, по неприлично низким был и КПД использования делящегося вещества. Профессионалы относились к такой схеме с пренебрежением[31]. «Ствольные» заряды использовали в исследовательских целях, когда требовалось изучить прохождение ударных волн в грунте. В узкую скважину, пробуренную на большую глубину, имплозивного «толстяка» было не затолкать.

Рис. 3.22. Слева — макет бомбы «Малыш» (с зарядом ствольного типа) сброшенной 6 августа 1945 г. на Хиросиму. Справа — макет бомбы «Толстяк», взорвавшейся 9 августа 1945 г. над Нагасаки

Но подобные «упражнения на стороне» не снимали главного вопроса — о роли ядерного оружия в войне. Только уничтожая города, войну не выиграть, пример Германии, да и Японии свидетельствовал, что этим можно ослабить сопротивление, но не сломить его окончательно. Понятно, что поначалу, когда ядерных зарядов насчитывалось не очень много, нацеливать их предполагали только на очень важные объекты. Таким объектом с полным правом мог считаться и ударный авианосец — корабль, чье боевое значение не уступало ценности иного промышленного центра. Для выяснения «военно-морских» возможностей ядерного оружия, в июле 1946 года на тихоокеанский атолл Бикини была стянута целая эскадра старых кораблей: японских, германских, американских.

… Испытания начались с небольшого конфуза: с самолета Б-29, летевшего на высоте более 9 км, сбросили бомбу, промахнувшись более чем на шестьсот метров относительно точки прицеливания. В результате большой авианосец «Саратога» оказался в 4 км от взрыва с энерговыделением в 23 кт и повреждений не получил. Некоторые сразу задались вопросом, какова будет вероятность поражения авианосца в бою, где он будет маневрировать, а не смиренно ожидать своей участи подобно несчастному городу, а его самолеты — постараются «пощупать» приближающийся бомбардировщик. Экипаж самолета тоже можно понять: изображать что-то, напоминающее пикирование, зная, что сейчас произойдет внизу — чревато, причем настолько, что вряд ли помогло бы в этой ситуации даже проникновенное комиссарское слово. Так в ходе испытаний проявилось то, что сейчас уже считается общеизвестной истиной: мощность заряда нет смысла наращивать без предела, она должна соответствовать маневренности и защищенности цели, точности средства доставки и обеспечивать безопасность тех, кто его применяет.

…Между тем, испытания продолжались. Для «усиления эффекта», при следующем испытании взрыв произвели на глубине в 30 м, принайтовав заряд тросами к барже. Правда, баржа в боевых условиях вряд ли могла служить носителем ядерного оружия, но получилось очень красиво (рис. 3.23). Кое-какие корабли затонули сразу, а «Саратога», дрейфовавший в 500 м от центра взрыва, бортом к нему, оставался на плаву в течение 7,5 часов. Конечно, неэтично строить предположения, стал ли экипаж, окажись он на «Саратоге», в течение долгих часов созерцать, как тонет родной корабль, или все же прекратил бы поступление воды. В 1990 году подводная экспедиция обследовала «Саратогу» (рис. 3.24). Корабль лежал на ровном киле, были видны прогибы обшивки корпуса, вызванные ударной волной в воде, исчезла сорванная воздушной ударной волной огромная дымовая труба, по которой до войны можно было без труда опознать красавец-корабль (рис. 3.25). Присутствуй на тех испытаниях наши воины невидимого фронта — и, размазывая сопли по щекам, дали бы вредители-проектировщики признательные показания: мол, специально сконструировали для корабля трубу с большой парусностью. Судите нас, граждане судьи! Что же касается других, не «косметических», повреждений — предлагаю читателю самому оценить, какие из повреждений более серьезны: «Саратоги» или авианосца «Франклин» (рис. 3.26), на который спикировал камикадзе с всего-то семисоткилограммовым зарядом обычной взрывчатки. «Франклин», после вызванного попаданием пожара, посчитав неремонтопригодным, разобрали на металл.

Рис. 3.23. Натурные испытания ядерного оружия по морским целям. Ранняя стадия развития водяного султана. Видно, как из-за разрежения воздуха, следующего за ударной волной, произошло «вскипание» воды и образовался белый круг

Рис. 3.24. Лежащий на дне, потопленный ядерным взрывом авианосец «Саратога»

Рис. 3.25. «Саратога» в свои лучшие времена

Рис. 3.26. Авианосец «Франклин» возвращается на Западное побережье США. Его полетной падубе и внутренним помещениям нанесен весьма серьезный ущерб спикировавшим на корабль японским летчиком-смертником из корпуса камикадзе

Есть у автора и личные впечатления от последствий воздействия поражающих факторов ядерного оружия на корабли. В 90-х годах наша группа прибыла на остров Коневец в Ладожском озере. Обратил на себя внимание корабль, севший на дно недалеко от берега (рис. 3.27). Как оказалось, это был старый германский тральщик Т-219, переживший два ядерных взрыва при натурных испытаниях в октябре 1957 г. на новоземельском полигоне.

