Станислав Пестов - Бомба. Тайны и страсти атомной преисподней

Его схему посчитали слишком сложной и расчетами не проверили. В США тоже своевременно не оценили Фукса и потратили годы на тупиковую схему.

Позже, после взрыва «Майка» Эдвард Теллер скажет, что если бы сразу заинтересовались той двухступенчатой схемой, то Америка имела бы водородную бомбу в 1947 году.

Но ведь тогда и Фукс, вне всякого сомнения, передал бы всю информацию — идеи, схемы, чертежи, результаты испытаний — советской разведке, и в СССР водородная бомба появилась бы не в 1955 году, а значительно раньше.

В 1948 году на семинаре у Курчатова рассматривалась работа группы Ландау по вычислению мощности будущего взрыва плутониевой бомбы. Бралась простейшая модель, в которой многими явлениями пренебрегали для этого упрощения, и все, в конце концов, сводилось к системе обыкновенных дифференциальных уравнений для средних (и к тому же не полных) величин.

На этом семинаре впервые появился математик Андрей Тихонов, известный тем, что «стал профессором» на четвертом курсе университета. Тихонов тогда увлекся топологией и получил результаты мирового уровня. Как говорят его коллеги, они до сих пор вызывают наибольшее число ссылок в математической литературе.

И вот, после публикации этих идей в МГУ приходит письмо из Бразилии — «профессору Тихонову». Долго искали такого профессора, пока не сообразили, что бразильское послание нужно передать студенту четвертого курса…

Тихонов выступил на курчатовском семинаре и сказал, что задачу вычисления мощности бомбы можно решить «в лоб» — методом конечных разностей. При этом учитывались и те сложные процессы, которыми раньше пренебрегали.

«Но это будет научный подвиг, — вырвалось у Ландау, — если удастся-таки сделать».

В те времена численные методы были слаборазвиты, хотя некоторые несложные задачи по ядерной тематике обсчитывались. А такие задачи, как взрыв атомной бомбы, никто и не пытался даже сосчитать. Поэтому заявление Тихонова вызвало живейший интерес Курчатова, и после семинара у них состоялась долгая беседа. Результатом стало Постановление Совмина об организации специальной лаборатории, которую возглавил Тихонов.

Кончено, возникли трудности со специалистами и вычислительным оборудованием. На физфаке МГУ к тому времени открыли отделение «Строение вещества», под названием которого скрывалась группа по обучению ядерщиков и куда переводились студенты из других вузов. Его уже закончил Юрий Романов, а в 1948 году там получил диплом Владимир Гольдин. Дипломник Гольдин, а также только что защитивший диссертацию аспирант Тихонова — Александр Самарский — были первыми сотрудниками новой лаборатории.

Сама лаборатория располагалась в «Геофизике», где существовала группа поиска урана и уже имелся, стало быть, первый отдел. Именно его наличие определило «местожительства» вычислителей, ибо секретность была, прежде всего, — работы математиков шли под грифом «Особой важности».

Разработкой численных методов для полной системы уравнений в частных производных, описывающих взрыв атомной бомбы, занялся Самарский. А Гольдин рассчитывал упрощенную модель группы Ландау.

Самарский предложил и внедрил новую схему, и уже зимой 1949 года был сделан первый прямой расчет взрыва плутониевого шара, а потом заряда в виде урановой оболочки.

Меньше, чем за год группа из трех научных сотрудников и вычислителей совершила-таки научный подвиг, если в особенности учесть, что все вычислительное оборудование состояло из механических арифмометров «Феликс». Или как их называли в народе — «Железный Феликс» — так несостоявшийся адвокат Ульянов любил обращаться к своему любимому палачу. Взрыв первой советской бомбы подтвердил правильность расчетов.

Как рассказывает Гольдин, если бы все с самого начала знали — какие трудности их ожидают впереди — вряд ли тогда взялись за эту работу. И действительно, многие не выдержали и ушли, хотя зарплата была раза в два выше, чем в институтах Академии Наук.

Но настоящие трудности были еще впереди.

В 1950 году к Тихонову приехал Тамм и предложил рассчитать более сложную конструкцию, но физическую и техническую идеи раскрывать Тихонову не стал.

В последствии, общаясь с Романовым и Сахаровым, математики узнали, что ведут расчет нового заряда, в котором наряду с делением тяжелого ядра будет и синтез легких ядер.

Вычисления значительно усложнились и трансформировались. Они теперь основывались (и проверялись) на консервативности разностных схем, которые ввели и разработали Самарский и Тихонов. Удалось обойти сложности, которые возникали на границах слоев, весьма обличающихся по плотности и другим параметрам.

Важную роль в расчетах играли константы, которые предоставляли математикам разработчики Юрий Романов и Герман Гончаров.

В 1951 году закончился расчет первого варианта «слойки» в лаборатории Тихонова. Параллельно аналогичную работу проводили в группе Ландау. А в 1952 году комиссия под руководством Дмитрия Блохинцева сопоставила эти результаты, усовершенствовала оба метода и физики выбрали окончательный вариант конструкции.

Не обошлось, конечно, без привлечения трудов западных ядерщиков — Фейнмана, Теллера, Ферми. Но зато физики получили более или менее полную картину процесса взрыва, и все это — на механических арифмометрах.

Правда, Самарский придумал схему распараллеливания, при которой десятки вычислителей работали над своим «куском» цепочки расчетов, а результат передавался соседу с помощью, как тогда иронически говорили, «крика».

Нечто похожее, но гораздо раньше, изобрел в США Ричард Фейнман. Он набирал коллектив студентов, часть которых считала вручную свой «кусок», результат заносился в специальную карточку, а другие студенты по разработанной схеме разносили эти карточки для дальнейшего счета.

По сути дела это была живая вычислительная машина, правда, очень медленная. Потом «живая» машина усовершенствовалась.

На фотографии времен II Мировой войны снят громадный зал и сидящие перед пультом операторы, каждая из которых рассчитывала непонятные ей параметры ядерных процессов. Даже стоящий (на заднем плане) «надсмотрщик» не знал целей и смысла этих вычислений.

Первая Советская атомная бомба, сделанная по американским идеям и чертежам, была успешно испытана в тот год, когда Сахаров выпустил свой первый отчет, посвященный идеям «слойки».

Следующее испытание бомбы деления состоялось через два года — в 1951-ом, когда математики подготовили первый вариант просчитанной ими «слойки». Испытанная бомба сильно отличалась от первой — в нее внесли изменения, добытые разведкой из американских отчетов по усовершенствованию ядерного оружия, а также новшества, предложенные советскими ядерщиками. В результате эффективность «изделия» возросла в несколько раз.