К ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ ПЕРВОЙ
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЯДЕРНОЙ БОМБЫ

Александр Николаевич Медведь, к.т.н.

21 июня 1947 г. на Ногинском полигоне НИП АВ было организовано проведение испытаний крупнокалиберных бомб, оснащенных небольшими зарядами тротила (15 кг) для лучшей заметности точки падения. Из докладной записки Л.П. Берии, адресованной И.В. Сталину, известно, что в ходе утреннего этапа два самолета Пе-8 нормально сбросили бомбы с высоты 6500-7000 м. Однако оба вылета во второй половине дня ознаменовались чрезвычайными происшествиями:

"…первый самолет достиг высоты 6000 м, но один из моторов задымил и самолет стал снижаться. На высоте 4000 м летчик с самолета запросил разрешения сбросить бомбу, что ему было разрешено. Бомба летела правильно и при падении разорвалась нормально. Самолет после этого благополучно приземлился на аэродроме.

Второй самолет достиг высоты 7000 м и по команде сбросил бомбу, которая летела нормально и при падении разорвалась. После этого самолет пошел на посадку. Весь полет, как докладывал по радио летчик, протекал нормально. Но при самой посадке левый мотор охватило пламенем. Экипаж успел выйти из машины, но самолет сгорел".

Указанные происшествия были, скорее всего, вызваны сильной изношенностью самолетов Пе-8 и, в особенности, их силовых установок (производство Пе-8 было прекращено в 1944 г.). Из-за особенностей двигателей бомбардировщик этого типа не мог поднять пятитонную бомбу выше 7000 м, в то время как американцы сбрасывали свои "изделия" на японские города с высоты порядка 10000 м. В связи с этим 4 июля 1947 г. Ю.Б. Харитон и П.М. Зернов обратились к Л.П. Берии с предложением о переоборудовании двух самолетов Б-4 для испытаний атомных бомб. Впоследствии для проведения летных испытаний радиодатчика был использован один из бомбардировщиков В-29, совершивших в годы войны вынужденную посадку на одном из дальневосточных аэродромов. Постановлением Совмина СССР от 21 августа 1947 г. Министерству Вооруженных Сил СССР передавались аэродром и полигон "Багерово" в районе Керчи, где был сформирован 71-й полигон для проведения летных испытаний ядерных бомб (без делящихся материалов, разумеется) и их узлов.

В сентябре 1947 г. посетившие "объект № 550" И.В. Курчатов, А.С. Александров и Н.И. Павлов докладывали Л.П. Берии о результатах поездки: "В настоящее время КБ-11 уже вышло из стадии начального организационного периода и развернуло научно-экспериментальную и конструкторскую работу". Были организованы и начали проведение исследований лаборатории взрывчатых веществ (начальник М.Я. Васильев), рентгенографии (В.А. Цукерман), деформации металлов (Л.В. Альтшулер), а также конструкторское бюро во главе с В.А. Турбинером. На этапе формирования находились лаборатории электротехники, спецпокрытий, контроля сырья и материалов, а лаборатории детонации, натурных испытаний, металлофизики электромагнитных методов исследований и нейтронной физики имелись только на бумаге. Впрочем, это не помешало КБ-11 разработать конструкцию первого варианта изделия, в том числе корпус изделия в натуральную величину и "все основные приборы, обеспечивающие работу изделия".

Однако научно-экспериментальная работа с "элементами центральной части изделия в натуральную величину" еще и не начиналась из-за неготовности снаряжательного завода. Отсутствовали экспериментальные данные о сжимаемости металлов при сверхвысоких давлениях. Проверяющие подчеркнули, что "сейчас задача лабораторий КБ-11 заключается не в подборе какой-то совершенной конструкции, а во всесторонней проверке уже имеющейся…" Отмечались также факты серьезных нарушений техники безопасности, немыслимые сегодня: "…научные работники КБ-11 вывозили взрывчатые веществ из НИИ-6 нелегально, перевозили их в своих чемоданах самолетом". Разумеется, объяснялось все это желанием всемерно форсировать проведение исследований.

Комиссия И.В. Курчатова ходатайствовала об ускорении ввода в строй электростанции объекта, ряда других сооружений, а также о развертывании лаборатории и опытного цеха для работ с плутонием и ураном, работой которых должны были руководить академик А.А. Бочвар и профессор А.С. Займовский.

