«Лидочка Гинзбург» и другие термоядерные идеи
Кандидат физико-математических наук Геннадий Горелик (Институт истории естествознания и техники РАН).
Сорок лет после изобретения первой советской водородной бомбы стране не сообщали о её героях — «отцах» термоядерной мощи СССР. Пытливые люди могли выбирать из нескольких физиков, трижды удостоенных звания Героя Социалистического Труда, пока не появились основания сосредоточиться на одном из них — Андрее Сахарове. Уж больно смело он себя вёл — напрямую обратился к обществу со своими размышлениями о мире, прогрессе и правах человека. И слишком долго советское руководство терпело это безобразие, прежде чем лишить смутьяна-академика геройских звёзд и сослать его в город Горький, закрытый для иностранцев. После чего вражьи радиоголоса стали ещё больше говорить о вольномыслии «отца советской водородной бомбы».
Ссылка дала Сахарову время написать воспоминания, в которых он рассказал и об изобретении водородной бомбы. Когда же, сразу после его смерти в декабре 1989 года, воспоминания опубликовали, картина «отцовства» усложнилась. Оказалось, что в изобретении участвовал ещё один физик — Виталий Гинзбург, не удостоенный звания Героя, но, по словам Сахарова, «один из самых талантливых и любимых учеников Игоря Евгеньевича» (Тамма). Изобретение они сделали в 1948—1949 годах, вскоре после того, как в академическом центре физики — ФИАНе — решением правительства была создана спецгруппа под руководством Игоря Тамма, в которую вошли его ученики, включая Гинзбурга и Сахарова. Задачей новой группы было помогать основной группе Якова Зельдовича, уже несколько лет занятой ядерной спецфизикой.
Сахаров рассказал об изобретении лаконично: «По истечении двух месяцев я сделал крутой поворот в работе: а именно, я предложил альтернативный проект термоядерного заряда, совершенно отличный от рассматривавшегося группой Зельдовича по происходящим при взрыве физическим процессам и даже по основному источнику энерговыделения. Я ниже называю это предложение ”1-й идеей”. Вскоре моё предложение существенно дополнил Виталий Лазаревич Гинзбург, выдвинув ”2-ю идею”».
Объяснил Сахаров и причину своей лаконичности: «О периоде моей жизни и работы в 1948—1968 гг. я пишу с некоторыми умолчаниями, вызванными требованиями сохранения секретности. Я считаю себя пожизненно связанным обязательством сохранения государственной и военной тайны, добровольно принятым мною в 1948 году, как бы ни изменилась моя судьба».
Реальные исторические названия двух термоядерных идей 1948 года рассекретили спустя полгода после смерти Сахарова, и стало ясно, почему он их не использовал. Сами названия — «Слойка» и «Лидочка» — уже кое-что раскрывали: в водородной бомбе было нечто слоистое, а первые три буквы «Лидочки» намекали на спецвещество в начинке «Слойки» — дейтерид лития LiD.
Это раскрытие стало очередным проявлением новой политики гласности. Другим стало признание вклада разведки в советский Ядерный проект, что удостоверил сам Юлий Харитон — научный руководитель оружейной части проекта. Он подтвердил, что самую первую советскую атомную бомбу скопировали с американской, но заявил, что водородную бомбу советские физики изобрели самостоятельно. Это выглядело парадоксально для невооружённого глаза — не вооружённого знанием истории науки.
Виталий Гинзбург в этой истории участвовал самолично, но и он удивился значению его — «второй» — идеи, столь недвусмысленно подчёркнутому Сахаровым. Дело в том, что Гинзбург — по семейным обстоятельствам, о которых впереди — был ограниченно допущен к секретам и совершенно не допущен к воплощению своей идеи в оружейной конструкции. Сам же он в своей «Лидочке» не видел причин для особой гордости — по его шкале научных ценностей.