Рис. 3.27. Бывший германский тральщик Т-219, использованный как мишень при испытаниях ядерного оружия, а затем — крылатых ракет

Находясь сначала в 800 м, а потом — почти в километре от взрывов заглубленных на 30 м зарядов с энерговыделением в 30 кт, тральщик остался на плаву и его затем перевели по системе каналов с Новой земли на Ладогу. Там корабль потопили, стреляя по нему крылатыми ракетами с инертными боевыми частями. Каждому, кто осмотрел корабль, дырки от попавших ракет были очень заметны, а вот повреждения, характерные для воздействия поражающих факторов ядерного взрыва (деформация бортов, надстроек, повреждения рангоута) — не очень. Правда, в первом случае тральщик «ударила» волна сравнительно удаленного взрыва, а во втором — он получил прямые попадания, но стоит учесть и разницу в стоимости ракет и ядерного заряда: в пятидесятых годах первые были куда как дешевле.

Нет ничего удивительного в том, что анализ результатов этого и других испытаний привел к тому же, что ранее имело место для обычных боеприпасов: началась «специализация» ядерного оружия, его характеристики приводились в соответствие с условиями боевого применения.

Постепенно оргастическое упоение зарядами огромной мощности сменялось трезвыми расчетами. Поскольку радиус поражения возрастает пропорционально корню квадратному из энерговыделения, не составляло труда прикинуть, что несколько боеголовок, пусть даже и меньшей суммарной мощности (ведь каждая из них должна иметь свою систему инициирования и прочее) обеспечивают большее действие у цели, чем одна мощная, того же веса. «Забрасываемый вес» поделили между несколькими боевыми блоками, на первых порах — рассеиваемого типа: разделившись, они летели в неуправляемом режиме. Для поражения целей большой площади и такое решение годилось, но огромный скачок в эффективности произошел тогда, когда каждый из блоков (рис. 3.28) стал наводиться на специально для него предназначенную цель (рис. 3.29).

Рис. 3.28. Монтаж боевых блоков на платформе ступени разведения межконтинентальной баллистической ракеты LGM118A. При взрыве каждого из этих блоков формируется ударная волна с такими же параметрами, как и от взрыва 600 тысяч тонн тринитротолуола. Чтобы перевезти это количество взрывчатки по железной дороге, потребовалось бы 10000 грузовых вагонов. Помимо боевых блоков, на платформе размещаются ложные цели, а также генераторы помех, воздействующих на РЛС противоракетной обороны противника

Рис. 3.29. Полет разведенных боевых блоков межконтинентальной баллистической ракеты LGM118A «Пискипер» в атмосфере. Благодаря свечению плазмы, образуемой в воздухе летящими с гиперзвуковыми скоростями блоками, их маневры хорошо видны на снимке, сделанном камерой с открытым затвором. Каждый из блоков этой МБР с вероятностью 50 % попадает в окружность радиусом в 100 метров, с центром в точке прицеливания. Поражение боевым блоком цели — также задача, описываемая аппаратом теории вероятностей: например, при наземном подрыве боевого блока «Пискипера» на расстоянии 160 м от шахты, выдерживающей давление ударной волны в 70 атмосфер, она поражается с вероятностью 90 %

Оптимизировались и «эффекты»: при ударе по слабозащищенным целям, подрывать заряд следует на небольшой, зависящей от энерговыделения, высоте — тогда ударная волна с необходимыми для поражения параметрами формируется на большей площади. Для уничтожения прочного подземного бункера необходим подрыв «заглубленного» заряда (рис. 3.30) и это требовало разработки специальных конструкций — надо только представить себе, какие огромные нагрузки испытывает довольно сложный заряд, когда боеголовка, на скорости в несколько километров в секунду, внедряется в грунт, а то и в бетон (рис. 3.31).

Рис. 3.30. Взрыв заглубленного ядерного заряда

Рис. 3.31. Боеголовка ракеты средней дальности «Першинг 2», предназначенная для уничтожения высокозащищенных целей (таких, как пункты боевого управления, шахты межконтинентальных баллистических ракет) завершает выполнение полетного задания

Появилось оружие сверхмалой мощности для сухопутных войск (рис. 3.19) — чтобы они могли сами поражать важные и высокозащищенные цели, а не бежали от них в кошмаре быть испепеленными «своим» же, но чересчур большим, огненным шаром.