Из доклада о работе КБ-11 за 1947 г., подписанного И.В. Курчатовым, Ю.Б.  Харитоном и П.М. Зерновым, можно сделать вывод о том, что, несмотря на известные трудности, руководители проекта были в целом удовлетворены полученными результатами. Большим достижением они считали разработку электродетонаторов с требуемой разновременностью срабатывания, наладку рентгенографических исследований формы сферической ударной волны, получение первых данных о степени сжимаемости металла на моделях в 1/14 натуральной величины ("если диаметр шара из взрыввещества втрое больше диаметра металлического шара, то увеличение плотности достигает 20 % для железа и свинца и 30 % для алюминия"). Высоко оценивалась работа теоретической группы Института химической физики во главе с Я.Б. Зельдовичем, под руководством которого была построена "теория сходящейся детонационной волны", "теория сжимаемости металлов при сверхвысоких давлениях", а также "теория преждевременного (неполного) взрыва". Отмечалось также, что "для изготовления оболочки, в которой монтируется основной узел, пришлось впервые в Союзе делать алюминиевые отливки сфер такого большого диаметра".

Отмечались и первые трудности принципиального характера, с которыми столкнулись разработчики. Например, в ходе испытаний в ГК НИИ ВВС выяснилось, что при сбрасывании с больших высот корпусов РДС, спроектированных ГСКБ-47, возникало сильное раскачивание. Оно обуславливалось особенностями корпусов (большой диаметр - 1,5 м при непропорционально малой длине - 3,35 м). В дальнейшем КБ-11 пришлось заняться разработкой корпусов бомб и их оперения самостоятельно с привлечением авторитетнейших авиационных специалистов (академика С.А. Христиановича) и использованием аэродинамических труб ЦАГИ. Выявились также признаки отставания с разработкой радиовзрывателя, поэтому задание на его разработку было передано ЦКБ-326 Министерства промышленности средств связи.

При взаимодействии с внешними организациями (в частности, с ВВС), КБ-11 применительно к вариантам бомб РДС-1 и РДС-2 использовало собственные обозначения - изделия "501" и "601", соответственно. В конце 1947 г. их габаритно-массовые характеристики задавались следующим образом: общая длина «501» - 3350 мм, диаметр корпуса – 1500 мм, масса – 4700 кг, общая длина «601» - 4000 мм, диаметр корпуса – 600 мм, масса – 2500 кг.

Планом работ КБ-11, утвержденным постановлением Совмина СССР от 8 февраля 1948 г., сроки предъявления "комплектных экземпляров" РДС-1 и РДС-2 уточнялись и сдвигались "вправо" более чем на год: до 1 марта 1949 г. для первого изделия и до 1 декабря 1949 г. для второго. Конкретизировались и даты окончания промежуточных этапов работы. Так, отработать заряд взрывчатого вещества для РДС-1 в натуральную величину требовалось не позднее 1 мая 1948 г., а пять бомб РДС-1 с автоматикой и устройствами контроля одновременности срабатывания электродетонаторов предъявить на госиспытания до 1 августа 1948 г. Не позднее 15 ноября 1948 г. намечалось начать летные госиспытания пяти изделий РДС-2, "заправленных полностью, но с заменой легкого топлива на А-9, а также с заменой в 3 экз. победита на сталь" (под "легким топливом" понимался уран-235, под материалом А-9 - природный уран, а победит использовался для изготовления корпуса метаемой части в пушечном заряде РДС-2).

На финишной прямой

В письме И.В. Сталину с представлением проекта постановления Совмина о плане работ КБ-11 Л.П.Берия объяснял отставание с разработкой "реактивных двигателей С" тем, что "объем исследовательских и конструкторских работ из-за новизны и непредвиденных… научных и технических трудностей проблемы создания РДС оказался значительно большим, чем предполагалось в 1946 г." Кроме того, в 1948 г. еще не была наработана "начинка" ни для урановой, ни для плутониевой бомбы. В письме подчеркивалось, что КБ-11 обязывается представить изделия РДС на испытания "через 2 месяца после изготовления необходимых количеств плутония и урана-235".