«Если говорить по-настоящему, то и сахаровская идея, и моя эта идея — мелочи. Для людей, которые понимают, что такое настоящая современная физика, — это же плёвый пустяк», — сказал он в 1990 году, когда я попросил его прокомментировать только что опубликованные воспоминания Сахарова. Это не значит, что Гинзбург невысоко ставил Сахарова: «Я о нём могу чётко сказать: он, безусловно, очень талантливый человек, именно физик талантливый, он был из того материала, из которого мог получиться, конечно, настоящий толк, в смысле физики. Просто... У него всегда был такой изобретательский дух... Да, он был сделан из материала, из которого делаются великие физики».
Можно говорить о двух разных шкалах достижений — в теоретической физике и в инженерно-физическом изобретательстве. Для Гинзбурга существенна была лишь первая, для Сахарова — обе, а для советских руководителей — только вторая. И Гинзбург, избранный в Академию наук в 1953 году, лишь много позже понял, что заблуждался, считая своё избрание следствием работ в чистой науке, — в глазах начальства «пустяковая» «Лидочка» значила несравненно больше.
На пересечении этих двух шкал возникает интереснейший вопрос истории науки и техники. Почему водородную бомбу изобрели новички, до того сосредоточенные на академически чистой науке, а не специалисты физико-технической школы, уже несколько лет работавшие над ядерным оружием?
Конечно, изобретение требует таланта. Но важны и условия, в которых талант работает. В группе Тамма занялись новой секретной задачей в том же свободном духе, в котором они решали проблемы «чистой» науки. Это проявилось уже на словесном уровне. Фиановские термины «Слойка» и «Лидочка» выглядят легковесно на фоне официальных названий ядерных изделий: «РДС-1, -2, -3...» и названия проекта Зельдовича, «Труба», лишь сухо отражавшего форму конструкции.
При всех внешних различиях у Гинзбурга и Сахарова было нечто общее, помимо общего учителя и общей работы в спецгруппе ФИАНа. Неслучайно сорок лет спустя оба они опять оказались в одной группе — в Межрегиональной группе депутатов, что можно считать результатом их сходного свободолюбия. Свободу духа, выходившую за рамки науки, они приняли вместе с другими традициями школы Леонида Мандельштама из рук Игоря Тамма, Михаила Леонтовича, Григория Ландсберга, Александра Андронова, Евгения Фейнберга.
Не менее важно и то, что исходная идея «Трубы» была добыта разведкой. Зельдович прекрасно это знал, и его вера в потенциал «Трубы» укреплялась похоже научным авторитетом мировой «сборной», разрабатывавшей ту же идею в США (под названием Classical Super). По примеру Сахарова и с учётом хронологии эту исходную идею можно назвать «нулевой». Самая большая порция разведданных относительно неё пришла в СССР весной 1948-го.
Советское руководство восприняло её как признак интенсивной работы над термоядерным оружием в США и усилило работу, создав летом 1948 года вспомогательную группу в ФИАНе. Для фиановской группы «0-я идея» была просто идеей Зельдовича, которую им надлежало разрабатывать по его заданиям. Поэтому им усомниться в идее Зельдовича было проще, чем в идее, за которой стояли мировые ядерные авторитеты ранга Энрико Ферми.
После того как усомнившийся Сахаров предложил свой рецепт «Слойки», а Гинзбург добавил в её начинку «LiDочку», ситуация изменилась: группа Зельдовича продолжала разрабатывать «Трубу», а группа Тамма сосредоточилась на «Слойке». Тогда, в 1948-м, никто не знал, что через два года американские физики признают «0-ю идею» нулевой и по значению, а в СССР придут к такому же выводу на четыре года позже. Это нагляднее всего доказывает, что за четыре года никакой существенной развединформации о водородной бомбе из США не поступило. Ведь простое сообщение о тупике «0-й идеи» освободило бы половину теоретиков от бесполезных поисков и позволило бы удвоить силы в перспективных направлениях.