Но все это были вариации размеров и мощности, а не истинная специализация оружия по характеру наносимых цели поражений. Предпосылки для такого заключались в распределении энергии при ядерном взрыве.

…Энергия в 202 Мэв, выделяющаяся при каждом акте деления, следующим образом распределяется между продуктами этой реакции. В процессе взрыва мгновенно выделяются:

— кинетическая энергия продуктов деления — 168 Мэв;

— кинетическая энергия нейтронов — 5 Мэв;

— энергия гамма излучения — 4,6 Мэв.

Со значительным запаздыванием после взрыва выделяются:

— энергия бета излучения продуктов деления — 7 Мэв;

— энергия гамма излучения продуктов деления — 6 Мэв.

Все то, что при ядерном взрыве проходит по «второму списку», приводит к радиоактивному заражению местности — явлению, только на эмоциональном уровне вызывающему некое извращенное удовлетворение в ассоциации с образом ненавистного врага, но на самом деле — весьма опасное для обеих сторон.

Энергия же факторов первого списка преобразовывается в то, благодаря чему ядерное оружие господствует на поле боя. Если взрыв происходит в сравнительно плотном воздухе — почти две трети его энергии переходит в ударную волну. Почти весь остаток забирает световое излучение, оставляя лишь десятую часть проникающей радиации, а из этого мизера лишь 6 % достается сотворившим взрыв нейтронам. Существенную энергию (11 Мэв) уносят с собой нейтрино, но они настолько неуловимы, что найти им и их энергии практическое применение не удается до сих пор.

…Все было достаточно ясно с ударной волной (поэтому и мощность ядерного взрыва стали оценивать, сравнивая со взрывом обычной взрывчатки). Не были необычными и эффекты, вызываемые мощной вспышкой света: горели деревянные постройки, получали ожоги солдаты. Но то же самое делал и входивший в моду напалм[32]…

А вот непривычное «общественности», не превращающее цель в головешки или тривиальную, не вызывающую возмущения, груду развалин — конечно же, почиталось «варварством». Чтобы прикинуть, как это варварство использовать порациональнее, пригляделись к тому, что возмутительно уклонялось от созидания главных поражающих факторов — к ускользавшим из огненного шара нейтронам и вы- сокоэнергетичному («жесткому») гамма излучению…

…Прямое действие гамма излучения уступало по боевому эффекту и ударной волне и свету. В самом деле, гамма излучение может, например, причинить неприятности электронике, но — в огромных дозах (десятках миллионов рад[33]). При таких дозах плавятся металлы, так что ударная волна с куда меньшей плотностью энергии уничтожала цель без подобных излишеств.

Если плотность энергии гамма излучения была меньше, то оно становилась безразличным для сделанной из железа технике, вроде тех же пушек — а ударная волна и тут могла сказать свое слово…

…Еще одна категория возможных целей в военных документах обозначается эвфемизмом «живая сила». Здесь тоже не все очевидно: во-первых, гамма излучение существенно ослабляется, например, броней, а во-вторых — особенности радиационных поражений таковы, что даже получившие абсолютно смертельную дозу в тысячи бэр экипажи танков оставались бы боеспособными в течение нескольких часов. За это время подвижные и сравнительно малоуязвимые машины успели бы сделать многое.

Так что прямое гамма облучение существенного боевого эффекта не обеспечивало, чего нельзя сказать об эффектах вторичных, порожденных им же…

Начинается все с Комптон-эффекта — рассеяния гамма квантов на электронах атомов, составляющих воздух. В результате рассеяния, возникают электроны отдачи, которым кванты отдали часть своей энергии. Углы рассеяния и отдачи невелики, гак что следствием Комптон-эффекта является расходящийся от точки взрыва ток электронов: их скорость существенно выше, чем скорость ионов, Все это происходит в магнитном поле Земли: магнитное поле, не сообщая заряженной частице кинетическую энергию, «закручивает» ее траекторию (рис. 3.32). Но движение, отличное от равномерного и прямолинейного есть движение с ускорением — так учит нас школьный курс механики; хотя и не разбираемая подробно в школе наука электродинамика учит еще и тому, что двигающийся с ускорением заряд излучает. Излучение это — тоже электромагнитное, то есть представляет собой колебания электрического и магнитного полей, распространяющиеся в пространстве со скоростью света. Характеристики электромагнитного импульса ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) отличаются от характеристик породившего его гамма излучения лишь количественно, но зато — на много порядков. Начнем с того, что в энергию ЭМИ переходит лишь 0,6 % энергии гамма квантов, а ведь их доля в балансе энергии взрыва сама по себе мала. Еще более различаются частоты колебаний: у ЭМИ — килогерцы-мегагерцы, у его «родителя» — на пятнадцать порядков большие.

