Величайшие рукотворные чудеса

В начале 1942 г. под руководством Ферми в помещении теннисного корта под западными трибунами Чикагского стадиона началось строительство первого в истории ядерного реактора. Управлять цепной реакцией исследователи предполагали с помощью стержней, изготовленных из таких веществ, как бор и кадмий, которые сильно поглощают нейтроны.

Кроме того, для замедления скорости разлетающихся нейтронов были использованы графитовые кирпичи, из которых физики возвели колонны высотой в 3 м и шириной в 1,2 м. Между ними были установлены прямоугольные блоки с окисью урана. На всю конструкцию пошло около 46 т окиси урана и 385 т графита.

2 декабря 1942 г. Ферми приказал выдвинуть все контрольные стержни, и эксперимент начался. Нейтронные счетчики стали щелкать все громче и громче – это говорило о том, что в реакторе идет цепная реакция. Когда она стала грозить взрывом, Ферми дал знак, и опущенные стержни прекратили процесс. Так впервые человек освободил энергию атомного ядра и доказал, что может контролировать ее по своей воле. Теперь уже не было сомнения, что ядерное оружие – реальность. Реактор и прочее оборудование демонтировали, и вся компания переехала из Чикаго в городок Ок-Ридж в долине реки Теннеси, население которого за несколько месяцев выросло до 79 тыс. человек. Здесь в короткий срок был построен первый в истории завод по производству обогащенного урана. Тут же в 1943 г. был пущен промышленный реактор, вырабатывавший плутоний.

Израсходовав в общей сложности около 2 млрд долларов, ученые США получили к 1944 г. все необходимое для создания первой атомной бомбы. Она была сконструирована и изготовлена к лету 1945 г. Ей дали имя «Тринити» и повезли для испытаний на полигон.

Бомбу поместили в центре пустыни на вершине стальной 30-метровой башни. Вокруг нее на разном расстоянии размещалась регистрирующая аппаратура. В 9 км находился наблюдательный пункт.

И вот 16 июня 1945 г. на атомном полигоне в пустыне Аламо-гордо (штат Нью-Мексико) был произведен первый на Земле атомный взрыв. По описанию очевидцев, было такое ощущение, будто множество солнц соединилось в одно. Затем над равниной образовалось облако пыли и пепла. Силу взрыва оценили в 20 000 т тротила!

Следующим шагом должно было стать боевое применение бомбы против Японии. Для этого были изготовлены еще две бомбы, несколько разнившиеся по конструкции. Первая бомба – «Малыш» – представляла собой крупногабаритную авиационную бомбу с атомным зарядом из сильно обогащенного урана-235. Длина ее была около 3 м, вес – 4,1 т. Вторая бомба – «Толстяк» – с зарядом плутония-239 имела яйцеобразную форму с крупногабаритным стабилизатором. Длина ее составляла 3,2 м, вес – 4,5 т.

6 августа бомбардировщик Б-29 «Энола Гэй» сбросил «Малыша» на японский город Хиросиму. Бомба опускалась на парашюте и взорвалась на высоте 600 м от земли.

В центре города, в радиусе 2 км, не осталось ни одного целого здания. Через несколько минут после взрыва над Хиросимой прошел черный радиоактивный дождь – превращенная в пар влага сконденсировалась в высоких слоях атмосферы и выпала на землю в виде крупных капель, смешанных с радиоактивной пылью. После дождя на город обрушился порыв ветра. Он раздул гигантский пожар, в котором сгорело все, что только могло гореть. Из 76 тыс. городских зданий полностью разрушилось и сгорело 55 тыс.

В воздухе стоял удушающий смрад от горелого человеческого мяса. Несчастные, находившиеся от эпицентра на расстоянии до 800 м, за доли секунды буквально испарились. Десятки тысяч людей были поражены лучевой болезнью в крайне тяжелой форме. Уже через несколько часов у них началась сильнейшая рвота, подскочила температура до 40 градусов, появились одышка и кровотечения. Затем на коже появились страшные язвы. Через пару дней после этого большинство облученных скончались в ужасных мучениях. Всего от взрыва и лучевой болезни погибло около 240 тыс. человек. Еще около 160 000 получили лучевую болезнь в более легкой форме – то есть их мучительная смерть оказалась отсроченной на несколько месяцев или лет.