16 марта 1948 г. в американском журнале "Look" была опубликована статья "Когда у русских будет атомная бомба?", написанная директором отдела технической информации фирмы "Келлекс корпорейшн" Д. Хоггертоном и бывшим советником по экономике России в министерстве обороны США Э. Реймондом. Принимавший непосредственное участие в осуществлении "Манхэттенского проекта" Хоггертон обрисовал важнейшие проблемы, описал масштабы работ, которые следовало выполнить при создании атомной промышленности, и дал в целом пессимистический прогноз относительно возможности создания советской атомной бомбы в ближайшее время. Отметив, что при реализации Уранового проекта "использовались все ресурсы Америки", и обратив особое внимание на преимущества американской химической промышленности и университетской системы образования, Хоггертон сделал вывод: Советский Союз будет вынужден в целях экономии сосредоточиться только на одном из вариантов решения проблемы атомной бомбы: урановом или плутониевом.

Еще дальше пошел "эксперт" Э. Реймонд, оценки которого полтора года спустя выглядели попросту смехотворными. Он без тени сомнения утверждал, что "ключевые для атомной проблемы отрасли промышленности в России отстают в среднем на 22 года от соответствующих отраслей промышленности в Соединенных Штатах". Откровенное недоумение вызывает заявление Реймонда о том, что президент Академии наук СССР Вавилов, выступая в США, якобы заявил о катастрофическом отставании советской науки от американской. Это была выдумка в стиле Геббельса - ничего подобного Вавилов не говорил, да и в Америке в указанный Реймондом период не был. Вероятно, именно Реймонд озвучил самые сокровенные надежды американского истеблишмента - русские, мол, смогут сбросить свою первую атомную бомбу не ранее 1954 г.

Высокомерие американских оценок вызвало усмешку у руководителей КБ-11. Именно 1948 г. стал, по существу, определяющим в успехе советского ядерного проекта. Именно в этом году были запущены в работу промышленный реактор для наработки плутония и завод, на котором осуществлялось обогащение урана.

В марте 1948 г. в КБ-11 на базе лабораторий, теоретического отдела и полигонов развернули научно-исследовательский сектор во главе с первым заместителем главного конструктора К.И. Щелкиным. Одновременно был создан научно-конструкторский сектор, вобравший в себя конструкторские группы и подразделения. До июня 1948 г. им руководил В.А. Турбинер, а затем - генерал-майор, Герой Социалистического Труда главный конструктор танков Н.Л. Духов. Такое перемещение только на первый взгляд выглядит удивительным, ведь челябинский Кировский завод был вовлечен в "атомные дела" еще в 1946 г. Еще один новый руководитель конструкторского подразделения - капитан 1 ранга В.И. Алферов - до перевода в КБ-11 являлся директором торпедного завода. Кадрами хорошо зарекомендовавших себя производственников из "оборонки" И.В. Сталин решил укрепить КБ-11.

Важную роль в создании первых образцов ядерных бомб сыграли опытные заводы № 1 и № 2. На первом из них под руководством А.К. Бессарабенко велось изготовление основных металлоконструкций, в том числе деталей из урана. Здесь же отрабатывались технологии обработки сферических оболочек и шаровых поверхностей. На заводе № 2 (директор А.Я. Мальский) выполнялись прецизионные отливки и осуществлялось прессование элементов оснований и линз для зарядов взрывчатого вещества. К продукции этого завода предъявлялись очень высокие требования, особенно в части жестко нормированной плотности изделий. Каждая из изготовленных деталей подвергалась тщательной дефектоскопии. В дальнейшем на территории КБ-11 был развернут серийный завод № 551, в целях секретности числившийся "ремонтным цехом" Приволжской конторы Главгорстроя СССР.

В июне 1948 г. под руководством аэродинамика И.А. Хаймовича в КБ-11 был спроектирован и изготовлен на заводе № 1 окончательный вариант корпуса изделия РДС-1. В следующем месяце при испытаниях на Ногинском полигоне получила подтверждение устойчивость бомбы при сбрасывании с высоты 10-11 км при скорости полета носителя 550-600 км/ч. Для обеспечения надежной работы аэрометрических приборов, входивших в состав системы автоматики РДС-1, была успешно решена задача создания приемника динамического и статического давления, оказавшаяся неожиданно трудной из-за слабой изученности процессов отделения бомбы от носителя на большой высоте.