Рис. 3.32. В правой части рисунка: магнитное поле Земли искривляет («закручивает») траекторию электрона. Вследствие возникающего при «закручивании» ускорения, заряженная частица генерирует электромагнитное излучение

Но возникновение ЭМИ — не только результат «закручивания» электронов. Вклад вносит и дипольное излучение (его мощность пропорциональна второй производной дипольного момента по времени) а образуется электрический диполь благодаря тому, что на больших высотах плотность воздуха существенно меняется с высотой, а значит — меняется и плотность зарядов, порождаемых гамма квантами. Есть и еще одна причина — возмущение магнитного поля Земли проводящим плазмоидом — благодаря которой меняется магнитный момент, реагирующий на свое изменение так же как электрический.

Все эти «вклады» обуславливают формирование непрерывного частотного спектра (континуума) ЭМИ ЯВ — совокупности колебаний огромного числа частот. Когда проводят расчеты воздействия ЭМИ, то не все эти частоты даже принимают во внимание, а только те, которые вносят заметный энергетический вклад: от десятков килогерц до сотен мегагерц. Но и эти волны ведут себя по-разному: те, чьи частоты превышают мегагерцы затухают в атмосфере, а более низкочастотные — «ныряют» в естественный волновод, образованный поверхностью Земли и ионосферой и могут помногу раз обогнуть земной шар. Правда, «долгожители» эти напоминают о своем существовании лишь хрипением в приемниках, похожим на «голоса» грозовых разрядов, а вот их более высокочастотные родственники заявляют о себе мощными и весьма опасными для аппаратуры «щелчками».

Казалось бы, длинноволновое излучение вообще должно быть безразлично военной электронике — такой ложный вывод подсказывает известная из курса электродинамики теорема взаимности: любое устройство с наибольшей эффективностью принимает волны того диапазона, в каком она их излучает. А принимает и излучает военная электроника в гораздо более высокочастотных, чем ЭМИ ЯВ диапазонах, что и понятно: при создании оружия всемерно «ужимают» габариты, а, чем меньше длина волны, тем меньше и размеры антенны.

Но воздействует-то ЭМИ ЯВ на электронику не через антенну. Если ракету длиной в 10 метров «накрывала» длинная волна с не поражающей воображение напряженностью электрического поля в 100 В/см, то на металлическом ракетном корпусе наводилась разность потенциалов в 100 тысяч вольт! Мощные импульсные токи через заземляющие связи «затекают» в схемы, да и сами точки заземления на корпусе оказываются под разными и очень существенно отличающимися потенциалами. А опасны такие перегрузки для полупроводниковых элементов: для того, чтобы «сжечь» высокочастотный диод достаточно токового импульса мизерной (в десятимиллионную долю Джоуля) энергии. ЭМИ занял почетное место могущественного поражающего фактора — иногда им выводилась из строя аппаратура за тысячи километров от ядерного взрыва — такое было не по силам ни ударной волне, ни световому импульсу.

Понятно, для достижения максимального эффекта, были оптимизированы и параметры вызывающих ЭМИ взрывов (в основном это — высота подрыва заряда данной мощности). Разрабатывались и меры защиты: аппаратура снабжалась дополнительными экранами, охранными разрядниками. Ни один образец боевой техники не принимался на вооружение, пока не была доказана испытаниями — натурными или на специально созданных имитаторах (рис. 3.33) — его стойкость к ЭМИ ЯВ — по крайней мере такой интенсивности, которая характерна для не слишком уж больших дистанций от взрыва.

Рис. 3.33. База ВВС США Кёртлэнд. Испытания стойкости электронного оборудования бомбардировщика Б-52 — ветерана стратегической авиации, вот уже полвека находящегося в строю. Этот уникальный самолет останется на вооружении и в 30-х годах XXI века. Поскольку длины волн ЭМИ ЯВ — согни метров, огромны и размеры установки, имитирующей электромагнитный импульс ядерного взрыва (для сравнения: длина самолета — 48 м, размах крыльев — 56 м). Ажурная конструкция, на которую натянуты провода, образующие антенну, сделана из дерева, чтобы не вносить искажений в распределение полей. Это — самое большое деревянное сооружение в мире