Известие о катастрофе быстро распространилось по стране, вся Япония была парализована страхом. Он еще более увеличился после того, как 9 августа самолет «Бокс Кар» сбросил вторую бомбу на Нагасаки.

Не смея противостоять новому оружию, японское правительство капитулировало.

Эта же сила приостановила и наступательный порыв И. В. Сталина. Он понял, что без своей атомной бомбы воевать с Западом бессмысленно. И все силы разведки и науки были брошены на то, чтобы разузнать секрет американской атомной бомбы и сделать такую же. Это удалось сделать довольно скоро, поскольку в группе исследователей, участвовавших в Манхэттенском проекте, нашлись люди, сочувствующие коммунистам. Одним из них, например, был немецкий физик Клаус Фукс, который передал советской разведке множество документов, касавшихся атомного проекта. Эти данные плюс собственные усилия видных советских специалистов – И. Курчатова, А. Сахарова, Ю. Харитона и других – привели к тому, что 29 августа 1949 сода, в семь часов утра, Курчатов подписал приказ о проведении взрыва первой советской атомной бомбы.

Так началась гонка атомных вооружений. И на сегодняшний день в мире насчитывается уже около десятка государств, обладающих своими собственными запасами ядерного оружия.

Атомная электростанция в Обнинске

Первая в мире атомная электростанция была построена в СССР через десять лет после бомбардировки Хиросимы. В этой работе принимали участие практически те же специалисты, что и в создании советской атомной бомбы…

В 1943 г. И. Курчатов создал в Москве исследовательский центр по разработке ядерного оружия. Поначалу он носил название Лаборатории № 2, а позже был преобразован в Институт атомной энергии. Здесь и в некоторых других лабораториях в кратчайшие сроки были повторены все исследования американских ученых, осуществлена цепная реакция на опытном ядерном ураново-графитовом реакторе Ф1.

Все работы по созданию реактора были проведены НИИ Химмаш, которым руководил Н. Доллежаль. Принцип действия и устройство реактора Доллежалю были в общих чертах ясны: в металлический корпус помещались графитовые блоки с каналами для урановых блоков и регулирующих стержней – поглотителей нейтронов.

Общая масса урана должна была достигать критической, при которой начиналась поддерживаемая цепная реакция деления атомов урана. При этом выяснилось, что в среднем на каждую 1000 возникших нейтронов несколько штук рождались не мгновенно, в момент деления, а чуть позднее и вылетали уже из осколков. Существование этих так называемых запаздывающих нейтронов оказалось решающим для возможности осуществления управляемой цепной реакции.

Хотя общее количество запаздывающих нейтронов составляет всего 0,75 %, именно они существенно (примерно в 150 раз) замедляют скорость нарастания нейтронного потока и тем самым облегчают задачу регулирования мощности реактора. За это время, манипулируя поглощающими нейтроны стержнями, можно вмешаться в ход реакции, замедлить ее или ускорить. Кроме того, как выяснилось, поток нейтронов в значительной степени разогревал всю массу реактора – так что не случайно его еще иногда называют «атомным котлом».

Эти принципы и послужили основой для создания первого реактора для атомной электростанции (АЭС).

В 1950 г. технический совет из нескольких предложенных вариантов выбрал реактор, разработанный НИИ Химмаш. Строить первую АЭС решено было в Обнинске, благо что здесь уже имелся вполне работоспособный турбогенератор мощностью 5000 кВт. Оставалось лишь обеспечить его паром из воды, нагретой «атомным котлом».

