Как работает ядерная боеголовка — Российская газета
Свежий номер
РГ-Неделя
Родина
Тематические приложения
Союз
Свежий номер
Русское оружие
09.06.2016 10:10
Поделиться
Антон Валагин
Вся громада межконтинентальной баллистической ракеты, десятки метров и тонн сверхпрочных сплавов, высокотехнологичного топлива и совершенной электроники нужны лишь для одного — доставить к месту назначения боеголовку: конус высотой метр-полтора и толщиной у основания с туловище человека. Самое мощное оружие на Земле очень компактно — термоядерный заряд мощностью 300 килотонн (20 Хиросим) по форме и объему напоминает обыкновенное ведро.
Кроме заряда, в боеголовке находится блок управления. Он тоже невелик по размеру — с бидон, — и выполняет сразу несколько задач. Главная — подрыв заряда на определенной, строго рассчитанной высоте. Ядерное оружие не предназначено для применения на земной поверхности — разве что вывести из строя подземные пусковые шахты баллистических ракет противника, пишет «Популярная механика». Оптимальной высотой срабатывания ракетных боеголовок считается 1200 метров. В этом случае отразившаяся от земной тверди взрывная волна сливается с другой, расходящейся в стороны, и усиливает ее — так образуется главный поражающий фактор ядерного взрыва, всесокрушающая ударная волна.
Автоматика боевого блока управляет рулевыми двигателями: пневматическими или пороховыми, — и следит за термостатической стабилизацией заряда, поскольку оружейный плутоний, из которого тот состоит, в спокойном состоянии имеет обыкновение нагреваться. Кроме того, в конусе есть бортовая электросеть с источниками питания и защита от электромагнитного импульса. Все это хозяйство надежно закреплено на амортизаторах и заключено в прочный силовой каркас, покрытый сверху толстым слоем термоизоляции.
На дальней станции сойду
Технология, по которой боевые блоки отделяются от ракеты и ложатся на собственные курсы — отдельная большая тема, о которой можно писать книги. Поэтому скажем лишь, что сегодня применяется схема «автобус»: блок разведения в нужном месте притормаживает, разворачивается, выпускает боеголовку — для того, чтобы не сбить ее с пути истинного, он может даже отключить на время свои двигатели, — затем вновь разгоняется и следует к следующей «остановке». Весь этот балет происходит на высоте 1200 километров, где летают искусственные спутники Земли.
Отделившись от последней ступени, боевой блок достигает вершины своей траектории, а затем начинает падение к Земле. В атмосферу он входит на запредельной скорости — в 15 раз быстрее звука, — его внешняя оболочка раскаляется до пяти-шести тысяч градусов и начинает гореть. Хуже всего приходится носовой части — в боеголовках ее делают из кварца и покрывают самым толстым слоем термоизоляции. Впрочем, и бокам несладко: превратившийся в плазму воздух шлифует горящую поверхность боевого блока, как песок или наждачная бумага, унося теплозащитное покрытие.
На высоте 50 километров над поверхностью боеголовка входит в плотные слои атмосферы и испытывает мощные отрицательные перегрузки: воздух тормозит ее не хуже, чем бетонная стена — разогнавшийся автомобиль. Вот здесь и срабатывает силовой каркас вместе с амортизирующими креплениями — иначе содержимое боевого блока сорвет со штатных мест, оборвав кабели питания и связи.
Связанные одной целью
Термоядерный заряд и блок управления непрерывно общаются друг с другом. «Диалог» этот начинается сразу после установки боеголовки на ракету, а завершается он в момент ядерного взрыва. Все это время система управления готовит заряд к срабатыванию, как тренер — боксера к ответственному поединку. И в нужный момент отдает последнюю и самую главную команду.
При постановке ракеты на боевое дежурство ее заряд оснащают до полной комплектации: устанавливают импульсный нейтронный активатор, детонаторы и другое оборудование. Но к взрыву он еще не готов. Десятилетиями держать в шахте или на мобильной пусковой установке ядерную ракету, готовую рвануть в любой момент, попросту опасно.
