Взрыв как интимный процесс

Исполнилось сто лет со дня рождения самого незаметного и самого важного человека в советском атомном проекте

Один из лучших знатоков советского атомного проекта американский историк науки Дэвид Холловэй признался как-то, что имя Юлий Харитон услышал впервые в 1982 году от Петра Леонидовича Капицы. Причем Капица сразу же оговорился, что поговорить с Харитоном американцу вряд ли удастся. В 1987 году Холловэй беседовал с только что вернувшимся в Москву из горьковской ссылки Андреем Сахаровым и спросил его о Харитоне. Сахаров практически повторил рекомендацию Капицы: искать встречи с ним не стоит - настолько он поглощен работой.

Незасвеченность Харитона по сравнению с другими крупными фигурами советского атомного проекта действительно удивляет. Курчатов поражал воображение западных интеллектуалов перспективами термоядерных исследований на вполне открытых международных конференциях; Зельдович публиковался настолько часто, что на Западе долгое время считали - это псевдоним, за которым скрывается коллектив первоклассных ученых; Сахаров довольно быстро получил мировую известность и как отец советской водородной бомбы и как "самый главный диссидент". Имя же Харитона мало что говорило даже молодым физикам, отправлявшимся на работу в Арзамас-16 (ныне Саров). Между тем, по словам того же Сахарова, именно Харитон был "Оппенгеймером советского проекта".

В судьбах Оппенгеймера и Харитона на первый взгляд много общего. Оба родились в 1904 году в семьях, принадлежавших, по словам Холловэя, "к образованной еврейской элите" (от себя заметим - с сильным гуманитарным акцентом). Оба в 1926 году работали в знаменитой Кавендишской лаборатории в Кембридже. И главное, оба стали руководителями первых ядерно-оружейных центров своих стран - США и СССР. Правда, Оппенгеймер стал мировой звездой после бомбардировок Хиросимы и Нагасаки и вскоре порвал (не без скандала) с секретной работой, а никому не известный Харитон вплоть до начала 90-х продолжал руководить главным атомным центром своей страны.

Почему начинавший делать блестящую научную карьеру Харитон ушел в "атомную тень" и посвятил оставшуюся жизнь не прорывам в большой науке, как Зельдович, и не политической или общественной деятельности, как Курчатов или Сахаров, - вопрос отнюдь не праздный. Не беремся ответить на него исчерпывающе, но если внимательно проследить за биографией Юлия Харитона, возникает стойкое ощущение - Харитон как будто заранее предчувствовал, каких знаний и опыта потребует атомный проект (речь идет прежде всего о физике и химии взрыва и других быстропротекающих процессов) и довольно рано понял, что для успешной его реализации в нужный момент необходимо отказаться от больших научных амбиций и заняться эмпирической кухней, конструированием опытных образцов и технологическим менеджментом. В середине 90-х Харитон огорошил американскую телеаудиторию таким заявлением: "Надо признаться, что атомной бомбой я начал заниматься с середины двадцатых годов и с тех пор не изменял этому направлению".

Физика взрыва

В 1920 году сын политического журналиста с кадетским уклоном и драматической актрисы Юлий Харитон поступил на электромеханический факультет Петербургского технологического института, с тем чтобы получить престижную и казавшуюся тогда перспективной профессию электротехника. Но уже через полгода под влиянием читавшего в институте курс лекций по физике Абрама Иоффе он переводится на физико-технический факультет и почти сразу начинает работать в лаборатории будущего нобелевского лауреата Николая Семенова, ученика и заместителя Иоффе в только что созданном Физико-техническом институте.

Первой самостоятельной работой Харитона стало определение критической температуры конденсации металлических паров, потом было совместное с Семеновым исследование взаимодействия молекул с поверхностью твердых тел - исследований, которые через четверть века легли в основу одной из ключевых технологий атомной бомбы.

В 1924 году двадцатилетний Юлий Харитон фактически дал старт новому научному направлению, экспериментально показав существование разветвленных цепных химических реакций. Измеряя интенсивность свечения фосфора при окислении, он заметил, что даже при самых малых изменениях условий проведения опыта (концентрации реагентов, температуры, примесей и даже размера сосуда) реакция ускорялась скачкообразно.

Харитон довольно рано понял - для успешной реализации атомного проекта в определенный момент нужно отказаться от своих научных амбиций и заняться эмпирической кухней, конструированием опытных образцов, технологическим менеджментом

Механизм цепных реакций в 1926 году описал и научный руководитель Харитона Николай Семенов, через тридцать лет получивший за эти исследования Нобелевскую премию по химии. На основе работ Семенова были созданы теории цепного и теплового взрывов - химических аналогов того, что происходит в атомной и водородной бомбах.