Непосредственно строительством АЭС руководила Обнинская физико-энергетическая лаборатория, основанная в 1947 г. При строительстве за основу была взята конструкция промышленного реактора. Только вместо урановых стержней предусматривались урановые тепловыводящие элементы – твэлы. Разница между ними заключалась в том, что стержень вода обтекала снаружи, твэл же представлял собой двустенную трубку. Между стенками располагался обогащенный уран, а по внутреннему каналу протекала вода.

Чтобы она не вскипела и не превратилась в пар тут же в твэлах – а это могло вызвать ненормальную работу реактора, – вода должна была находиться под давлением в 100 атмосфер. Из коллектора горячая радиоактивная вода текла по трубам в теплообменник-парогенератор, после чего, пройдя через циркулярный насос, возвращалась в коллектор холодной воды. Этот ток назывался первым контуром. Теплоноситель (вода) циркулировал в нем по замкнутому кругу, не проникая наружу. Во втором контуре вода выступала в роли рабочего тела. Здесь она была нерадиоактивна и безопасна для окружающих. Нагревшись в теплообменнике до 190 градусов и превратившись в пар с давлением 12 атм., она подводилась к турбине, где и производила свою полезную работу. Покинувший турбину пар должен был конденсироваться и снова направляться в парогенератор. КПД всей энергетической установки составлял 17 %.

Оставалось лишь решить технические сложности проекта. В частности, В. Малых была предложена наиболее удобная в эксплуатации конструкция твэлов. Ураново-молибденовый порошок спрессовали с тонко измельченным магнием – этот металл должен был создать эффективный тепловой контакт урано-молибденового сплава со стенкой твэла.

На АЭС также была тщательно продумана система управления протекающими в реакторе процессами, созданы устройства

для автоматического и ручного дистанционного управления регулирующими стержнями, для аварийной остановки реактора, приспособления для замены твэлов. И вот 27 июня 1954 г. первая в мире АЭС дала промышленный ток. В настоящее время она уже не работает, служит своеобразным музеем. Но опыт, полученный при ее сооружении, был затем использован при сооружении других, более мощных и совершенных атомных энергоблоков. Атомные электростанции ныне работают не только в нашей стране, но и в США, Франции, Японии и многих других странах.

Атомные подводные лодки

Еще Жюль Верн описал затаенную мечту подводников всего мира – создать подводный корабль, который бы мог годами бороздить океаны Земли, не заходя в порт. Ныне эта мечта исполнена. Современные атомные субмарины способны совершить путешествие вокруг света, даже не всплывая. На такой подвиг оказался не способен даже капитан Немо. А вот наши подводники наперегонки в американскими, постарались совершить такое чудо. Да, не удивляйтесь, в мире долгое время соперничали, по существу, два подводных флота – советский и американский. Остальные можно было не брать в расчет – и подлодок мало, и не так они были совершенны. Зато эти два соперника все время старались утереть друг другу носы в упорном, хотя и заочном соревновании. Так уж повелось в этом, прямо сказать, не лучшем из миров – подводники редко воочию видят своего противника, разве что слышат…

Услышали, например, наши, что американцы в 1955 г. спустили на воду «Наутилус» – первую подводную лодку с атомным реактором, тотчас и себе захотели сделать такую же. Оснастили американцы свой подводный флот баллистическими ракетами типа «Поларис», и советские подлодки получили подобные же…

Ядерные реакторы для советских атомных подлодок создавались под руководством академика Н. А. Доллежаля. Того самого, что был конструктором реактора для первой в мире атомной электростанции, заработавшей в 1954 г. в Обнинске. А вывел первую советскую атомную подлодку в море капитан Л. Г. Осипенко, ставший впоследствии контр-адмиралом. Было это в начале 60-х гг.

В 1962 г. ТАСС опубликовал короткое сообщение: советская атомная подводная лодка «Ленинский комсомол» под командованием Л. М. Жильцова, пройдя значительное расстояние под вечным паковым льдом, достигла Северного полюса.

