История создания ядерного оружия и принцип действия: классификация боеприпасов, поражающие факторы и законность применения

Эволюция человека происходила на фоне развития цивилизации. Целые страны, как когда-то древние племена, нападали на своих соседей или защищались от нападок врагов. Вместе с тем эволюционировало оружие защиты и нападения. Оно становилось все более разрушительным, его радиус действия увеличивался.

История создания атомного оружия

Угроза исходила от крупных и сильных государств в адрес слабых. Но если слабая в экономическом плане страна владеет атомным оружием, связываться с ней не имеет смысла. Поэтому для защиты своего суверенитета все стараются завладеть таким оружием.

Об авторе

Константин Слабунов

Основатель и автор проекта Surviva.ru

Ветеран киокушин каратэ, специалист по выживанию. Участвовал в военной операции в Ираке. После получения серьезной травмы спины обогатил свой жизненный опыт через йогу. Стремится вдохновлять читателей на самопознание, гармонию тела и духа через вызовы природы.

Опасность и последствия применения его на деле не до конца понимаются некоторыми людьми даже в ранге руководителей государств. Принимая опасные решения, они создают угрозу существования всему человечеству.

А началось все в 1898 г., когда французские ученые Пьер Кюри и его супруга Мария Складовская-Кюри в ходе проведенных экспериментов обнаружили в минерале урана присутствие некоего вещества, которое выделяло огромное количество радиации. Ученые предположили, что атомы радиоактивных элементов содержат невиданную ранее энергию с огромным потенциалом.

Больших успехов в изучении атомов достиг Э. Резерфорд. Расщепление ядра атома удалось осуществить в 1932 г. Э. Уолтону и Д. Кокфорту.

Американская программа

Перед началом ВОВ в 1939 г. был создан «Урановый комитет», носивший чисто исследовательский характер. Вопросы обороны им еще не затрагивались. Многие ученые были недовольны медленным продвижением важного вопроса. К тому времени было известно о разработках немецких ученых в области создания нового мощного оружия.

Президенту Рузвельту было направлено 2-е письмо за подписью Эйнштейна с просьбой ускорить процесс. Вопрос стоял о выживании: победит тот, кто первым завладеет мощным оружием.

Проект «Манхэттен» – название американской программы, связанной с разработкой ядерного оружия. К грандиозному проекту стоимостью ,5 млрд привлекли 130 тыс. человек из разных стран: одни строили новые предприятия, другие добывали расщепляющиеся сырье.

Руководителями были назначены ученый-физик Р. Оппенгеймер и генерал Л. Гровс. Оба с американским гражданством. Для обеспечения секретности всех работ был создан Манхеттенский инженерный округ, которым командовал произведенный в бригадные генералы Л. Гровс. Использовались любые методы для сбора нужной информации, в том числе на территории фашистской Германии.

Грандиозный замысел вкупе с роскошным финансированием увенчался успехом. Уже через 3 года группе удалось создать 3 атомные бомбы:

• «Штучка» с плутониевой начинкой – на ней провели испытание;
• «Малыш» на основе урана – в августе 45 года сброшена на Хиросиму;
• «Толстяк» – уничтожил Нагасаки.

Не все ученые были согласны с ядерной доктриной США. Строжайшая секретность не стала препятствием для передачи важных сведений советской стороне.

Первые испытания, практическое применение ядерного оружия

Полигон Аламогордо, штат Нью-Мехико, дата 16 июля 1945 г. вошла в историю. Здесь проведено испытание ядерного взрывного устройства под кодовым названием «Тринити», в котором использовался плутоний-239. Результат превзошел все ожидания:

• образование кратера диаметром 76 м;
• распространение волны на 160 км;
• высота «грибного облака» – 12 км;
• звук услышали жители Техаса.

Для сохранения тайны была придумана легенда о том, что на складах взорвались боеприпасы. О появлении беспрецедентного нового оружия – атомной бомбы – Трумэн сообщил на Потсдамской конференции.

Следующий шаг – применение этого оружия. Япония давно раздражала Америку. Она и стала первой мишенью. Схема доставки атомной бомбы на самолет разработана еще в 1944 г. К тому времени составили даже список городов, подлежащих уничтожению.

Час «X» назначен на 6 августа 45 года. С борта самолета на Хиросиму американцы сбросили урановую бомбу «Малыш». Через 3 дня на японский город Нагасами полетела плутониевая бомба «Толстяк».