…Если нет или очень мало вокруг воздуха, то нет и главного поражающего фактора ядерного взрыва — ударной волны: ей просто не из чего образоваться. Именно так и обстоит дело на рубежах противоракетной обороны, когда необходимо перехватить боевой блок противника. Сделать это надо на большой высоте, чтобы даже в случае его подрыва не пострадали объекты, на которые он нацелен. Но отсутствие вокруг воздуха лишает противоракету возможности поразить цель ударной волной. Правда, при ядерном взрыве в безвоздушном пространстве возрастает преобразование его энергии в световой импульс, но помогает это мало, поскольку боевой блок рассчитан на преодоление теплового барьера при входе в атмосферу и снабжен эффективным обгорающим (абляционным) теплозащитным покрытием. Нейтроны же свободно «проскакивают» через такое покрытие, а проскочив — бьют в «сердце» боевого блока — сборку, содержащую делящееся вещество. Ядерный взрыв при этом невозможен — сборка-то пока докритична — но нейтроны порождают в плутонии много цепей деления, хоть и затухающих. Плутоний, который и при нормальных условиях из-за самопроизвольно протекающих ядерных реакций имеет температуру, ощутимо превышающую комнатную, при таком внутреннем подогреве плавится, деформируется и — прощай мечты о создании из него в нужный момент сверхкритической сборки!

В заряде, предназначенном для перехвата боевого блока, не чинят преград нейтронам: в нем есть ядерный запал и капсула с термоядерным топливом, но нет оболочки из «тяжелого урана», поскольку взрывной эффект — ненужное излишество. Такими двухфазными термоядерными зарядами оснащены американские противоракеты «Спринт» (рис. 3.34), охраняющие шахты межконтинентальных баллистических ракет. Конусная форма «Спринта» позволяет ему выдерживать огромные перегрузки, возникающие во время старта и последующем маневрировании.

Рис. 3.34. Ближний рубеж противоракетной обороны стартовых позиций американских МБР обеспечивают ракеты «Спринт», оснащенные двухфазной термоядерной боевой частью, основной поражающий фактор которой — импульсный нейтронный поток

Но и нейтроны при перехвате боевого блока и ЭМИ противоборствуют с бездушными машинами, а где же пресловутое варварство? Вполне может ядерное оружие представить и «фильм ужасов» извращенным любителям этого жанра. И изумляли непомерным слюноотделением газетенки, заливаясь в брехе об изуверских «нейтронных бомбах» — мародерском оружии, предназначенном якобы для уничтожения людей, но сохранения материальных ценностей для последующего разграбления.

Двухфазными термоядерными зарядами (по американской терминологии — «боеприпасами с повышенным выходом радиации») оснащались боевые части ракет «Лэнс» и 203-мм гаубичные снаряды.

Предметы, подвергшиеся воздействию значительных нейтронных потоков (основного поражающего фактора двухфазных боеприпасов) опасны для жизни, потому что нейтроны после взаимодействия с ядрами инициируют в них разнообразные реакции, являющиеся причиной вторичного (наведенного) излучения, которое испускается в течение длительного времени после того, как распадется последний из облучавших вещество нейтронов.

На самом деле, ампульные боеприпасы предназначались для поражения бронетехники, по численности которой Варшавский пакт превосходил НАТО в несколько раз. Выбор носителей и их досягаемость (десятки километров) указывали, что создавалось это оружие для решения оперативно-тактических задач.

Прочная конструкция танка достаточно стойка к воздействию ударной волны, поэтому после расчетов применения ядерного оружия различных классов против бронетехники, с учетом последствий заражения местности продуктами деления и разрушений от мощных ударных волн, основным поражающим фактором решили сделать нейтроны.

Рассчитывая остановить навал «брони», в штабах НАТО разработали концепцию «борьбы со вторыми эшелонами», стараясь отнести подальше рубеж применения нейтронного оружия по противнику. Основной задачей бронетанковых войск является развитие успеха на оперативную глубину, после того, как их бросят в брешь в обороне, «пробитую», например, ядерным ударом большой мощности. В этот момент применять радиационные боеприпасы уже поздновато: хотя 14-МэВные нейтроны — продукт термоядерных реакций — незначительно поглощаются броней, но, как уже знает читатель, радиационные поражения экипажей сказываются на их боеспособности не сразу. Поэтому радиационные удары планировались по выжидательным районам, где изготавливались к введению в прорыв основные массы бронетехники: за время марша к линии фронта на ее экипажах должны были проявиться последствия облучения.