Всё это ясно сейчас, когда рассекречены и опубликованы тысячи страниц секретных архивов. Но в начале 1990-х годов, когда впервые прозвучали слова «Слойка» и «Лидочка», принципиальное различие историй создания атомной и водородной бомб в СССР вызывало сильные сомнения у тех, кто не мог положиться на личное участие в проекте или на близкое знакомство с основными его фигурантами. А исходя лишь из поверхностных сведений и журналистской фантазии, нетрудно было подвергнуть сомнениям и заявление научного руководителя ядерно-оружейных работ академика Харитона, и воспоминания Сахарова. В самом деле, как это мощный поток развединформации об атомной бомбе вдруг иссяк и не перешёл в поток информации термоядерной? Хотя главного нашего атомного шпиона Клауса Фукса арестовали в начале 1950 года, до изобретения американской водородной бомбы, легко было представить себе других — нераскрытых — «термоядерных» шпионов.
Журналистов можно понять: систематическая государственная ложь советской эпохи позволяла подозревать и физиков в защите своих академических мундиров. Журналистам некогда копаться в архивах и поздно учить физику, чтобы понять, чем ядерная физика отличается от термоядерной и что делает литий в термоядерной бомбе. А что такое шпион, знают все. В 1997 году два американских журналиста поставили под вопрос независимость изобретения «Лидочки». Главной целью их книги было познакомить мир с только что раскрытым бывшим советским агентом Младом (настоящее имя Теодор Холл). И, разумеется, им хотелось сообщить о важных секретах, которые тот выдал. Так, по их словам, он, помимо сведений по атомной бомбе, в октябре 1947 года сообщил, что американцы, работая над водородной бомбой, исследуют литий. И многозначительно пояснили: «Русские быстро осознали важность этой идеи и усовершенствовали её. В декабре следующего года советский физик Виталий Гинзбург предложил использовать дейтерид лития-6 как источник трития в советской водородной бомбе»1.
При этом журналисты назвали литий, водород, гелий и бериллий «четырьмя загадочными лёгкими элементами», но не объяснили, что же загадочного в этих действительно самых лёгких, но давно известных элементах. Загадки не было бы вовсе, если бы журналисты понимали, чем ядерный взрыв отличается от термоядерного. В первом энергия взрыва рождается при делении тяжёлых ядер (например, урана), а во втором — при слиянии лёгких. Задача «лишь» в том, чтобы обеспечить одномоментное коллективное деление или слияние и чтобы найти вещество, наиболее способное к выделению энергии и удобное в обращении. «Слойка» обеспечивала коллективное выделение энергии, а «Лидочка» была наилучшей термоядерной взрывчаткой.
Биографы Холла-Млада похоже не знали, что литий — это первое твёрдое вещество из лёгких элементов и потому с ним обращаться проще, чем с газообразным водородом и его изотопами — дейтерием и тритием. Именно литий использовали в первой ядерной реакции, проведённой с помощью ускорителя частиц ещё в 1932 году. И уж точно американские журналисты не знали, что будущий автор «LiDочки» Виталий Гинзбург рассказал об этой реакции в своей популярной брошюре 1946 года «Атомное ядро и его энергия», где пояснил запас ядерной энергии на примере лёгкого лития, а не тяжёлого урана, как обычно: «Вместо целого поезда с углём можно было бы взять 100—200 граммов лития»2. Поэтому, когда спустя два года Гинзбург включился в работу по водородной бомбе, кому, как не ему, начинать с лития. Но важно было не просто назвать литий, а предложить конкретный механизм его применения. Гинзбург сделал это в ноябре 1948 года.
Подытоживая свою жизнь, Виталий Гинзбург пришёл к выводу, что ему везло. Изобретение «Лидочки» — показательный пример. Предложив использовать в «Слойке» дейтерид лития, он не сразу увидел все плюсы этого предложения. Через два-три месяца он разглядел плюсы, но не знал, насколько они велики. Ему не хватало некоторых физических параметров, которые можно (и нужно) было измерить, что требовало времени для создания измерительной установки. Этим экспериментаторы ФИАНа и занялись, не зная, что такие измерения уже сделаны в США и что их результаты успели стать разведданными. Об этом знал Юлий Харитон, научный руководитель работ по ядерному оружию, и обратился к высшему руководителю Ядерного проекта Лаврентию Берии с предложением дать Тамму экспериментальные данные, добытые разведкой. В аппарате Берии, однако, решили, что передавать Тамму разведматериалы «не следует, чтобы не привлекать к этим документам лишних людей», а можно лишь сообщить обезличенные выписки, «без ссылки на источники».