Последствия бомбардировок были ужасными:

• в 1 мгновение вследствие теплового излучения и ударной волны скончалось 300 тыс. человек;
• 250 тыс. получили ожоги, ранения и лучевую болезнь;
• полное разрушение строений на площади 13 кв. км;
• позднее от радиационного заражения скончалось еще 460 тыс. чел.

Разработчикам, в том числе Оппенгейтеру, пришло осознание, что изобретенное ими оружие может уничтожить все человечество. Последовали протесты против его использования, борьба за разоружение и сохранение мира. Оппенгеймера отстранили от секретных программ. Существование «Манхеттенского проекта» пришло к логическому завершению.

Советская ядерная программа

Советская наука не стояла на месте. Ядерная физика – одно из направлений, разрабатываемых учеными. В 1941 году они вплотную подошли к вопросу о создании ядерного оружия. После начала ВОВ работы были приостановлены. Но вскоре возобновились, чему способствовали данные разведки.

Физики, занятые в американском ядерном проекте, отдавали себе отчет, что их разработки вряд ли будут использоваться только в благородных целях. Они видели стремление США к гегемонизму, поэтому с готовностью делились секретной информацией с Советским Союзом, причем бескорыстно. Если бы не Павел Судоплатов и его команда, атомная бомба в нашей стране появилась бы гораздо позднее.

Различают 2 этапа:

• С сентября 42. по июль 45 г. – подготовительный. Велись исследования по использованию атомной энергии. В 1943 г. был создан научно-исследовательский центр под руководством И. Курчатова.
• С августа 45 по август 49 г. – решающий. Толчок дали бомбардировки японских городов.

Советскому руководству было ясно, что руководящая верхушка Америки на этом не остановится. Нужно торопиться с созданием собственного оружия. Председателем специального комитета был назначен Лаврентий Берия. Комитет отвечал за организацию разработки и производство атомных бомб, а также за организацию деятельности по использованию атомной энергии в стране.

Испытания, проводимые на семипалатинском полигоне, закончились успешно:

• плутониевая бомба (1949 г.);
• урановая атомная бомба (1951 г.);
• водородная бомба (1953 г.).

Общие усилия государственного деятеля Л. Берия и советского физика Игоря Курчатова увенчались победой советской науки.

Совершенствование ядерного оружия и гонка вооружения

Теперь Советскому государству было чем ответить угрозам со стороны агрессивного Запада. Закончилась ядерная монополия США. Между странами восстановилось временное равновесие. Но политические, экономические и идеологические разногласия никуда не делись. Каждая из сторон доказывала свое превосходство.

Началом холодной войны считается 5 марта 1946 г., когда У. Черчилль в своей речи призвал страны объединиться с США в борьбе с коммунизмом. Одна сторона занималась распространением коммунизма, другая – навязывала свои идеи. Не последнюю роль имела борьба за рынки сбыта, военные базы, месторождения нефти, газа и других полезных ископаемых.

Победит тот, кто владеет более совершенным оружием. Мощность ядерного заряда СССР наращивалась такими темпами, что удалось обогнать американцев уже через 7 лет. Мощность атомной бомбы на полигоне «Сухой лог» Новой Земли в октябре 61 г. составила 58,7 к/тонны. При этом:

• бомбу спускали на 5 парашютах в течение 3 минут, а бомбардировщик за это время покинул опасную зону;
• при взрыве образовался огненный шар диаметром 5 км;
• грибовидное облако шириной 95 км поднялось на 68 км;
• приборы сейсмологов зафиксировали 5-балльное землетрясение;
• ударная волна обогнула Земной шар 3 раза.

Отрицательная сторона гонки вооружений – чудовищные военные расходы. Положительный момент – быстрыми темпами стала развиваться кибернетика, необходимая для быстрых вычислений. В свою очередь, она подтолкнула к изобретению компьютеров. И как следствие – развитие аэрокосмических технологий.

Принцип действия ядерных устройств

В конце 30-х годов немецкие ученые сделали открытие, суть которого заключается в том, что ядра урана делятся при воздействии на них нейтронами. Так как нейтрон не заряжен, он легко проникает внутрь ядра. Деформируясь, оно принимает вытянутую форму и разрывается на 2 почти равные части-осколки. При этом с огромной скоростью вырываются наружу 2 – 3 нейтрона. В свою очередь они на той же скорости врываются внутрь ядер соседних атомов.