Поэтому во время полета система управления переводит заряд в состояние готовности к взрыву. Происходит это постепенно, сложными последовательными алгоритмами, базирующимися на двух основных условиях: надежность движения к цели и контроль над процессом. Стоит одному из этих факторов отклониться от расчетных значений и подготовка будет прекращена. Электроника переводит заряд во все более высокую степень готовности, чтобы в расчетной точке дать команду на срабатывание.
Ядерный взрыв происходит мгновенно: летящая со скоростью пули боеголовка успевает пройти лишь сотые доли миллиметра, как вся мощность термоядерного заряда превращается в свет, огонь, удар и радиацию — и все это ужасающей силы.
Поделиться
#ракеты
#технологии
#ядерное оружие
ОРУЖИЕ НА НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ • Большая российская энциклопедия
Авторы: В. В. Верховод
ОРУ́ЖИЕ НА НО́ВЫХ ФИЗИ́ЧЕСКИХ ПРИ́НЦИПАХ, вид оружия, основанный на качественно новых или ранее неиспользовавшихся принципах действия и технич. решениях, базирующихся на достижениях в новых областях знаний и на новых технологиях. К осн. видам О. на н. ф. п. можно отнести: лучевое (лазерное и ускорительное), инфразвуковое, радиочастотное, геофизическое оружие, аннигиляционное, кинетическое оружие, новые виды оружия несмертельного действия и средства ведения информационной войны.
Лазерное оружие основано на использовании электромагнитного излучения высокоэнергетич. лазеров. Поражающий эффект лазерного оружия определяется в осн. термомеханич. и ударно-импульсным воздействием лазерного луча на цель, что может привести к ослеплению человека или к разрушению корпуса ракеты, самолёта и др. объектов. Лазерное оружие отличается скрытностью действия (отсутствием пламени, дыма, звука), высокой точностью, практически мгновенным действием. В США лазерное оружие находится в стадии испытания.
В ускорительном оружии (пучковом оружии) используется энергия узконаправленных пучков заряженных или нейтральных частиц, генерируемых с помощью разл. типов ускорителей. Поражение объектов и человека осуществляется радиац. (ионизирующим) и термомеханич. воздействием. Пучковые средства могут разрушать оболочки корпусов ЛА, поражать баллистич. ракеты и космич. объекты путём вывода из строя бортового электронного оборудования. Предполагается, что с помощью мощного потока электронов можно осуществлять подрыв боеприпасов с ВВ, расплавлять ядерные заряды головных частей боеприпасов. Разработка ускорит. оружия ведётся в интересах создания комплексов ПВО кораблей, а также для мобильных сухопутных установок.
Инфразвуковое оружие основано на использовании направленного излучения мощных инфразвуковых колебаний с частотой от сотых долей до единиц герц. Преобразование электрич. энергии в звуковую низкой частоты происходит при помощи пьезоэлектрич. кристаллов. Инфразвуковые волны в воздухе, воде и земной коре распространяются на большие расстояния, проникая сквозь бетонные и металлич. преграды, воздействуют на ЦНС человека, вызывая паралич, спазмы, панич. состояние, потерю контроля над собой. В США работы по созданию инфразвукового оружия находятся в стадии завершения, его опытные образцы в виде т. н. акустич. бомбы применялись в 1999 в Югославии.
Принцип действия радиочастотного оружия основан на воздействии на организм человека или электронной системы электромагнитных излучений в диапазоне радиочастот от крайне низких (3–30 Гц) до сверхвысоких (3–30 ГГц). В последнем случае радиочастотное оружие иногда называют микроволновым или СВЧ-оружием. При действии на ЦНС человека наибольший биологич. эффект вызывают излучения, которые по своим параметрам соответствуют электромагнитным полям мозга. Дистанционное и целенаправленное воздействие на человека позволяет использовать радиочастотное оружие для проведения психологич. диверсий и дезорганизации управления войсками противника. Помимо этого, перспективные магнетроны и клистроны (микроволновое оружие) способны нарушать функционирование стартовых позиций ракет, пунктов управления, выводить из строя системы управления войсками и оружием. Это выдвигает микроволновое оружие в разряд наиболее приоритетных вооружений будущего.