И, наконец, высшее достижение того времени: в 1966 г. отряд советских атомных подводных лодок под командованием контр-адмирала А. И. Сорокина совершил кругосветное плавание, так ни разу не всплыв во время выполнения своего сверхдальнего маршрута.

Впрочем, если быть до конца откровенным, особо занимательным такое путешествие не назовешь. Вспомним, какими красотами любовались герои Жюля Верна во время своего кругосветного путешествия… «Внезапно салон опять осветился. Свет проникал в него с обеих сторон через огромные овальные стекла в стенках. Водные глубины были залиты электрическим светом. Хрустальные стекла отделяли нас от океана, – пишет профессор Аронакс, от лица которого ведет повествование автор. – В первый момент я содрогнулся от мысли, что эта хрупкая преграда может разбиться; но массивная медная рама сообщала стеклам прочность почти несокрушимую. Морские глубины были великолепно освещены в радиусе целой мили от “Наутилуса”. Дивное зрелище!»

А когда героям романа надоедало просто созерцать окружающее пространство, они всегда могли отправиться на подводную прогулку.

Совершенно по-иному описывает кругосветное путешествие, проведенное чуть больше четверти века назад, один из его участников, капитан первого ранга в отставке Г. Н. Савичев: «Плавание на атомной подводной лодке… Его, пожалуй, можно сравнить с пребыванием в наглухо (без окон, без дверей) закупоренной многокомнатной квартире. Движения не ощущалось. Что там наверху – день ли, ночь? Вот почему при переходе из одного часового пояса в другой стрелки на часах мы не переводили. Жили по московскому времени. Качка, столь частая на поверхности океана, полностью отсутствовала. Лодка как бы стояла на прочном бетонном основании. А жаль. Даже такой раздражитель, как качка, который моряки нередко проклинают на надводных кораблях, здесь в какой-то мере мог разнообразить наши будни. Редкие выглядывания на поверхность в перископ были настоящим праздником для того, кто допускался к окуляру…»

Одним из редких «развлечений» для команды стало появление встречных кораблей. Всякий раз, когда гидироакустик докладывал о приближении встречной подлодки, командир корабля В. Т. Виноградов внимательно следил за ее действиями, стараясь предугадать маневр. И, «видя» друг друга только по приборам, подлодки благополучно расходились.

«Видеть» с помощью слуха – так повелось, пожалуй, еще со времен Первой мировой войны. Вопреки мнению Жюля Верна, в воде зрение зачастую бесполезно: темно, да и вода бывает грязной, непрозрачной. Поэтому подводники больше надеются на слух, поскольку звуки в воде распространяются куда лучше, чем свет.

Разобравшись, как ориентируются исконные жители океана – киты и дельфины, – специалисты стали оснащать субмарины акустическими станциями – устройствами, тысячекратно обостряющими слух человека. И сегодня опытный акустик прекрасно ориентируется в шумах океана за сотни, даже тысячи метров в округе. Он словно бы видит косяк рыбы, другую подлодку, надводный корабль… По характеру шума опытный специалист не только определяет тип корабля, направление и расстояние до него, но даже может опознать некоторые технические неисправности. «У этого сторожевика, похоже, одна из лопастей винта погнута…»

Однако не надо думать, что благодаря таким возможностям подводники так уж легко получают преимущество при атаке. Гидропеленгаторными станциями оборудованы также и надводные противолодочные корабли – охотники за субмаринами. Кроме того, подлодка может быть обнаружена с воздуха – с самолета, с вертолета или даже с борта искусственного спутника Земли. И в самом подводном флоте относительно недавно появились «предатели» – особый класс атакующих подлодок, главная задача которых опять-таки выслеживание и атака подлодок противника.