Цепная ядерная реакция – процесс, при котором воспроизведение нейтронов происходит непрерывно. Суть реакции: на 1 этапе высвобождается N электронов, далее их количество будет увеличиваться в геометрической прогрессии. Колоссальная энергия, выделяющаяся при распаде, не позволяет реакции закончиться. Чтобы произошел взрыв, масса урана должна быть критической.

Основной принцип использования ядерных устройств – цепная реакция деления ядер должна быть контролируемой.

Ядерные взрывные устройства

В основе лежит использование ядерной энергии – той самой, что высвобождается в момент протекания цепной ядерной реакции лавинообразного характера. К ядерным взрывным устройствам относят:

• авиабомбы;
• торпеды;
• боевые части ракет;
• артиллерийские снаряды;
• фугасы и другие.

Боеприпасы обладают отличительными особенностями:

• тип носителя (форма, габариты, вес);
• калибр боеприпаса;
• мощность в тротиловом эквиваленте;
• надежность действия, безопасность хранения, удобная транспортировка и боевое применение;
• экономичность.

Конструкция ядерного устройства состоит:

• из заряда;
• датчиков подрыва;
• системы автоматики;
• источника питания;
• корпуса.

Заряд – основа ядерного процесса. Для цепных реакций используют уран-235 или плутоний-239.

Термоядерные взрывные устройства

Водородная бомба – оружие массового поражения взрывного действия. Отличается от урановых и плутониевых бомб тем, что в результате термоядерного синтеза дейтерия и трития происходит образование тяжелых элементов. В качестве запала используют атомную бомбу. При взрыве дейтерий и тритий сжимаются, сливаются и выдают поток быстрых нейтронов.

Чтобы слияние произошло, атомные ядра нагревают до температуры в млн градусов. При этом энергии выделяется в 4 с лишним раза больше, чем при делении ядер. Сама реакция синтеза происходит в несколько раз быстрее. Площадь поражения радиоактивными осадками увеличивается в 6 – 9 раз.

Подход советских ученых был другим. Они использовали дейтерид лития – твердое вещество, которое не нуждалось в сжатии.

Наши ядерщики в октябре 1961 г. на Новой Земле испытали термоядерный боеприпас АН602 – самое мощное взрывное устройство, получившее название «Царь-бомба».

Взрывная волна прошлась трижды вокруг планеты. Разрушению подверглись дома, находившиеся за 400 км от центра взрыва, нарушилась радиосвязь. Эта акция на много лет успокоила амбиции Америки.

Ядерные взрывные устройства с усилением

На одном из испытаний американцы зафиксировали мощные электромагнитные импульсы. Они выводили из строя электронную аппаратуру, линии связи и электроснабжение. Была поставлена задача – исследовать природу явления, насколько глубоко его воздействие, найти способы защиты боевых систем.

Результатом стало появление оружия 3-го поколения – Супер-ЭМИ, в котором усилен выход электромагнитного излучения.

Другие типы

Нейтронная бомба характеризуется маломощным термоядерным зарядом. Радиационная опасность отсутствует. Поражаются войска и население, при этом техника и инфраструктурные объекты остаются целыми.

Системы разомкнутого цикла, работающие на низкопробном уране, оставляют после себя отработанное топливо в большом количестве. Его захоронение требует значительных затрат. В системах замкнутого цикла, каким является реактор «Брест», отработанное топливо подвергается специальной обработке, вновь становится полноценным и загружается в ту же самую установку.

Виды ядерных взрывов

Необходимость в ядерных взрывах обусловлена несколькими факторами:

• задачи, которые предстоит решить;
• характер боевых действий;
• мощность боеприпасов и другие.

В зависимости от высоты от поверхности воды или земли:

• высотный – на высоте более 10 км;
• воздушные – различают высокие и низкие;
• наземные;
• подземные;
• надводные;
• подводные.

Поражающие факторы

Опасность для всего живого и окружающей среды наступает независимо от мощности бомбы.

Ударная волна

Высокая температура в совокупности с колоссальным давлением порождают ударную волну. В эпицентре взрыва воздух резко сжимается, через мгновение распространяется во все стороны с невероятной скоростью, уничтожая на своем пути здания, сооружения, военную технику. Люди не исключение.

Световое излучение

Источником является светящаяся область взрыва в виде шара, в котором вещество ядерного заряда раскалено до высоких температур, плюс частички грунта. Чем выше мощность заряда – тем дольше шар светится. На теле живых существ образуются ожоги.