В архиве сохранилось письмо Харитона с грифом «Совершенно секретно» директору ФИАНа, содержащее семь строк, из которых четыре — цифры, «предварительные экспериментальные данные». На документе пометка Тамма: «т. Сахарову для ознакомления» и Сахарова: «Ознакомился 7/V-49». А Гинзбургу, которого они касались больше всего, этот листок не показали. Но ему эти секреты были уже и не нужны. Двумя неделями раньше самый авторитетный тогда физический журнал «Physical Review» опубликовал все данные! Познакомившись с ними, Гинзбург понял, что его «LiDочка» в сто раз лучшая термоядерная взрывчатка, чем он поначалу думал. Это не просто везение, это редкостная удача. А удача, говорят, — награда за смелость. В данном случае за смелость в науке и жизни.
Совершенно секретные данные Гинзбургу не показали неслучайно — он был женат на «политической преступнице» и дочери «врага народа». В 1946 году Виталий познакомился с ссыльной Ниной Ермаковой, которой, после тюрьмы и лагеря, запретили жить в больших городах. Вопреки советам друзей и здравому «советскому» смыслу, доктор наук женился на бесправной ссыльнопоселенной. И это определило не только его личную жизнь, но и научную.
Его нисколько не огорчал ограниченный допуск к скучным для него «научно-плёвым совсекретам». И он был просто счастлив, когда понял, что по той же «анкетной» причине его не посылают вместе с Таммом и Сахаровым на секретный «Объект» воплощать эти «совсекреты» в бомбы. Он остался в Москве, занимался любимой чистой наукой и в результате сделал свою нобелевскую работу ещё до того, как его «LiDочка» показала себя в августовском 1953 года супериспытании. За вклад в термоядерную мощь СССР Героя Соцтруда ему не присвоили, но дали орден Ленина, удвоенную Сталинскую премию 1-й степени да ещё выбрали в членкоры. Тоже немало.
Осталось лишь рассказать о существенной роли, которую «LiDочка» вполне могла сыграть в истории, но не сыграла. Как известно, «Слойка» не была последним словом термоядерной техники. После первой и второй идеи последовала третья, о которой Сахаров писал: «Более высокие характеристики наш проект приобрёл в результате добавления “3-й идеи”, в которой я являюсь одним из основных авторов. Окончательно “3-я идея” оформилась уже после первого термоядерного испытания в 1953 году» (точнее, весной 1954 года. — Г. Г.)
А осенью 1952 года, когда на «Объекте» воплощение «Слойки» в железо шло полным ходом, газеты сообщили, что в США прошли «испытания, включавшие в себя эксперимент, связанный с исследованиями по термоядерному оружию». Физики «Объекта» сообразили, что американский «эксперимент» — это, вероятно, термоядерный взрыв, и подумали, нельзя ли по «осколкам» взрыва, попавшим в атмосферу, сравнить американское взрывное устройство со своим. Они собрали снег в надежде выделить из него микроосколки, но надежда не оправдалась — не хватило чувствительности приборов, то бишь умения экспериментаторов. И лишь год спустя в СССР начались систематические исследования по обнаружению далёких ядерных взрывов.
Если же удалось бы тогда получить состав американских осколков, физики оказались бы в трудной ситуации, поскольку в том американском взрыве литий не участвовал. И пришлось бы гадать, как это американцы обошлись без «Лидочки». Этот вопрос, вполне возможно, побудил бы т. Берию предпринять особые усилия, чтобы получить на него ответ. И правильный ответ был бы ещё более озадачивающим: американцы действительно обошлись без «Лидочки», но мощность их «изделия» в 25 раз превышала расчётную мощность «Слойки»! Какие орг-выводы сделал бы т. Берия, только ему и т. Сталину было известно.