В предназначенных для борьбы с танками двухфазных боеприпасах была предусмотрена замена ампул с существенно уменьшившимся количеством трития на «свежие», производимая в арсеналах в процессе хранения. Могли такие боеприпасы применяться и с «холостыми» ампулами — как однофазные ядерные снаряды килотонной мощности.

…Читатель наверняка заметил, что все описанные варианты характеризуются практически изотропным полем поражения: и ударная волна и гамма кванты и нейтроны летят во всех направлениях от взрыва.

…Но натурам утонченным претило такое неизящество: как это — дубиной — и хрясь, чтоб все — в разные стороны? Нет, сделайте нам красиво, как в синематографе: чтоб неуловимые выпады шпажкой — шир-шир-шир — и улеглись вокруг поверженные враги лепестками ромашки! Ну если нельзя пока шпажкой, то — хоть мечом, волшебным Эскалибуром[34]…

…Атомы могут находиться в различных энергетических состояниях. При переходе из возбужденного состояния в основное атом испускает квант света. Благодаря этому явлению мы видим пламя — и костра и факела ракетного двигателя. Кроме самопроизвольных переходов с одного энергетического уровня на другой, могут произойти и вынужденные, обусловленные действием на атом падающего на него излучения. Самопроизвольные переходы могут осуществляться только в одном направлении — с более высоких уровней на более низкие. Вынужденные переходы могут происходить как в одном, так и в другом направлении. В случае перехода на более высокий уровень атом поглощает падающее на него излучение. При вынужденном переходе с одного из возбужденных уровней на более низкий энергетический уровень происходит излучение атомом фотона, дополнительного к тому фотону, под действием которого произошел переход. Это дополнительное излучение называется вынужденным (или индуцированным).

Вынужденное излучение обладает весьма важными свойствами. По частоте, фазе и поляризации оно совпадает с таковыми излучения вызвавшего переход: вынужденное и внешнее излучения когерентны. Эта особенность вынужденного излучения лежит в основе действия усилителей и генераторов света, называемых лазерами.

Эйнштейн в 1917 году показал, что соотношение между вероятностями спонтанного и индуцированного излучения пропорционально длине волны. Выход лучистой энергии ядерного взрыва реализуется в основном в рентгеновской части электромагнитного спектра. Для таких коротких воли требуемая энергия накачки очень высока, но у ядерного взрыва ее много!

Рентгеновские лазеры — импульсные, с малой длительностью генерации. При огромной плотности энергии активная среда лазера может быть только плазмой, причем полностью ионизованной.

Когда плазма ядерного взрыва начинает охлаждаться, быстрее других частиц охлаждаются электроны. После достаточного понижения температуры электронов, начинается процесс рекомбинации. Для некоторых уровней при этом и реализуются индуцированные переходы.

Плотность электронов не должна быть слишком высокой, чтобы обеспечить условия инверсной населенности. Дело в том, что с увеличением энергии состояния населенность уровня — количество атомов в этом состоянии — уменьшается. Число переходов между двумя уровнями пропорционально населенности исходного уровня. В системе атомов, находящейся в термодинамическом равновесии, поглощение волны накачки может и преобладать над вынужденным излучением, так что волна накачки при прохождении через вещество ослабляется. Для усиления же нужно, чтобы в состоянии с большей энергией находилось большее число атомов, чем в состоянии с меньшей энергией. В этом случае говорят, что данная совокупность атомов имеет инверсную населенность. Такое возможно для атомов таких элементов, как железо, цинк, медь.

Если активная среда — пусть это будет стержень — представляет твердое тело, то за короткое время накачки ее форма практически не изменится. Образовавшаяся плазма расширяет со скоростью 50 км/с. Если начальный радиус стержня — доли миллиметра, то потребуется около 30 наносекунд, чтобы создались условия для возникновения индуцированного излучения, которое длится не более наносекунды. За это время диаметр расширяющегося стержня превысит миллиметр.

Для формирования, фокусировки, усиления рентгеновского излучения бесполезны зеркальная оптика и оптические резонаторы. Все определяется выбором формы активной среды с учетом того, что расходимость луча зависит от отношения поперечных размеров среды к продольным. Длина стержня определяется плотностью энергии воздействующего излучения, а значит — энерговыделением ядерного взрыва: необходимо, чтобы самый удаленный от заряда край стержня мог быть полностью ионизован (напомним, что после полной ионизации среда становится прозрачной для излучения). Для ядерного взрыва с энерговыделением около 30 килотонн, этим условиям удовлетворяют: диаметр стержня — около миллиметра и длина — около 10 м.