В КБ-11 была создана и прошла испытания разнообразная контрольная аппаратура, позволившая надежно установить параметры различных процессов, протекающих в различных узлах бомбы. После двукратной проверки всех систем автоматики при наземных лабораторных испытаниях с сентября 1948 г. можно было переходить к летным экспериментам. Двухканальная система автоматики РДС-1 в основном подтвердила заданные уровни надежности и безопасности: ни к подсистеме инициирования, ни к подсистеме предохранения серьезных замечаний не было. Однако камнем преткновения оставался радиодатчик, который создавался в ЦКБ-326. Его надежность и безотказность не удовлетворяли предъявленным требованиям.

В документе, озаглавленном "О состоянии работ по созданию атомной бомбы" и датированном 9 августа 1948 г, Ю.Б. Харитон и П.М. Зернов отмечали: "На сегодняшний день разработаны и изготовлены в натуре все основные узлы плутониевой бомбы, за исключением деталей, изготовление которых связано с большими, еще не имеющимися в наличии, количествами плутония и полония. Также разработаны и изготовлены узлы урановой бомбы. По обоим типам бомб ведется испытание и доводка узлов".

Далее в этом документе давалось краткое описание устройства заряда РДС-1: "Бомба с плутонием состоит  из плутониевого шара… и из сложного составного заряда из взрывчатых веществ, создающего сходящуюся детонационную волну строго сферической формы. Эта волна создается посредством одновременной детонации 32 призм из взрывчатых веществ, составляющих в целом шаровой заряд весом в 2 тонны. В этих призмах происходит преобразование 32 отдельных взрывов в единую сходящуюся шаровую волну, давление которой повышается по мере схождения, возрастая до нескольких миллионов атмосфер. Шар из плутония окружен тяжелым шаром из обычного урана весом около 100 кг, который препятствует разлету плутония в процессе ядерного взрыва и тем самым повышает используемую при взрыве часть плутония. Кроме того, уран, благодаря тому, что он является хорошим отражателем нейтронов, позволяет обойтись меньшим количеством плутония.

Урановый шар окружен алюминиевым шаром, который выравнивает отдельные неоднородности детонационных волн и приблизительно на 10 % повышает давление по сравнению с действием самого взрывчатого вещества.

Ядерный взрыв, как и обычный, требует начального импульса с той, однако, разницей, что он начинается под действием ядерных частиц - нейтронов.

В центре плутониевого шара помещается нейтронный запал, назначением которого является выбросить мощный поток нейтронов в тот самый момент, когда волна сжатия от взрыва проходит через центральную часть плутониевого шара…"

В отношении варианта РДС-2 указывались следующие результаты работы КБ-11: "Изготовлены и отправлены на полигон для баллистических испытаний корпуса в пушечном варианте. Вес бомбы в сборе около 3 т… Изготовлены и испытаны стрельбой "пушки" в 1/2 размера и в натуральную величину". Однако и в этом случае создание полномасштабного варианта бомбы сдерживалось отсутствием обогащенного урана в требуемом количестве. Центральная часть бомбы (собственно "пушка") отрабатывалась в артиллерийском НИИ-88. В конце сентября 1948 г. Ю.Б. Харитон в письме А.С. Александрову отметил, что на опытном заводе НИИ-88 "запущена в производство опытная партия в 10 шт." пушечных узлов, в которых применялся природный уран вместо обогащенного.

22 ноября 1948 г. И.В. Курчатов и Ю.Б. Харитон обратились к начальнику Первого главного управления при Совмине СССР Б.Л. Ванникову с предложением о прекращении разработки пушечного варианта изделия РДС-2. Дело в том, что из поступивших по каналам разведки материалов стало известно: в новых конструкциях атомных бомб американцы перешли к использованию имплозивных составных зарядов из урана-235 и плутония. Проведенный в короткие сроки в КБ-11 анализ показал, что по сравнению с вариантом пушечного заряда в имплозивном составном заряде коэффициент полезного использования урана-235 заметно повышается, одновременно уменьшается потребность в дефицитном плутонии. Однако окончательное решение об отказе от разработки РДС-2 было принято только после успешного осуществления испытаний РДС-1.