К счастью для физиков, вопрос не возник. А возможности Берии резко уменьшились после того, как испытание советской атомной бомбы заставило американскую контрразведку сделать свои оргвыводы. В результате были арестованы Клаус Фукс и команда Юлиуса Розенберга. Смешно сказать, но Берия в своих представлениях о состоянии американских термоядерных дел опирался на свободу слова в США — на американские газеты и журналы: в совершенно секретном ядерном архиве сохранились открытые американские публикации. Эти публикации, однако, ничего не говорили о мощности взрыва и вполне позволяли предположить, что американцы идут тем же путём, что и советские физики. Именно так Берия и думал.
Сейчас-то известно, что американское испытание 1952 года было основано на идее, переоткрытой в СССР весной 1954-го и названной Сахаровым «3-й». А из-за того что в США «Лидочку» придумали позже, их взрывное устройство было не бомбой, а огромным сооружением. Только к весне 1954 года в США получили достаточное количество «Лидочки», чтобы воспроизвести ту же мощность, уменьшив «изделие» до размеров бомбы. История «3-й идеи» разворачивалась в двух версиях по обе стороны железного занавеса, и в каждой версии есть свои загадки и парадоксы. О горячих спорах вокруг этой двойной истории можно узнать, например, из книги автора данной статьи «Андрей Сахаров: наука и свобода» (Серия «ЖЗЛ». — М.: Молодая гвардия, 2010).
В эти споры, однако, не включался автор «2-й идеи», хотя он и участвовал в приёмке «3-й идеи», о чём рассказывал со свойственной ему прямотой: «Я там (на «Объекте», он же Арзамас-16, а сейчас Саров. — Г. Г.) один раз был, но ничего не помню. Помню какую-то колокольню. Меня в 1955-м, по-моему, послали на какую-то экспертизу. Я ничего не понял — очень мне не хотелось этого делать. Входили в комиссию Тамм, Келдыш, Леонтович и я. По-видимому, какой-то вариант водородной бомбы <> Я ни черта по существу не помню. Какую роль там играл? Чисто парадное было мероприятие, за что я потом получил орден Трудового Красного Знамени».
Вряд ли сейчас кто усомнится, что Виталий Лазаревич Гинзбург если не за участие в экспертной комиссии 1955 года, то «по совокупности работ» заслужил все свои награды.
Подробности для любознательных
ЧТО ПРОИСХОДИТ В «СЛОЙКЕ»
Андрей Дмитриевич Сахаров изобрёл схему термоядерного заряда в виде «Слойки» — перемежающихся слоёв легкоядерного «горючего» и тяжелоядерного материала. В результате взрыва атомного «запала» тяжелоядерный слой полностью ионизируется и «распухает» в сотню раз, сжимая легкоядерный слой, в котором начинается слияние лёгких ядер. Горючим Сахаров предполагал дейтерий D (в современных обозначениях 2H) или тритий T (3H) — в обычных условиях газы и лишь при сильном охлаждении жидкости.
А Виталий Лазаревич Гинзбург предложил готовить «горючее» на месте, непосредственно при взрыве, используя в качестве горючего-полуфабриката твёрдое соединение изотопа лития 6Li и дейтерия D.
При взрыве атомного «запала» появляется мощный поток излучения и нейтронов 1n, под действием которых дейтерид лития распадается:
6LiD → 6Li + D,
нейтроны расщепляют литий на гелий и тритий:
6Li + 1n → 4He + T,
а сжатые «распухшими» соседними слоями дейтерий и тритий вступают в реакцию синтеза с выделением огромной энергии:
D + T → 4He + 1n + 17,6 МэВ.
Взрыв нескольких килограммов термоядерного горючего эквивалентен взрыву миллионов тонн тротила.
Комментарии к статье
1 Albright J., Kunstel M. Bombshell: The Secret Story of America’s Unknown Atomic Spy Conspiracy, Random House. 1997, p. 186—7.
2 Гинзбург В. Л. Атомное ядро и его энергия. — М., ОГИЗ, 1946, с. 51.
Читайте в любое время