«Засекают» лодку и визуально (на небольшой глубине субмарина отчетливо видна с воздуха), и по изменению магнитного поля, и по издаваемому ею шуму винтов, и по работе гидролокаторов. Чтобы не напороться при движении на «молчащие» объекты – скажем, подводные скалы, подлодка время от времени ощупывает пространство вокруг себя направленным пучком ультразвуковых волн. Словом, ультразвуковой сонар на подлодке выполняет те же обязанности, что и обычный радар, скажем, на самолете. Часть посланных импульсов, достигнув препятствия, отражается и воспринимается приемной антенной лодки. И штурман с акустиком по характеру отраженного импульса, привлекая к анализу компьютеры, могут определить, что за препятствие впереди, каково расстояние до него.

Однако работа оборудования выдает, демаскирует и саму лодку. Вот и выбирай: будешь сидеть тихо – мало что услышишь и ничего не сможешь сделать; начнешь действовать – тут же будешь обнаружен охотниками за подводными лодками.

Хитростей у подводников на сегодняшний день припасено немало. Субмарина может уйти в акустическую тень – нырнуть так глубоко, что над нею окажутся слои воды, обладающие особыми свойствами; они не пропускают, а отражают акустические волны в ту же сторону, откуда они пришли. Если поблизости таких слоев нет, глубина океана невелика, можно использовать другую хитрость – спрятаться, например, под днище надводного корабля и уйти от охотников, прикрываясь шумом его винтов. Или, наконец, выпустить специальную торпеду-имитатор, которая шумит при движении почти в точности как сама лодка. И пока акустик на «охотнике» будет разбираться, в какую сторону надо вести преследование, – подлодка будет уже далеко.

Но почему все так усиленно охотятся за подлодками? На сегодняшний день именно они – главная ударная сила государства. Ракетные позиции на суше, корабли на поверхности океана довольно легко обнаруживаются, а значит, могут быть быстро уничтожены. Иное дело, если разместить пусковые установки ракет на борту подводной лодки.

Впрочем, лодкой атомный подводный ракетоносец даже называть неудобно. Взять хотя бы «Тайфун» – отечественный атомоход, водоизмещение которого составляет 25–28 тыс. т. Длина более 170 м, ширина 25 м, а высота вместе с рубкой, но без выдвижных устройств – перископов, антенн и прочего – 26 м.

Конструкция лодки уникальна. Это, по сути, тримаран, то есть корабль, имеющий несколько корпусов. Подлодки вообще зачастую имеют по два корпуса: внешний легкий, как бы предохранительный, и внутренний прочный – стальной или титановый, позволяющий выдерживать колоссальные давления при погружениях на сотни метров вглубь. Но чтобы лодка имела три корпуса!

Главное оружие тяжелого подводного крейсера – два десятка баллистических ракет с ядерными боеголовками на каждой. Масса ракеты около 100 т, длина примерно 16 м, диаметр около 2,5 м и может поражать цели на удалении более 9000 км.

Пуск ракет подводные ракетоносцы могут производить как из надводного, так и подводного положения. В последнем случае ракету сначала выбрасывает из контейнера давление сжатых газов, а уж потом, практически достигнув водной поверхности, она включает собственные двигатели и рвется ввысь.

Интересная деталь: оказывается, сам командир хоть нашей подлодки, хоть американской не вправе принять решение на пуск ракеты и произвести его. Это ведь значило бы начать третью мировую войну. Поэтому запуск возможен лишь тогда, когда корабельный компьютер получит закодированный сигнал от «ядерного чемоданчика», который находится в руках президента соответственно России или США.

Теперь вы понимаете, почему атомные подлодки – главная ударная сила – постоянно находятся в центре внимания мировой общественности. Утонула ли американская подлодка «Трешер», случилась ли катастрофа с нашим «Курском» – весть мгновенно становится сенсацией номер один для радио, телевидения, газет и журналов. Слишком уж велика опасность, исходящая от них. «330 атомных подводных лодок скрытно курсируют в богатых рыбой просторах Северной Атлантики, бороздят воды Средиземного моря и плавают под полярными льдами вокруг Северного полюса. Под крышками люков на советских подлодках типа “Тайфун” и американских субмаринах типа “Трайдент” таится смерть», – пишет по этому поводу гамбургская газета «Цайт».