Аннигиляционное оружие – один из возможных, но пока гипотетич. видов оружия, действие которого основывается на процессе аннигиляции частиц и античастиц с выделением большого количества энергии. С воен. точки зрения аннигиляция может быть использована для создания оружия огромной разрушит. силы, намного превышающей мощность ядерного оружия.
Наука за атомной бомбой
Огромная разрушительная сила атомного оружия проистекает из внезапного высвобождения энергии, возникающей при расщеплении ядер делящихся элементов, составляющих ядро бомбы. США разработали два типа атомных бомб во время Второй мировой войны. Первый, Little Boy, представлял собой оружие пушечного типа с урановым сердечником. Маленький мальчик был сброшен на Хиросиму. Второе оружие, сброшенное на Нагасаки, называлось «Толстяк» и представляло собой устройство имплозивного типа с плутониевым сердечником.
Деление
Изотопы урана-235 и плутония-239 были выбраны учеными-атомщиками, потому что они легко подвергаются делению. Деление происходит, когда нейтрон ударяется о ядро любого изотопа, раскалывая ядро на фрагменты и высвобождая огромное количество энергии. Процесс деления становится самоподдерживающимся, поскольку нейтроны, образующиеся при расщеплении атома, ударяются о близлежащие ядра и вызывают большее деление. Это называется цепной реакцией и вызывает атомный взрыв.
Когда атом урана-235 поглощает нейтрон и делится на два новых атома, он высвобождает три новых нейтрона и некоторую энергию связи. Два нейтрона не продолжают реакцию, потому что они теряются или поглощаются атомом урана-238. Однако один нейтрон сталкивается с атомом урана-235, который затем делится и высвобождает два нейтрона и некоторую энергию связи. Оба этих нейтрона сталкиваются с атомами урана-235, каждый из которых делится и выделяет от одного до трех нейтронов и так далее. Это вызывает цепную ядерную реакцию. Для получения дополнительной информации по этой теме см. Ядерное деление.
Критичность
Чтобы взорвать атомное оружие, необходима критическая масса расщепляющегося материала. Это означает, что вам нужно достаточное количество U-235 или Pu-239, чтобы нейтроны, высвобождаемые при делении, попадали в другое ядро, вызывая цепную реакцию. Чем больше у вас расщепляющегося материала, тем больше шансов, что такое событие произойдет. Критическая масса определяется как количество материала, при котором нейтрон, произведенный в процессе деления, в среднем вызовет другое событие деления.
Разница между бомбами
Маленький Мальчик и Толстяк использовали разные элементы и совершенно разные методы конструкции, чтобы функционировать как ядерное оружие. Маленький мальчик взорвался из-за цепной реакции деления с участием изотопа U-235 урана, а Толстяк использовал форму плутония Pu-239.
Маленький мальчик
Маленький мальчик питался от изотопа урана U-235 в процессе, который не давался многим ученым Манхэттенского проекта, работавшим над процессом извлечения и обогащения урана. Большая часть урана, обнаруженного в природе в мире, существует в виде урана-238, и только 0,7% природного урана приходится на изотоп U-235. Когда нейтрон бомбардирует U-238, изотоп часто захватывает нейтрон, превращаясь в U-239., не способный к делению и, таким образом, не способный спровоцировать цепную реакцию, которая взорвала бы бомбу. Таким образом, первая задача проекта заключалась в том, чтобы определить наиболее эффективный способ отделения и очистки урана-235 от чрезмерно распространенного урана-238 — стандартные методы разделения нельзя было использовать из-за сильного химического сходства между двумя изотопами. Чтобы не тратить время на один новый метод, который впоследствии может оказаться недостаточным для производства достаточного количества U-235, чтобы позволить атомной бомбе достичь критической массы, генерал Лесли Гроувс проконсультировался с ведущими учеными проекта и согласился исследовать одновременно четыре отдельных метода. разделение и очистка урана-235: газодиффузионная, центрифужная, электромагнитная сепарация и жидкостная термодиффузия.