В марте 1949 г. Ю.Б. Харитон обратился к Б.Л. Ванникову с предложением о премировании ведущих теоретиков и математиков, принимавших участие в расчетах процессов обжатия плутониевых зарядов и процесса сближения в заряде пушечного типа. Группой Зельдовича (лаборатории Франц-Каменецкого и Забабахина) была развита теория сходящейся детонационной волны, уточнено уравнение состояния плутония и урана-235. Большую помощь в расчетах оказали сотрудники группы видного математика Семендяева, работавшего в Математическом институте АН СССР. Группой под руководством академика Ландау была развита теория расчета к.п.д. ядерного взрыва, а математическое бюро Меймана из Института физических проблем произвело необходимые вычисления применительно к РДС-1 и РДС-2.

15 апреля 1949 г. Ю.Б. Харитон и К.И. Щелкин подписали "Краткий доклад о состоянии работ КБ-11". В документе, адресованном Л.П. Берия, они указали: силами КБ-11 и привлеченных организаций "решены все принципиальные и конструктивные вопросы, возникшие во время разработки" РДС-1. По-прежнему не до конца решенными оставались задачи определения критической массы плутония (из-за отсутствия этого материала в нужном количестве) и изготовления полоний-бериллиевого нейтронного запала (из-за отсутствия полония). Кроме того, требовали доработки борный фильтр, поглощавший внешние нейтроны, которые замедлялись во взрывчатых веществах, и радиодатчик конструкции ЦКБ-326. Впрочем, по программе испытаний РДС-1 намечалось произвести взрыв изделия в неполной комплектации (без баллистического корпуса и ряда элементов автоматики), что давало определенное время для доработки неконтактного взрывателя. Любопытно, что по предложению М.Г. Первухина руководившего разработкой радиодатчика инженера А.И. Скибарко следовало снять с работы, как не выполнившего постановление Совмина, но за него вступился… Л.П. Берия. Он приказал тщательно разобраться и выяснить причины неудовлетворительной работы радиодатчика, а министру промышленности средств связи Г.В. Алексеенко поручил лично контролировать устранение выявленных дефектов. Постановлением Совмина СССР от 2 мая 1949 г. Скибарко и Алексеенко (последнему было указано на персональную ответственность при решении вопроса) получили "последний шанс" - срок приемки радиовысотомера "Вибратор" после окончания летных испытаний был перенесен на 1 августа 1949 г. Только 24 августа 1949 г. М.Г. Первухин и Г.В. Алексеенко доложили Л.П. Берии об обнаружении причин отказов и внесении необходимых изменений в конструкцию радиодатчика, после чего все пять испытанных в полете устройств "показали удовлетворительное срабатывание".

В мае 1949 г. отрабатывались планы проведения полномасштабных испытаний изделия РДС-1 на Семипалатинском полигоне. В зависимости от срока готовности плутониевого шара эксперимент планировалось произвести в период с 15 августа по 15 сентября 1949 г. Затем намечалось проведение государственных летных испытаний пяти комплектов изделий РДС-1 на полигоне № 71 ВВС (в варианте без делящихся материалов) с целью подтверждения работоспособности автоматики с радиодатчиком при воздушном подрыве бомбы.

По результатам посещения КБ-11 Б.Л. Ванниковым и И.В. Курчатовым в период с 4 по 9 июня 1949 г. были приняты важнейшие решения об утверждении массы заряда из плутония, который должен использоваться в РДС-1, и об удовлетворительности конструкции нейтронного запала. Окончательные технические характеристики РДС-1: габаритная длина - 3340 мм, максимальный диаметр корпуса – 1500 мм, масса – 4600 кг. Способ определения высоты взрыва – автоматический.

26 августа 1949 г. на заседании Специального комитета был принят проект постановления Совета министров СССР "Об испытании атомной бомбы". Как и доложенный ранее И.В. Сталину более ранний проект постановления "О проведении испытания атомной бомбы" от 18 августа 1949 г., он не был утвержден, но все же стал основанием для проведения первого в СССР ядерного взрыва. На документе от 18 августа имеется пометка, выполненная, вероятно, В.А. Махневым от руки: "Председатель СК вернул оба экземпляра и сообщил, что вопрос обсуждался в ЦК и решение выноситься не будет".

Следовательно, формально решение о проведении испытания первой отечественной атомной бомбы приняли члены Специального комитета Берия, Маленков, Ванников, Первухин, Завенягин, Курчатов и Махнев. И это исторически справедливо, потому что предыдущие четыре года жизни большинства из них были отданы созданию "изделия РДС".

 (Продолжение в следующем номере).