Хотели поначалу тем лазером, как шпажкой, одним махом поразить тучу целей: каждый из стержней наводить на свою цель, соорудив нечто вроде гигантского ежа (рис. 3.35), но потом, подсчитав, выбрали вариант поскромнее: образовали из них цилиндр, окружающий заряд, забыв о поражении многих целей одним взрывом. Но от взрыва с энерговыделением в 30 килотонн (2х1014 Дж), произведенного в 1981 г. в штате Невада жалкие 130 килоджоулей только и перепали острию той шпажки. Да размазывается и эта энергия с расстоянием: на каждые 10 м — на доли миллиметра увеличивается облучаемое пятно, так что и очень уж дальний выпад с той шпажкой пока что не сделаешь…

Рис. 3.35. Рентгеновский лазер с накачкой от ядерного взрыва. На верхнем рисунке — каждый из медных стержней наводится на свою цель. Нетрудно заметить, что любому из стержней достается лишь мизерная часть излучений, испускаемых ядерным взрывом. Когда стержни расположены по образующей, с ядерным зарядом, размещенным на оси (нижний рисунок), энергия ядерного взрыва используется рационально, но рентгеновское излучение сосредоточено только на одной цели. Кстати, даже и в этом случае пока удалось сформировать не слишком мощный (с энергией чуть более сотни джоулей) рентгеновский импульс. Активные элементы — медные стержни — очень длинные (10 м) и тонкие, поэтому на рисунках изображены не в масштабе

…И надсмехались по эту сторону идеологического фронта над жалкими потугами, разъясняли снисходительно: не может быть верных знаний там, где капитал простер свои грязные щупальца, потому как нет у них прочнейшего марксистско-ленинского, философского фундамента! И делились простой, как правда, пропорцией, озарившей полуночной зарницей мозг: «Если несколько килограммов взрывчатки в кумулятивном заряде пробивают метр брони, то 10 килотонн — они ж на 10 тысяч километров брызнут неумолимой струей! И можно, бабахнув где-то в шахте, что вырыли там, где не ступала нога человека, струей, прошедшей аж сквозь всю голубую планету, преобразовать в слякоть говномерзавца, покусившегося на то, что нам свято. И далее, ласково улыбнувшись и приложив ладошку к кепочному козыречку: «Верной, единственно верной дорогой идите, товарищи!».

И действительно: коль существуют вещества, в различной степени пропускающие мягкое рентгеновское излучение — основной носитель энергии ядерного взрыва — можно изменить изотропное распределение поля этого излучения, а значит, добиться, чтобы где-то плотность энергии была бы выше.

…Однажды автору на глаза попалась диссертация, посвященная строительству. Основная мысль автора состояла в том, что движение больших масс людей описывается уравнениям гидродинамики и это позволяет рассчитывать пропускные способности эскалаторов, проходов и прочего. Но этим же законам подчиняется и движение вещества при взрывах, причем результат будет справедлив для явления любого масштаба, поскольку во всех таких случаях течения вещества автомодельны (подобны) и их можно охарактеризовать относительными параметрами. Например, решая задачу о той же имплозии, можно текущие значения давления и радиуса задавать в виде отношений к соответствующим значениям в начале процесса и решение будет описывать как заряд радиусом в дециметр, так и в километр. Так что, если поверить автору той диссертации, и найти несколько десятков тысяч (а лучше — сотню тысяч) друзей, можно ставить изумительные по наглядности опыты, наблюдая за ними с крыши высотки. Надо только объяснить, куда одним надо бежать, толкая друг друга (это — обязательно), услышав вой сирены, возвещающей начало эксперимента, а другим — указать места, где им стоять.

Можно будет изучать даже перемешивание «вещества», при турбулентном течении, порекомендовав различным слоям «общества» надеть разноцветные хламиды. Такой эксперимент будет первым явлением миру новой разновидности метода аналогий, поскольку автору книги такая идея в голову хоть и пришла, но за помощью в ее реализации к начальству он не обратился, опасаясь ответного обильного слюноизвержения, а возможно даже — укуса в припадке неконтролируемой истерики…

Полагаю все же, что большинство читателей этой книги — не звезды шоу-бизнеса, вялое беканье которых моментально соберет требуемое количество готовых на все поклонников. Опять же, если бы читатель располагал хотя бы несколькими граммами ВВ (желательно — инициирующего), проинструктировать его об организации опыта можно было «на счет раз», как говорят пролетарии умственного и физического труда. Но вместо этого приходится посоветовать перечитать то, что в предшествующей главе написано об органах.

Поэтому внимательно рассмотрим снимок, (рис. 3.36), на котором запечатлена ударная волна, «выгоняемая» из ствола движущейся в нем пулей.