По инициативе Иоффе в течение двух лет советское государство оплачивало Юлию Харитону стажировку в знаменитой Кавендишской лаборатории Эрнеста Резерфорда - тот принял молодого советского ученого по рекомендациям Петра Капицы и Николая Семенова. Здесь, проводя опыты по исследованию альфа-частиц, Харитон вплотную знакомится с теоретическими и практическими наработками в области ядерной физики.

Вернувшись в СССР в 1928 году, Харитон, по воспоминаниям Якова Зельдовича, "сознательно и целеустремленно выбирает новое научное направление" - он организует лабораторию взрывчатых веществ в Институте химической физики. В этой лаборатории и сложилась общепризнанная школа физики взрыва.

До Харитона, по словам Зельдовича, "практически не затронутым оставался вопрос о самом интимном моменте химического превращения холодного взрывчатого вещества в горячие продукты взрыва". Затронув "самое интимное", Юлий Харитон сформулировал один из основополагающих принципов устройства будущей атомной бомбы: время разлета системы под действием взрыва должно превышать время протекания цепной (тогда еще химической) реакции. Практически Харитон предложил рассматривать взрыв не как мгновенный скачок системы из начального в конечное состояние, а как процесс.

Эта теория сразу вошла в моду, так как наконец-то дала объяснение причине чудовищного и загадочного взрыва, произошедшего в 1921 году на одном из немецких складов - на воздух взлетело сразу несколько тысяч тонн аммиачной селитры. Харитон посчитал, что в огромной массе материала, до того казавшегося инертным, время разлета сжатого вещества превысило время реакции. Принцип Харитона пригодился и при создании сверхмощных отечественных авиабомб и боезарядов для артиллерии, включая "Катюши".

Интерес Харитона к физике взрыва спровоцировал в итоге создание ноу-хау, которое обеспечило преимущество СССР (до сих пор еще сохраняющееся и у России) в технологии центрифужного деления изотопов. Сейчас она используется в первую очередь для обогащения урана. Но в 30-х годах прошлого столетия взрывникам нужен был азот. Юлий Харитон предложил разделять азот и кислород - основные составляющие обычного воздуха - на центрифугах по атомному весу. Через полтора десятилетия оказалось, что центрифужный способ разделения разных по атомному весу веществ, который теоретически обосновал Харитон, - самый дешевый и эффективный метод для разделения газообразных изотопов урана при его обогащении.

Слоеная Лидочка

В 1939-1940 годах выходят три работы Юлия Харитона и Якова Зельдовича. Работы эти стали классикой - в них определены условия протекания ядерной цепной реакции, описана роль замедлителя и дан расчет критической массы. Хотя из-за неточностей в знаниях различных физических показателей при расчете этой массы исследователи ошиблись чуть ли не в десять раз, стало понятно, что создание атомной бомбы принципиально возможно. По многим свидетельствам, уже тогда Юлий Харитон и Николай Семенов писали Сталину через Наркомат химпрома о возможности создания нового типа оружия, но советские чиновники от науки сочли тогда эту идею очередным чудачеством ученых.

Сталин поддержал атомный проект только в 1943 году, на четыре года позже Рузвельта (ровно на столько же позже американской была взорвана наша бомба), когда данные разведки уже не оставляли сомнений, что в США вот-вот сделают новое оружие.

Игорь Курчатов, возглавивший советский атомный проект, сразу же привлекает Харитона к разработке атомного оружия и зачисляет в состав секретной лаборатории N2 АН СССР. После оккупации Германии, буквально по следам только что прошедших боев, начинает работать группа ученых, выясняющая, насколько продвинулись немцы в исследованиях по ракетной технике и ядерной бомбе. Юлий Харитон, прекрасно знавший немецкий язык, вместе с Исааком Кикоиным быстро находят наработанный немецкими физиками-атомщиками ядерный материал. Более ста тонн окиси урана, вывезенные из Германии, ровно на год ускорили, по признанию Курчатова, пуск советского промышленного реактора для наработки плутония.

Форсированное развитие советского атомного проекта началось уже после Хиросимы, когда американская ядерная угроза стала реальностью. Теперь сроки поджимали, и Сталин решил не жалеть средств, как он сказал Игорю Курчатову - работы должны вестись с русским размахом. К этому времени Харитон, уже главный конструктор КБ-11, подготовил "Тактико-техническое задание на атомную бомбу". Из двух вариантов за основной - для верности - приняли американскую схему, в которой плутоний приводился в надкритическое состояние сжатием "сходящейся детонационной волны во взрывчатом веществе". Тогда же начинается и история легендарного атомграда Арзамас-16 (ученые шутя называли его Лос-Арзамас по аналогии с американским Лос-Аламосом). Место для русского Лос-Аламоса Юлий Харитон нашел на стыке Горьковской области и Мордовии, на территории ставшего ненужным после войны снарядного завода.