Ионизирующее излучение и радиоактивное заражение

Сама реакция ядерного взрыва предполагает излучение в открытое пространство потоков g-частиц и нейтронов. Радиус выброса достигает 3 км. Ионизируются атомы живых тканей, от чего нарушаются жизненно важные процессы. Как следствие – лучевая болезнь.

Радиоактивное заражение поражает приземные слои атмосферы, воздух, воду. Они покрываются радиоактивной пылью, которая постепенно оседает из облака ядерного взрыва. Радиус поражения от высокой радиации насчитывает сотни километров от эпицентра.

Электромагнитный импульс

Электромагнитные поля, присутствующие в атмосфере и выше, действуют непродолжительное время. Их жертвами становятся радиоэлектронная и электротехническая аппаратура.

Классификация ядерных боеприпасов

Вся совокупность ядерных боеприпасов делится на 2 категории. К тактической относят боеприпасы малой мощности:

• артиллерийские снаряды;
• авиационные и глубинные бомбы;
• боевые части торпед;
• мины и ядерные фугасы.

Стратегическая составляющая способна уничтожить все человечество. Вершина его развития – ядерная триада, состоящая:

• из межконтинентальных баллистических ракет;
• атомных подводных ракетоносцев;
• стратегической авиации.

В зависимости от способа получения внутриядерной энергии:

• атомные – 1-фазные устройства на основе урана или плутония;
• термоядерные – 2-фазные устройства: 1 стадия – деление тяжелых ядер, 2 – реакция деления и термоядерный синтез;
• нейтронное оружие – вид атомного оружия, его мощность не превышает 10 кт, основное свойство – проникающая радиация;
• чистый заряд – боевой заряд, в котором существенно снижен выход долгоживущих радиоактивных изотопов.

При производстве комбинированных снарядов используется схема: деление – синтез – деление.

В зависимости от мощности в килотоннах (кт):

• сверхмалые – менее 1;
• малые – от 1 до 10;
• средние – от 10 до 100;
• крупные – от 100 до 1 000;
• сверхкрупные – более 1 000.

Варианты детонации ядерных боеприпасов

Заряд, подлежащий делению, подрывают 2-мя способами. Подробнее о них ниже.

Пушечная схема

Характерна для урановых боеприпасов. Заряд 1-го блока выстреливает в неподвижную мишень. В результате общая масса должна стать сверхкритической.

Имплозивная схема

Для получения сверхкритического состояния делящийся материал подвергают обжатию сфокусированной ударной волной. Она возникает при взрыве химической взрывчатки.

Конструкция типа «Swan»

Имплозия в изысканной форме. Ассоциируется с лебедем, взмахнувшим крыльями. Образовавшиеся ударные волны охватывают сборку с 2 сторон. Там, где они сходятся, остается пространство сферической формы, заполненное воздухом. Равномерная детонация усиливает сжатие тампера.

Общая схема ядерного боеприпаса

Основными элементами ядерных боеприпасов являются корпус, ядерный заряд и система полуавтоматики. Его схематичное изображение можно увидеть в интернете.

Средства доставки ядерных боеприпасов

Доставка ядерных боеприпасов включает в себя технологию и системы, главное назначение которых – размещение их вблизи цели или в местах детонации. Доставляются наземными и подводными баллистическими ракетами. Эволюция привела к тому, что оснащение ядерными боеголовками современной армии производится:

• баллистическими межконтинентальными ракетами;
• зенитными ракетами;
• наземными и крылатыми ракетами;
• ракетами подводного пуска.

Ядерный клуб

«Ядерный клуб» – всего лишь политологическое клише. Под ним следует понимать список стран, занимающихся программой ядерного вооружения. Раньше всех место в клубе заняли:

• США;
• Россия;
• Великобритания;
• Франция.

Другие государства в разное время вступали в этот клуб, кто-то выходил из него, отказываясь от опасного направления. Страны, владеющие богатым арсеналом, время от времени встречаются для решения острых вопросов, касающихся существования человечества в целом.

Запасы ядерного оружия в мире

Каждая держава старается сохранить в тайне, каким количеством и разнообразием оружия обладает. В руках России и США находится 91 %. По данным на начало 2021 г.:

• всего боеголовок – 13,1 тыс.;
• из них в активном состоянии – почти 10 тыс.;
• на боевом дежурстве – 3,8 тыс;
• в состоянии повышенной боевой готовности – 2 тыс. единиц.