Рис. 3.36. Ударная волна, сформированная воздухом, вытесняемым движущейся в стволе пулей

Пуля — идеальный поршень, она гонит воздух перед собой только вперед. Если бы мы нашли способ учинить подобное при ядерном взрыве — заставить двигаться всю нагретую радиационной диффузией плазму только в одном направлении — то немедля возник бы рядом некто неброский и сформулировал убедительно, подобно Саиду из «Белого солнца пустыни»: «Никому не говори! Не надо!» И то верно: так и шныряют вокруг агенты империалистических разведок, переодетые в эмиссаров неправительственных организаций, метают там и сям ложные каменюки — начиненных электроникой подколодных слухачей.

Но не мы дожили пока до такого невиданного счастья, чтоб все — и в одну сторону. Ну, хоть полюбуемся, как бы это выглядело.

Пуля вытесняет из ствола воздух только в одном направлении, но он нагрет, давление в нем выше, чем в воздухе окружающем, и, как имеют обыкновение делать все газы, «ствольный» воздух по выходе «на волю» начинает перетекать в области с более низким, чем в нем, давлением. Из-за растекания (это — не что иное, как все та же «разгрузка»), на теневом снимке видно некое подобие усеченного конуса с выпуклым дном; он состоит из турбулентного газа: высота его пропорциональна поступательной скорости газа, а основание — скорости его растекания в радиальных направлениях. А вот форма ударной волны, сформированной газовым потоком… даже на небольшом расстоянии от ствола весьма напоминает сферическую. Диаметр отверстия, из которого истекает воздух — характерный размер источника возмущения — можно оценить: это размер линии пересечения газового конуса с дульным срезом ствола. Сколько характерных размеров источника возмущения уложится на расстоянии, пройдя которое волна уже мало отличается от сферической? Десяток? Меньше сотни — заведомо!

Ну, а теперь вернемся к рис. 3.28 и прикинем, каков характерный размер боевого блока. Пусть — метр (на самом деле — меньше: всякие там головные зазоры — не в счет). Значит, на выигрыш в плотности энергии ударной волны можно рассчитывать на дистанциях менее сотни метров от подорванного боевого блока. Но в пределах этого радиуса такой боевой блок и без всякой кумуляции гарантированно уничтожит шахту, в которой базируется межконтинентальная баллистическая ракета противника, а много ли существует более стойких к ударной волне целей? На еще больших расстояниях от взрыва источник возмущения будет и вовсе ничтожной, незаметной точкой, «растаскивание» энергии сведет на нет начальную анизотропию поля поражения, сделав невозможной кумуляцию.

Напротив, концентрация энергии в обычной взрывчатке гораздо ближе к значениям, требуемым для поражения целей. Поэтому-то и ее кумуляция эффективна: все происходит на расстояниях, сравнимых с размерами заряда. Усиливает эффект и металлическая облицовка, а вот для ядерной кумуляции она — не помощник: вблизи заряда металл превратится в плазму, а, рекомбинировав — в тот же газ (пар), хотя поначалу и плотный.

…Так что не прославилось ядерное оружие, воплотившись в тучи боеприпасов направленного поражения, не стяжало лавры «снарядов с выемками». Но и не полетели туда-сюда ядерные заряды после Хиросимы и Нагасаки. А потому — стремно стало высокопоставленным подпирать такими аргументами свою заботу о «государственных интересах»…

4. «…ГЛАЗИК ВЫКОЛЮ»!

Из частушки к кинофильму по роману Н. Булгакова «Собачье сердце»

…Говорят, ничего не боятся только пьяные да сумасшедшие. Знавала новейшая история и президента, часто пребывавшего в первом из упомянутых состояний и министра обороны, сиганувшего из окна с «поехавшей крыши». Но не была нажата кнопочка — может, мелковата оказалась для трясущегося пальца, а может, даже и плотно задрапированное сознание противилось, чтобы впечатления от земной жизни завершились ощущениями крепкой встряски от близкого взрыва заглубленного ядерного заряда и легких покалываний по всему телу — вялой и последней реакции организма на очень большую дозу проникающей радиации.

Но грохотать-то вокруг продолжало и без ядерного оружия, а обходились без него потому, что начала постепенно сбываться мечта о волшебной шпаге. Не жалкую сотню ядерно-рентгеновских килоджоулей несла волшебница на острие, а в тысячи раз больше — в обычной взрывчатке, и входила она с таким подарком прямо в дверь того же бункера (рис. 4.1). В море образцов высокоточных боеприпасов можно купаться (рис. 4.2), но я помню об обещании читателю не перегружать книгу перечислением типов и характеристик.