Работа над атомной бомбой имела не только военно-политическое, но и чисто научное значение. Советские физики получили отличную экспериментальную возможность исследовать вещество при сверхвысоких температурах и давлениях.

Фундаментальные идеи выдающихся физиков Харитон воплощает в конкретных технологиях и при создании водородной бомбы. Рассчитывать ее параметры Яков Зельдович начал еще в 1946 году в Институте химической физики; двумя годами позже за супербомбу взялись уже основательно - была подключена группа под руководством Игоря Тамма, в которую входили Андрей Сахаров, Виталий Гинзбург, Семен Беленький, Лев Ландау. Этот научный союз просто фонтанировал идеями. Сахаров предложил хитроумную конструкцию бомбы-слойки, где термоядерное горючее - дейтерий - послойно чередовалось с ураном, а обжатие производилось обычными взрывчатыми веществами, как и в первых атомных бомбах. Гинзбургу пришла остроумная мысль - вовсе обойтись без изотопов водорода, требующих или чудовищных температур для поджига (как у дейтерия), или огромных затрат на производство (как у трития), а использовать дейтерид лития (так называемую "лидочку"). Это соединение лития-6 и дейтерия при бомбардировке быстрыми нейтронами, выделяемыми при реакции деления ядер урана, образует тритий, для запала которого требуются энергии, в десятки раз меньшие, чем для дейтерия.

Первого ноября 1952 года американский термоядерный заряд "Майк" мощностью 10 мегатонн был взорван на атолле Эниветок в Тихом океане. В "Майке" использовался жидкий дейтерий, для производства которого требовался целый криозавод, так что военным боезарядом это 60-тонное устройство, занимавшее десятки кубометров пространства, назвать было нельзя. На следующий год в СССР был испытан 400-килотонный заряд РДС-6с (в устройстве были объединены идеи сахаровской "слойки" и гинзбурговской "лидочки"). Он уже с полным правом мог считаться бомбой - к месту испытания семитонное устройство в корпусе авиабомбы было доставлено бомбардировщиком ТУ-16. Виктор Михайлов, научный руководитель Российского федерального ядерного центра ВНИИ экспериментальной физики (так теперь называется бывшее КБ-11) считает научно-технический опыт и знания Харитона "главными факторами при создании и успешном испытании РДС-6с".

Очень красивая дисциплина

В изделиях следующих поколений обжатие термоядерного горючего производилось уже не за счет обычных взрывчатых веществ - запалом для термоядерных реакций стала служить обычная атомная бомба. Главными тенденциями стали миниатюризация зарядов, увеличение их удельной мощности и беспрецедентное повышение их надежности.

Юлий Харитон руководил разработкой и испытанием всех последующих поколений ядерных и термоядерных зарядов: за ним оставался выбор из многих предложений физиков-теоретиков типа заряда для разработки и конструктивно-компоновочных схем новых изделий. Он курировал весь цикл создания: от физики работы заряда, математических расчетов и газодинамической отработки до освоения новых технологий изготовления.

То, чем занимался Харитон после постановки на поток водородной бомбы, уже сложно было назвать высокой физикой. В середине 60-х Арзамас-16 покинул сначала Зельдович, который увлекся астрофизикой, а вскоре и Сахаров. Как говорили коллеги-современники, "из трех бомбовых китов у нас теперь остался один". Даже лазер с ядерной накачкой и лазерный термояд (подрыв дейтериево-тритиевой мишени лазерными лучами), который стал популярным направлением в 70-е и которым серьезно увлекся Харитон, скорее, стоит записать по ведомству трудноосуществимых технологий, а не фундаментальных проблем физики.

Харитон упорно продолжал заниматься не "красивой наукой", а созданием надежных и эффективных бомб. Как-то молодые физики-ядерщики, грезившие о кварках, приехали по распределению в Арзамас-16, где их заставили изучать газодинамику и бесконечно мерить параметры той или иной детонации. Разочарованные молодые ученые попросились на прием к Харитону и стали объяснять ему, что призвание их - отнюдь не в пристальном слежении за траекториями разлета осколков. Харитон обещал похлопотать о переводе их в другое место, но предложил сначала довести до конца начатые исследования, добавив: "Газодинамика и физика взрыва все-таки очень красивые дисциплины". После завершения серии экспериментов любители тайн материи уже сами просили Харитона оставить их на объекте.

Юлий Харитон умер в декабре 1996 года. Тогда, кроме представителей Минатома, на похоронах не было ни одного сколь-нибудь крупного правительственного чиновника. Столетний юбилей ученого прошел куда с большим размахом. Особенно отличилась Госдума, распорядившаяся выделить деньги на памятник Харитону, установить несколько мемориальных досок и назвать его именем улицы в обеих столицах и в Сарове. Харитону бы это не понравилось - он был абсолютно уверен в том, что таинством взрыва лучше заниматься в тени.