Царь-снаряд для атомной артиллерии

Ширков Д.В. Царь-снаряд для атомной артиллерии

Отечественные атомные проекты стали вынужденной ответной мерой по предотвращению новой угрозы миру, внезапно возникшей на исходе Второй мировой войны. Советские ученые и инженеры, как и их американские коллеги, трудились во имя победы над смертельной опасностью. Однако триумф первых создателей атомного оружия был омрачен его варварским и неоправданным применением против японских городов. Гордость за победу наших ученых и специалистов, сделавших несостоятельной новую мировую, уже ядерную войну, за прошедшие десятилетия только окрепла.

В августе 1949 года было успешно проведено первое испытание советcкой атомной бомбы, с этого времени переставшей быть монополией США. В 1953 году после испытания в СССР первой в мире водородной авиационной бомбы возможность тотального ядерного диктата фактически была устранена. Оба проекта осуществлены силами лучших отечественных ученых и специалистов в секретном городке КБ-11 (он же Арзамас-16, ныне Саров).

Однако к началу 50-х годов американский ядерный арсенал сохранял подавляющее превосходство: США имели уже несколько сотен атомных бомб, а СССР пока считал их на единицы. Узким местом оставалась и технология разделения изотопов урана. Возможности нашего ответного удара в случае агрессии были весьма ограниченными.

В 1951 году США провели успешные испытания ядерного артиллерийского снаряда. Спустя два года исследования в этой области начались и в КБ-11. Весной 1953 года руководителем теоретических и экспериментальных работ по созданию атомного заряда для артиллерийского снаряда был назначен академик Михаил Алексеевич Лаврентьев. Имея к этому времени солидный арсенал достижений в математике и механике, организационно-технические успехи в области экспериментальной физики взрыва и богатый опыт научно-административной работы, он оказался прекрасным руководителем сложносочиненной и сложноподчиненной команды ученых, инженеров и конструкторов. Он не только держал в голове все детали и особенности разнородных научных и технических вспомогательных проектов, но и с энтузиазмом подключался к решению проблем, возникавших в каждом из них.

^{Письмо от 12 января 1953 года генерал-майору Н. И. Павлову, одному из руководителей ведомства по разработке и производству ядерного оружия СССР (с 1957 года — Министерство среднего машиностроения — МСМ), о необходимости привлечения академика М. А. Лаврентьева к научному руководству проектом по созданию ядерного артиллерийского снаряда. Письмо подписано директором КБ-11 А. С. Александровым, научным руководителем Ю. Б. Харитоном и его первыми заместителями К. И. Щелкиным и А. А. Ильюшиным}

^{Академик М. А. Лаврентьев, крупнейший советский математик и механик, выдающийся организатор отечественной науки, возглавил проект по созданию атомного артиллерийского снаряда в СССР}

^{Руководство сложным научно-организационным проектом стало для М. А. Лаврентьева важной прелюдией главного и самого масштабного дела его жизни — создания Сибирского отделения Академии наук.}

^{На снимке слева направо: М. А. Лаврентьев, А. А. Дерибас и Л. В. Овсянников во время эксперимента в Институте гидродинамики СО АН СССР (Новосибирск)}

Трудности перехода

К разрабатываемой в КБ-11 конструкции ядерного заряда предъявлялись исключительно жесткие требования не только по требуемым габаритам, но и по прочности всех его частей, которая с учетом больших перегрузок при выстреле снаряда должна была многократно превосходить ранее созданное ядерное оружие.

Нарушение сферической симметрии значительно усложняло расчеты несинхронного в этом случае подрыва детонаторов для синхронного схождения ударной волны к центру изделия (газодинамического обжатия ядерного заряда), а также процесса развития цепной ядерной реакции. В результате имплозии исходно пустотелая тонкостенная оболочка из активного вещества вместе с примыкающей к ней тяжелой отражающей нейтроны оболочкой из ²³⁸U превращается в надкритичное сплошное двухслойное и слегка вытянутое квазисферическое тело, в которое впрыскиваются нейтроны из запала. Эта исходная для ядерного взрыва кон струкция имеет осевую, а не сферическую симметрию. Появляющаяся при этом дополнительная переменная значительно усложняет расчеты, проводившиеся в то время практически без применения ЭВМ. В результате теоретикам приходилось не только находить упрощенные физически адекватные модели (уравнения), но и преобразовывать их к виду, удобному для численных решений на арифмометрах. Требования к используемым в расчетах численным методам также были высокими: простота, экономичность, устойчивость и достаточная точность. Здесь существенной была роль математика В. С. Владимирова, будущего академика и Героя Социалистического Труда.