Андрей Сахаров. Наука и свобода - Геннадий Горелик

Источник атомного обжатия должен быть один, и Сахаров понимал это, высказывая свое «пожелание» в 1949 году. Но как один атомный взрыв может обжать Слойку со всех сторон, если находится от нее лишь с одного боку? Геометрия сопротивляется. Физикам надо было перехитрить геометрию. И это было очень трудной задачей.

В упомянутой записке от 14 января 1954 года об «изделии, обжимающем сверхизделие» на первой странице рукой Зельдовича нарисована незамысловатая схема. Между Слойкой С и атомным (дополнительным) зарядом А поставлена перегородка Д, чтобы прикрыть Слойку от лобового воздействия атомного взрыва хотя бы на тысячную долю секунды и дать возможность «осколкам» взрыва, обогнув перегородку с краев, сжать Слойку с боков.

Схема АДС

На обороте последней страницы докладной записки, датированной 14 01.54, рукою Сахарова написано: «Исполнено от руки в 1 экз. на 16 листах. Исп[олнители] Зельдович Я.Б. и Сахаров А.Д.»

Головоломка справа иллюстрирует новую научно-техническую идею.

Экспериментаторов попросили проверить возможность такого хода событий, но ничего путного из этого не вышло — моделирующий слойку шарик сплющился в блин.[224] Первый ком вышел блином. Так что идея еще не вышла из стадии пожелания, хотя и была нарисована на первой из 16 страниц докладной записки. Внимательный взгляд на рисунок замечает и присутствие автора этого пожелания, хотя его почерк появляется только во второй половине записки. Буква Д, обозначающая перегородку-дефлектор, может быть обязана и фамилии В.А. Давиденко, предложившего такой вариант атомного обжатия. Но, быть может, Зельдович соблазнился возникающей комбинацией букв — АДС, совпадающей с инициалами Сахарова. Такое вполне в стиле игривого Зельдовича, который как-то в серьезную статью в физическом журнале подложил акростих, ехидно поддевающий коллегу.

Соавторство Сахарова и Зельдовича в этой записке продолжилось в тесном сотрудничестве следующих месяцев, которое вынянчило Третью идею.

А событие, которое могло содействовать зачатию этой идеи, произошло 1 марта 1954 года за много тысяч километров от Объекта. В тот день США провели термоядерный взрыв в атолле Бикини. День этот вошел в мировую историю прежде всего из-за ошибки американских физиков-теоретиков. Они неправильно рассчитали мощность взрыва, и та превысила ожидаемую в два с половиной раза. В результате радиоактивному заражению подверглась значительно большая территория, чем предполагалось. Весь мир узнал о японском рыболовном судне «Фуку мару», оказавшемся в зоне радиации. Рыбаки получили большие дозы облучения, один из них впоследствии умер.

Уже из самого расстояния, на которое дотянулись радиоактивные осадки, можно было сделать вывод, что мощность американского взрыва намного больше того, что могла дать Слойка. Фактически — в сорок раз, или в тысячу раз больше хиросимской бомбы. Это, правда, лишь в полтора раза превышало мощность испытания «Майк» в ноябре 1952 года, но о той мощности не было достоверных данных. А в марте 1954-го шило в мешке не утаили. Мешок взяли слишком маленький. Или точнее — американские теоретики сильно недооценили длину шила.

Американские физики, создавшие атомную бомбу, говорили, что ее главный секрет состоял в том, что она возможна. Этот секрет открылся в Хиросиме. Аналогичный секрет водородной бомбы открыло американское испытание 1954 года в атолле Бикини. Его официальное название — «Браво».

Продумав возможности Слойки вдоль и поперек и зная, что существует способ произвести взрыв гораздо большей мощности, Сахарову было легче обнаружить путь к «новой идее принципиального характера».

По свидетельству ближайшего сотрудника Сахарова,

Третья идея рождалась весной 1954. Началось с того, что АДС собрал теоретиков и изложил свою идею о высоком коэффициенте отражения импульсного излучения от стенок из тяжелого материала.[225]

Попытаемся перевести это с языка теоретической физики.

В январской схеме А-Д-С предполагалось, что «осколки» атомного взрыва А, обогнув перегородку-дефлектор Д, сожмут Слойку С. Законы физики, увы, оказались против этого предположения.

И тогда Сахаров, похоже, подумал о том, что атомный взрыв — это прежде всего вспышка света — та, что ярче тысячи солнц. И стал думать о том, нельзя ли использовать для атомного обжатия саму эту вспышку. Вспышка заключает в себе небольшую часть всей энергии взрыва, но зато излучение, распространяясь с максимальной в природе скоростью — скоростью света, опережает все иные осколки взрыва и может сделать потребную симметричную работу прежде, чем — через тысячную долю секунды — подлетят остальные, более материальные и менее симметричные осколки атомного взрыва.

Физику этой тысячной доли секунды Сахаров много позже назовет «раем для теоретика». У каждого свое представление о рае, но грандиозность задачи не вызывает сомнения — понять, что происходит при температурах в десятки миллионов градусов, и использовать это понимание в конкретной инженерной конструкции.

При столь огромных температурах огромными становятся энергия и давление света, но огромными по-разному. Их соотношение, которое Лебедев за полвека до того измерил в своих тончайших опытах, прямо касается физики Третьей идеи. Соотношение это легко наблюдать и просто загорая на пляже: поток солнечного света — или, на современном языке, поток фотонов — приносит вполне заметную, а иногда и обжигающую энергию, но не оказывает ощутимого давления. На пляже можно подумать, что давления и вовсе нет. Лебедев продемонстрировал, что давление излучения — хоть и очень малое — существует и находится во вполне определенном соотношении с его энергией.

Поток всяких частиц несет с собой и энергию, и давление, величины которых связывает скорость частиц:

давление ~ энергия / скорость.

Поскольку скорость фотонов — наибольшая возможная в природе, их давление — наименьшее возможное при той же самой переносимой энергии.

А теперь взглянем еще раз на А-Д-С схему, чтобы понять, почему именно свет — наилучший инструмент для сжатия С. Перегородке Д гораздо легче сдержать натиск давления света, чем материальных частиц атомного взрыва, — при той же самой энергии, которую свет принесет в области, окружающие С, и которую можно использовать для сжатия С.

Упомянутый сотрудником Сахарова «высокий коэффициент отражения импульсного излучения от стенок из тяжелого материала» в переводе на простой язык означает, что Сахаров обнаружил: вспышка атомного взрыва успевает достаточное время «поработать» внутри оболочки термоядерной бомбы, чтобы доставить энергию для симметричного обжатия термоядерного заряда. Каким способом эта энергия изделия используется для сжатия сверхизделия, пока официально не рассекречено.