На верхнем левом снимке — боевая ступень советской ракеты средней дальности 15Ж53 «Пионер УТТХ». Из трех боевых
блоков 15Ф542 (индекс их ядерного заряда — АА-74) установлен только один и его плохо видно, зато хорошо видны сопла двигателей, обеспечивающих маневры «автобуса» (ступени разведения). Ракеты 15Ж53 уничтожены в соответствии с договором между СССР и США, однако у российской МБР 15Ж65 «Тополь М» боевая ступень во многом аналогична «пионерской». Боевой блок входит в атмосферу с такой скоростью, что не просто образует ударную волну: температура сжатого воздуха столь высока, что происходит ионизация. Благодаря свечению плазмы, маневры разведения боевых блоков хорошо видны на левом нижнем снимке, сделанном камерой с открытым затвором (правее — результат компьютерного моделирования течения воздуха при движении блока). Понятно, что сфотографированы макеты боевых блоков, но и холостая болванка, летящая с гиперзвуковой скоростью, при прямом попадании поразила бы точечную цель вроде ракетной шахты. Однако подобное завершение полетного задания крайне маловероятно, современные системы наведения такую точность не обеспечивают, и ядерный заряд служит для компенсации промаха, который тем значительнее, чем больше дальность стрельбы. Представить «компенсацию» поможет аналогия: внизу справа — сделанный с экрана микроскопа снимок проросших на травленой подложке структур CoFeB.
Точность характеризуется круговым вероятным отклонением (КВО) — радиусом круга, в который, при стрельбе на максимальную дальность, боевой блок попадет с вероятностью 50 %. Поражение цели — также задача, описываемая теорией вероятностей: например, при наземном подрыве боевого блока с энерговыделением около 500 кт на расстоянии 160 м от шахты, выдерживающей давление ударной волны в 70 атмосфер, вероятность поражения — 90 %. Максимальные дальности стрельбы МБР 15Ж65 и морской ракеты UGM 133А «Трайдент» D5 (ее боевая ступень — на правом верхнем снимке) одинаковы (10500 км), однако D5, стартовый вес которой — 59 т (на 25 % больший, чем у «Тополя»), несет восемь блоков, в то время как «Тополь» — один. Правда, мощность боевого блока «Тополя» (550 кт) выше, чем у «Трайдента» (475 кт для заряда W-88). Поскольку плотность энергии в ударной волне убывает пропорционально квадрату расстояния, такое соотношение обеспечивает «Тополю» выигрыш 8 % в дальности компенсации промаха по цели равной стойкости. Однако зарядам W-88 требуется компенсировать куда меньшие промахи (КВО каждого из блоков «Трайдента» — 90 м, в то время как блока «Тополя» -400 м) и это придает ракете D5 способность поражать намного лучше защищенные цели
Рис. 3.48
Примерно так выглядит поражение цели проникающей боеголовкой ракеты средней дальности «Першинг 2», предназначенной для уничтожения высокозащищенных целей (таких, как пункты боевого управления). При значительном заглублении (справа вверху) огненный шар не образуется. При меньшем заглублении (внизу слева), плазма прорывается через слой метаемого взрывом грунта
Появилось оружие сверхмалой мощности (рис. 3.49) для сухопутных войск — чтобы они могли сами поражать важные и высокозащищенные цели (рис. 3.50), а не бежали от них в кошмаре быть испепеленными «своим» же огненным шаром. Появилось оно и для кораблей — чтобы гарантированно уничтожить подкравшуюся подводную лодку (рис. 3.51), а не изводить себя многочасовыми прослушиваниями глубин океана, чередующимися с бомбометанием.
Рис. 3.49
Калибр советского ядерного снаряда 35B3 с энерговыделением, эквивалентным одной килотонне тротила — всего 152 мм. Особенность работы ядерного заряда на носителе с малым подлетным временем — минимальное время приведения в готовность к подрыву. Все потребности в электроэнергии заряда и блоков его автоматики обеспечиваются витковым взрывомагнитным генератором (об устройстве ВМГ — в следующей главе), который срабатывает от детонационного импульса неконтактного радиолокационного взрывателя. При сжатии созданного постоянными магнитами поля за микросекунды ВМГ генерирует токовый импульс энергией в несколько джоулей
…Автор полагает, что описывать конструкции ядерных зарядов нецелесообразно: во-первых, эта книга — не учебное пособие, а во-вторых — не надо забывать и о тех самых органах. Вполне достаточно напомнить: если шар из плутония окружить тяжелым материалом — повысится инерционность сборки и большее число ядер разделится;
если же окружить его замедлителем — уменьшится потребное для взрыва количество плутония, но понизится мощность взрыва и разделится меньшая доля плутония.