Как только было получено достаточное количество U-235 для питания бомбы, Little Boy был сконструирован с использованием конструкции пушечного типа, которая стреляла одним количеством U-235 в другое, чтобы объединить две массы. Эта комбинация создала критическую массу, которая вызвала цепную реакцию деления, которая в конечном итоге взорвала бомбу. Две массы U-235 должны были соединиться друг с другом достаточно быстро, чтобы избежать самопроизвольного деления атомов, из-за которого бомба взорвется и, следовательно, не взорвется.
Толстяк
Приведенный в действие плутонием, Толстяк не мог использовать ту же конструкцию типа пистолета, которая позволяла Малышу эффективно взрываться — форма плутония, собранного из ядерных реакторов в Хэнфорде, штат Вашингтон, для бомбы не позволяла использовать эту стратегию. Хэнфордский плутоний вышел из реакторов менее чистым, чем исходный плутоний, извлеченный из лаборатории Эрнеста О. Лоуренса в Беркли, вместо этого содержащий следы изотопа плутония-240, в отличие от желаемого плутония-239. Более высокая скорость деления плутония-240 заставит атомы подвергнуться спонтанному делению до того, как конструкция пушечного типа сможет соединить две массы плутония, что снизит энергию, необходимую для фактического взрыва бомбы.
Таким образом, потребовался новый дизайн. Физик Сет Неддермейер из Лос-Аламоса разработал конструкцию плутониевой бомбы, в которой использовались обычные взрывчатые вещества вокруг центральной массы плутония для быстрого сжатия и консолидации плутония, увеличения давления и плотности вещества. Повышенная плотность позволила плутонию достичь своей критической массы, выпустив нейтроны и позволив протекать цепной реакции деления. Для детонации бомбы поджигалась взрывчатка, высвобождающая ударную волну, которая сжимала внутренний плутоний и приводила к его взрыву.
Атомарный глоссарий |
---|
Атом : строительные блоки материи; состоит из небольшого плотного ядра, окруженного облаком электронов (отрицательно заряженных частиц) |
Ядро : составляет центр атома; состоит из ряда положительно заряженных протонов и нейтральных (незаряженных) нейтронов.![]() |
Изотоп : Изотопы элемента имеют одинаковое количество протонов в ядрах, но имеют разное количество нейтронов. |
Деление : процесс, при котором ядро атома расщепляется на более мелкие частицы; приводит к высвобождению нейтронов и большого количества энергии. |
E=mc 2 : Уравнение, ставшее знаменитым благодаря Альберту Эйнштейну. Объясняет, как крошечное количество материи содержит огромное количество энергии. |
Ядерное оружие — Федерация американских ученых
Nuclear Weapons
Проект ядерной информации предоставляет общественности достоверную информацию о состоянии и тенденциях развития
The Nuclear Information Project, названный Washington Post «одним из наиболее широко используемых ресурсов для подсчета ядерных боеголовок», использует открытые источники, такие как официальные документы, свидетельские показания, ранее нераскрытая информация, полученная в соответствии с Законом о свободе информации, а также независимые анализ коммерческих спутниковых изображений в качестве основы для разработки наилучших доступных несекретных оценок состояния и тенденций развития ядерного оружия во всем мире.
Проект также проводит анализ роли ядерного оружия и предоставляет рекомендации по ответственному сокращению количества и роли ядерного оружия.
