Шипение снарядов

Прищепенко Александр Борисович

Но такой конфуз все же выглядит мелочевкой на фоне проектов масштабных, можно сказать — вселенских, вроде ядерного ракетного двигателя. Не такого, в котором рабочее тело — вода или воздух — нагреваются в реакторе и создают движущую морской или воздушный объект силу, а такого, который пинает то, на чем он установлен, ядерными взрывами (рис. 3.68).

^{Рис. 3.67}

^{Разделка на металлолом корпусов американских ядерных авиабомб. На переднем плане — корпуса Мк-2, неудачный выбор делящегося вещества для которых привел к закрытию проекта}

Проект «Орион» в книге «Укрощение ядра» охарактеризован емко: «Несмотря

на внешнюю абсурдность этой идеи, многие выдающиеся физики работали над этим проектом, и они были уверены, что в принципе он может быть практически реализован». Это утверждение, в котором, похоже, излишне прилагательное «внешнюю», — сильный аргумент: на крыльях финансирования, отринув филистерские оковы здравого смысла, научная мысль достигает небывалых высот. Так, в наши дни, стремясь обрести те наижеланнейшие крылья, подстрекает она же устами преданных ей членов и корреспондентов к добыче гелия-3 на Луне! За счет термоядерной реакции в этом изотопе благодетели клянутся избавить человечество от энергетических кризисов, незаметно передергивая: «нерешенных инженерных проблем тут нет, дело только в инвестициях…». Может, в добыче и доставке на Землю гелия-3 проблем действительно нет, но есть другая, очень маленькая: управляемый синтез вот уже более полувека, несмотря ни на какие «инвестиции», не удается «зажечь» даже в DT смеси, где условия для этого наиболее благоприятны. А уж, если впередсмотрящие науки столь уверены, что им покорится синтез куда более труднозажигаемого топлива, то возникает вопрос: почему бы не использовать в качестве такового протий, которого на Земле неизмеримо больше, чем гелия-3 — на Луне?

^{Рис. 3.68}

^{На рисунках изображены возведение и полет космического корабля «Орион». Он напоминал пулю высотой в 16-этажный дом, должен был весить 4000 т и быть снабжен платформой теневой защиты диаметром 40 м. Корабль должны были пинать взрываемые каждую секунду ядерные заряды с энерговыделением в 100 т. В 1964 г. ВВС США, одумавшись, прекратили финансирование «Ориона»}

… Душными, недобрыми ночами преследовали высокопоставленных видения: полчища красных танков подобно саранче заполоняют собою Ла-Манш и далее прут неудержимо… И нет управы на эту тучу… Но научная мысль и тут не оставила в беде, шепнув: «а нарыть на их пути колодези, в коих спрятать заряды…» Освежающим утром, когда развеялись ночные кошмары, эта мысль показалась вполне здравой, тем более, что колодцы-то должны были располагаться не на своей, а на германской земле. Наступающие танковые и механизированные войска, конечно, полюбовались бы красивыми султанами не очень мощных заглубленных ядерных взрывов, тем более, что потери от них были бы минимальны, а пострадало бы от радиации в основном местное население. Закладывать в колодцы предполагалось заряды британских ядерных бомб, романтично названных «Голубой Дунай» (рис. 3.69), а «изюминка» идеи заключалась в том, что обеспечивать температурный режим аппаратуры своим биологическим теплом должны были… куры, клетка с которыми примыкала к электронному блоку и замуровывалась вместе с зарядом. В клетке были запасы пищи и еды на неделю (такой срок, согласно техзаданию, заряд должен был находиться в готовности к применению). Понятно, что, если бы команда на подрыв не последовала, заряд следовало извлечь, преодолевая отвращение от вони и липнущего к рукам говна…

…Но бывало и так, что действительно грохало под землей, навевая воспоминания о «Хохдрукспумпе»…

… Читатель наверняка заметил, что все описанные варианты ядерных взрывов характеризуются практически изотропным полем поражения: и ударная волна, и гамма кванты, и нейтроны летят во всех направлениях. Но натурам утонченным претило такое неизящество: как дубиной — хрясь и всё в разные стороны? Нет, сделайте нам красиво, как в синематографе: чтоб неуловимые выпады шпажкой — шир-шир-шир — и улеглись вокруг поверженные враги лепестками ромашки!