Члены ядерного клуба принимают меры к сокращению запасов ядерного оружия. Относиться к этому следует с большой долей скептицизма, так как мощность последних разработок намного превышает прежние запасы.

Законность применения ядерного оружия

По поводу законности Генеральной Ассамблеей ООН неоднократно принимались резолюции. Прямое использование противоречит уставу ООН, но не нормам международного права. Международный суд не дает четкого ответа, сообразуясь с необходимостью самообороны или выживания государства.

В соответствии с нормами международного гуманитарного права запрет правомерен, так как атомное оружие носит массовый характер поражения и причиняет боль и страдания огромному количеству людей.

Ядерное разоружение

С того самого момента, как взорвалась первая атомная бомба, началась борьба за запрет ее использования. 24 января 46 года – дата выхода первой резолюции Генеральной Ассамблеи ООН. Прошло с тех пор более 70 лет.

Принцип нераспространения

Один из режимов, регулирующих вопросы межгосударственного взаимодействия. Его цель – запретить распространение ядерного оружия, а ядерную энергию использовать только в мирных целях. В кратком виде основная идея звучит так:

• запретить ядерным державам передавать оружие другим странам;
• государствам, не обладающим им, запретить разрабатывать и приобретать.

Договор о запрещении ядерных испытаний

После длительных переговоров по дипломатическим каналам между великими державами удалось прийти к общему соглашению. В начале августа 1963 г. СССР, США и Великобритания подписали долгожданный договор. Отныне испытания не должны проводиться:

• в атмосфере;
• в космосе;
• под водой.

Документ носит определение «Московский договор».

Советско-американские и российско-американские договоры

Дипломатические отношения между Америкой и Российской империей установлены в 1809 г. Почти 150 лет до начала Второй мировой войны отношения между великими державами не играли решающей роли в международных отношениях. Все изменилось после создания Антигитлеровской коалиции. Союз между СССР, США и Великобританией сорвал планы Германии на мировое господство.

В послевоенное время от характера советско-американских взаимоотношений стало зависеть существование всего человечества. Судьба многих государств и народов определялась наличием конфликтов между великими державами и в период окончания «холодной войны».

Крах биполярного мира предопределил возникновение новых центров силы. Отношения обострились с приходом к власти Джо Байдена. Остается надежда, что перед лицом глобальных проблем, из которых главный фактор – уничтожение жизни на планете Земля, людям удастся найти точки соприкосновения для партнерства и сотрудничества.

Договор о запрещении ядерного оружия

На Генеральной Ассамблее ООН, состоявшейся летом 2017 г., 122 страны одобрили Международный договор. Но подписали его только 86 стран. Подписывать отказались те государства, которые уже его имеют, производят и хранят. Международная кампания, в течение 10 лет занимавшаяся продвижением этого договора, получила Нобелевскую премию мира. Борьба за разоружение продолжается.

Есть ли срок годности у ядерного оружия

Предположительный срок годности составляет от 30 до 90 лет. Понятно, что характеристика химических и физических параметров меняется. Никто не знает, как бомба поведет себя по окончании этого срока. Реальные данные можно получить только опытным путем. При этом нужно остаться самому живым. Последние конструкции настолько сложны, что результаты их действия находятся за пределами человеческого разума.

Сколько атомных бомб нужно, чтобы уничтожить Землю

Чтобы дать твердый ответ, нужно располагать слишком многими данными, такими как:

• точка поражения;
• мощность;
• погода;
• следует ли ожидать ответного удара;
• другие.

Чтобы наступила полноценная ядерная зима, нужно взорвать 4,4 тыс. ракет – весь запас России и США, что соответствует критической массе. В атмосферу выбросится 150 Мт сажи, температура будет соответствовать ледниковому периоду. Выжившее население погрузится в атмосферу голода, холода, эпидемий. Тот, кто выживет в этих условиях, будет отброшен на десятилетия назад.

Теория 1-го безнаказанного удара нереальна. Полноценная война начнется с любого ядерного конфликта, что приведет к неминуемому уничтожению всего живого. В интересах всего человечества бороться против использования атомного оружия. Земля – наш общий дом и мы должны сохранить ее для наших потомков.

А что Вам известно об истории создания ядерного оружия! Поделитесь интересными фактами!