Исследования в основном публикуются в Блоге стратегической безопасности, в Ядерной записной книжке в Бюллетене ученых-атомщиков, обзоре мировых ядерных сил в Ежегоднике СИПРИ, а также в журналах. Являясь основным источником достоверной информации о ядерном оружии, Проект часто консультирует правительства, парламентариев, средства массовой информации, институты и неправительственные организации.
Информационный ядерный проект возглавляет Ханс М. Кристенсен в сотрудничестве с Мэттом Кордой и Элианой Джонс (ранее — с Робертом С. Норрисом). Проект также сотрудничает с другими экспертами и организациями.
Эта работа основана на проекте «Сборник данных по ядерному оружию», которым Томас Кокран и Роберт Норрис руководили в NRDC в течение многих лет. Многие из их публикаций доступны здесь, в FAS, на странице «Архивы».
Проект ядерной информации в настоящее время поддерживается за счет щедрых пожертвований Фонда Джона Д. и Кэтрин Т. Макартуров, Фонда Нью-Лэнд, Фонда Плаушерз, Фонда Проспект Хилл, Филантропии Лонгвью, Фонда Стюарта Р. Мотта, Фонда Будущего. Института жизни, Open Philanthropy и индивидуальных доноров.
Внешние публикации и брифинги
Ищете внешнюю публикацию или брифинг по проекту? См. хронологию со ссылками, насчитывающими более десяти лет.
подробнееВ новостях
Наши исследования используются журналистами и экспертами по всему миру. Вот лишь небольшой отрывок из новостей, основанных на нашем исследовании.
В Твиттере
Следите за Гансом М. Кристенсеном, Мэттом Кордой и Элианой Джонс в Твиттере, чтобы получать анализ в реальном времени и многое другое.
Ядерное оружие
Видео указывает на то, что авиабаза Лида может получить российскую миссию по «обмену ядерным оружием» в Беларуси боеприпасы» после его обучения в России. Особенности, показанные на видео, а также несколько других подсказок из открытых источников позволяют предположить, что авиабаза Лида находилась всего в 40 километрах от литовской границы и […]19.04.23 | 7 минут чтения
подробнееЯдерное оружие
Была ли авария с ядерным оружием США на голландской авиабазе? [нет, это была тренировка, см. обновленную информацию ниже]
На фотографии студенческого брифинга Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL) от 2022 года показаны четыре человека, осматривающие то, что кажется поврежденной ядерной бомбой B61.
04.03.23 | 7 минут чтения
Ядерное оружие
STRATCOM заявляет, что у Китая больше пусковых установок межконтинентальных баллистических ракет, чем у Соединенных Штатов – у нас есть вопросы МБР), чем США. Доклад является последним из серии разоблачений за последние четыре года о растущем арсенале ядерного оружия Китая и углублении […]
02.10.23 | 6 минут чтения
подробнееЯдерное оружие
Если контроль над вооружениями рухнет, стратегические ядерные арсеналы США и России могут увеличиться вдвое
Несоблюдение Россией нового договора по СНВ делает сохранение ограничений на стратегические ядерные силы еще более важным.
02.07.23 | 9 мин чтение
подробнееДиректор проекта ядерной информации
Ханс Кристенсен
Состояние мировых ядерных арсеналов,
Снятие с боевой готовности ядерной политики США,
Ядерное оружие
Старший научный сотрудник и руководитель проекта, проект ядерной информации
Мэтт Корда
Ядерное сдерживание и разоружение
Прогрессивная внешняя политика
Глобальные арсеналы ядерного оружия
Противоракетная оборона
Ядерно-климатический взаимосвязь
Научный сотрудник, Проект ядерной информации
Элиана Джонс
Ядерное сдерживание и нераспространение,
Статус мировых ядерных арсеналов, 90 165
Северная Корея
Технологии и инновации
Мы должны начать решать будущие проблемы, предоставляя информацию промышленности, налаживая связи между секторами и продвигая инновации правительства на всех уровнях.