Ну, если нельзя пока шпажкой, то — хоть мечом, волшебным Эскалибуром [74] …

^{Рис. 3.69}

Хотя

британская авиабомба Мк-1 «Голубой Дунай», с имплозивным зарядом деления, была принята на вооружение спустя восемь лет после появления «Жирного», она превосходила его по габаритам в полтора раза, а по энерговыделению — уступала вдвое

…Атомы могут находиться в различных энергетических состояниях. При переходе из возбужденного состояния в основное атом испускает квант электромагнитного излучения (фотон), благодаря чему мы видим пламя — и костра и факела ракетного двигателя. Кроме самопроизвольных переходов с одного энергетического уровня на другой, могут произойти и вынужденные, обусловленные действием на атом падающего излучения. Самопроизвольные переходы могут осуществляться только в одном направлении — с более высоких уровней на более низкие, а вынужденные — в любом. В случае перехода на более высокий уровень атом поглощает падающее на него излучение. При вынужденном переходе с одного из возбужденных уровней на более низкий энергетический уровень происходит излучение атомом фотона, дополнительного к тому фотону, под действием которого произошел переход. Это дополнительное излучение называется вынужденным (или индуцированным).

74

Название проекта разработки оружия направленной энергии в «Стратегической оборонной инициативе» — любимом детище одного президента, в прошлом — киноактера.

Вынужденное излучение по частоте, фазе и поляризации совпадает с таковыми излучения вызвавшего переход: вынужденное и внешнее излучения когерентны. Эта особенность лежит в основе действия усилителей, называемых лазерами.

Эйнштейн в 1917 г. показал, что соотношение между вероятностями спонтанного и индуцированного излучения обратно пропорционально кубу длины волны. Выход лучистой энергии ядерного взрыва реализуется в основном в рентгеновской части спектра. Для таких коротких волн требуемая энергия накачки очень высока, но у ядерного взрыва ее много! При огромной плотности энергии активная среда лазера может быть только плазмой, причем полностью ионизованной.

Когда плазма ядерного взрыва охлаждается, в ней начинается рекомбинация, при этом на короткое время для некоторых уровней становятся возможными индуцированные переходы, из-за чего такой тип лазера называют рекомбинационным, а излучает он в течение времени, не превышающего наносекунду.

Плотность электронов (они теряют энергию быстрее других частиц) не должна быть слишком велика, поскольку при инверсной населенности с увеличением энергии состояния количество атомов, которое может находиться в этом состоянии — уменьшается. Число переходов между двумя уровнями пропорционально населенности исходного уровня, так что поглощение в системе атомов, находящейся в термодинамическом равновесии, может и преобладать над вынужденным излучением. Для усиления же нужно, чтобы на «высоком» энергетическом уровне находилось намного больше атомов, чем в состоянии с меньшей энергией. Это возможно для атомов таких элементов, как железо, цинк, медь.

Длины волн квантов, излучаемых при индуцированных переходах в этих элементах, — немногим более десятка ангстрем. Такое «мягкое», излучение поглощается в субмикронных слоях металлов, вызывая тепловой взрыв на поверхности цели. Но малая длина пробега — и недостаток: поглощение в воздухе тоже значительно, поэтому войны с применением такого поражающего фактора задумали затевать в космосе.

Длинный стержень — рабочее тело рентгеновского лазера — за короткое время накачки практически не изменит свою форму: образовавшаяся плазма расширяется со скоростью 50 км/с, так что при начальном радиусе стержня в доли миллиметра, за необходимые для накачки десятки наносекунд диаметр расширяющегося стержня едва превысит миллиметр.

Для формирования, фокусировки, усиления рентгеновского излучения бесполезны зеркальная оптика и оптические резонаторы. Все определяется формой рабочего тела: расходимость луча зависит от отношения его диаметра к длине. Длина стержня определяется плотностью энергии воздействующего излучения, а значит — энерговыделением ядерного взрыва: необходимо полностью ионизовать самый удаленный от заряда край стержня, иначе он не будет прозрачным для излучения. Для ядерного взрыва с энерговыделением около 30 килотонн этим условиям удовлетворяют: диаметр стержня — около миллиметра и длина — около 10 м.