Если необходимо всемерно уменьшить диаметр заряда — можно практически отказаться от метания: слой ВВ сделать очень тонким, а сверхкритическое состояние получить за счет инициирования при взрыве фазового перехода (рис. 3.52), повышающего плотность плутония (правда, мощность взрыва и доля разделившихся ядер в этом случае минимальны). Рациональное решение, примененное в запале заряда W-87,— придать плутонию форму не шарового слоя, а эллипсоида вращения, вытянутого к полюсам (рис. 3.53), профилировав толщины слоев ВВ и плутония. Детонационная разводка подрывается одновременно у двух полюсов и имплозия «гонит» плутоний к центру: от полюсов — быстрее, ближе к экватору — медленнее, — с расчетом, что и не сферически-, а осесимметричная имплозия все равно сформирует из него шар. Такая схема, за счет увеличения длины заряда, позволяет минимизировать диаметр.
Рис. 3.51
Взрыв (с энерговыделением 10 кт) заряда W-44, которым комплектуется противолодочная ракета «Асрок»
Термоядерному заряду можно добавить мощности, использовав нейтроны синтеза для нецепного деления, или повысив долю реагирующего топлива, сделав термоядерный узел сферически-симметричным; заряду цепного деления, не имеющему узла радиационной имплозии — разместив в самом центре полого плутониевого шара термоядерное топливо, которое прореагирует, будучи сжато и разогрето взрывом.
Рис. 3.52
В отличие от статического, всестороннего сжатия, деформация вещества в ударной волне происходит в направлении ее распространения. При этом возникают напряжения вдоль других осей и, если они превосходят предел прочности, кристаллическая решетка ломается, что создает условия для возрастания плотности вещества. На полученном при большом увеличении снимке — фазовый переход: слева внизу — кристаллическая структура, справа вверху — аморфное вещество
Это — не всё, но достаточно, чтобы понять: технические возможности для создания зарядов различных размеров и мощностей есть. Однако истинная специализация оружия заключается в другом.
… Энергия в 202 МЭв, от каждого акта деления, следующим образом распределяется между продуктами этой реакции. Мгновенно выделяются:
— кинетическая энергия осколков деления;
— кинетическая энергия нейтронов;
— энергия гамма излучения.
Со значительным запаздыванием выделяются:
— энергия бета излучения продуктов деления;
— энергия гамма излучения продуктов деления.
Все то, что при ядерном взрыве проходит по «второму списку», вызывает радиоактивное заражение местности — явление, только на эмоциональном уровне вызывающее извращенное удовлетворение в ассоциации с образом ненавистного врага, но на самом деле — весьма опасное для обеих сторон.
Рис. 3.53
Слева — монтаж боевых блоков на платформе боевой ступени МБР LGM-118А «Пискипер». Заряд W-87 каждого из этих блоков весит 242 кг и при взрыве формирует ударную волну с такими же параметрами, как и взрыв 47 5 тысяч тонн тринитротолуола (чтобы перевезти это количество взрывчатки по железной дороге, потребовалось бы 8000 грузовых вагонов). В запале используется ВВ 1, содержащее 90 % октогена (циклотетраметилентетранитроамина), более мощного, чем гексоген, но менее чувствительного к удару и нагреву. Инициирование детонации в разводке запала производится одновременно только в двух точках электродетонаторами 2, сигнал на которые, так же как и импульсный поток нейтронов, запускающий цепную реакцию, формирует блок AFAF 3. Для минимизации размеров запала плутоний 4 окружен замедлителем 5 из бериллия, но применено газовое термоядерное усиление мощности. Промежутки между ампулой и запалом заполнены пенополистиролом 7. Конструкция термоядерного узла обеспечивает наиболее эффективную — сферическую — радиационную имплозию ампулы, состоящей из концентрических шаровых слоев: тяжелых урановых 8 (внутренний — полый) и тяжеловодородного соединения лития-6 95 %-ного обогащения (9). В одной из модификаций заряда внешняя оболочка и сердцевина ампулы сделаны из урана-235. Не только нейтрон с «термоядерной» энергией, но и любой (например — низкоэнергетичный, из запала) вызовет в такой ампуле деление, да не одно, а целую цепь! В результате заметно повышается мощность, поскольку возрастают параметры сжатия и доля топлива, вступающего в реакции. Корпус 10 (на жаргоне разработчиков — «арахис», хотя, на взгляд автора, он более напоминает грушу) отражает и максимально сберегает для радиационной имплозии излучение запала и включает, для дополнительного усиления взрывного эффекта, U238. Все эти решения позволили достичь для заряда W-87 очень высокого отношения энерговыделения к массе.