Знание-сила, 2008 №04 (971)

В апреле 1947 года Манхэттенский инженерный округ, закончив работы по созданию первых атомных бомб, передал свои полномочия Комиссии по атомной энергии (КАЭ). Один из ее членов, адмирал Льюис Страусс, при изучении документов установил, что США не имеют системы обнаружения испытаний иностранных атомных бомб. Для американских стратегов первое же такое испытание означало бы конец атомной монополии США. Ограусс предложил использовать непрерывную регистрацию радиоактивности в верхней атмосфере, считая это единственным средством, которое может служить для идентификации взрывов атомных бомб других государств.

Но каковы же особенности происхождения и свойств радиоактивности, производимой атомным взрывом?

Было установлено, что внутренность «огненного шара», возникающего при атомном взрыве, имеет энергию, недостаточную для испарения всего присутствующего вещества: продуктов деления, непрореагировавшего урана или плутония, материала оболочки. Когда «огненный шар» поднимается в воздухе и охлаждается, то внутри него происходит конденсация с образованием капелек воды и «газа» из частиц субмикронного размера (аэрозолей), которые рассеиваются в атмосфере. Расчеты показали, что радиоактивный распад и «растворение» частиц в воздухе будут такими, что при их перемещении на расстояние в несколько сотен километров от места взрыва их активность уменьшится до уровня, неотличимого от флуктуаций фона. Измерения в этом случае ничего не дадут.

Однако выяснилось, что аэрозоли концентрируются в отдельных облаках, которые перемещаются в атмосфере Земли на большие расстояния без заметного увеличения своих размеров. В этом случае возможен сбор из «облаков» радиоактивных аэрозолей с помощью специальных фильтров, установленных на самолетах.

Для сбора радиоактивности было предложено использовать самолеты, совершающие регулярные рейсы между Аляской и Японией и от Аляски до Северного полюса для изучения погодных условий в этих районах. Пути полетов позволяли самолетам пересекать дрейфующие на восток воздушные массы из России.

Другие методы - акустические и сейсмические - также были обещающими. Акустический эффект, произведенный бомбой Trinity в Аламогордо (первое испытание атомной бомбы в США), был «пойман» микробарографом на расстоянии 1130 километров, а поверхностный сейсмический эффект был зарегистрирован в 1150 километрах от эпицентра взрыва.

Правда, существующая тогда чувствительность обоих методов была недостаточна для эффективной регистрации на расстояниях до предполагаемых мест потенциальных испытаний, расположенных в глубине России. Большое беспокойство вызывал тот факт, что ни акустические, ни сейсмические средства не могли различать взрывы больших количеств обычного взрывчатого вещества и взрывы атомных бомб. Возможность для русских попытаться «одурачить» регистрирующую систему, симулируя атомный взрыв таким путем, была ожидаемой, и ВВС было приказано установить систему, способную обнаруживать все большие взрывы везде в мире, и таким способом, который не оставляет сомнений в их происхождении.

В конце января 1948 года к работам по обнаружению иностранных взрывов атомных бомб была привлечена частная промышленная фирма Tracerlab Inc., производившая ранее приборы для измерения радиоактивности. Фирме было поручено усовершенствовать аппаратуру и довести ее чувствительность до уровня, позволяющего обнаруживать собранную в атмосфере самолетами аэрозольную радиоактивность и выполнять ее радиохимический анализ.

В предстоящей серии испытаний атомных бомб США нового поколения в 1948 году (Sandstone) планировалось произвести сбор радиоактивных продуктов взрыва на расстоянии в несколько тысяч километров от полигона. Между 14 апреля и 14 мая 1948 года было взорвано три бомбы: X-ray, Yoke и Zebra.

Акустические и сейсмические методы, испытанные в Sandstone, не оправдали надежд. Но радиационный работал хорошо - было найдено, что анализируемые количества продуктов деления могут быть получены на расстояниях в тысячи километров от эпицентра. Когда выпадающие частицы снижались до малых высот, они собирались самолетами, оборудованными содержащими фильтры трубами. Затем фильтры направлялись для анализа в Tracerlab. Радиоактивность частиц, захваченных фильтром, оставляла темные пятна на рентгеновской пленке, которая затем становилась подобием карты, показывающей положение частиц. Материал фильтра растворялся, а оставшиеся частицы подвергались химической обработке с использованием методов разделения продуктов реакции. Тем самым стало возможным идентифицировать радиоизотопы как произведенные бомбой. А это значило, что российский испытательный взрыв вблизи поверхности Земли может быть надежно обнаружен на больших расстояниях от эпицентра.

Но оставалось неясным, может ли быть зарегистрирован таким путем взрыв на большой высоте в атмосфере. Среди выпавших бесформенных частиц под микроскопом было обнаружено несколько мелких сфер идеальной формы, чего никто не ожидал. Их появление могло быть объяснено как результат объединения испаренных материалов самой бомбы, свободных от соединения с грунтом, захваченным взрывом. Это означало, что такие сферы должны также присутствовать в воздухе от взрыва на большой высоте. Их можно собрать существующими методами и подвергнуть анализу.

Так достоверная регистрация атмосферных взрывов на больших расстояниях радиационным методом стала реальностью.

В начале 1948 года включились в работу по созданию технических средств дальнего обнаружения иностранных ядерных взрывов и Военно-морские силы США - также с использованием сбора и анализа радиоактивных продуктов.

На изготовленной из радиационно чистых материалов крыше здания оптического отдела Военно-морской исследовательской лаборатории был установлен большой гамма-детектор, который зафиксировал рост гамма-активности во время дождя. Когда над счетчиком поместили пятисантиметровой глубины кювету после ее наполнения дождевой водой, счет природной радиоактивности заметно увеличился. Дождевая вода стекала с крыши по трубам, также изготовленным из радиационно чистого материала, в бочки.

Специалисты ВМС стали наполнять дождевые бочки и изучать гамма- активность образцов, собранных на Аляске, Филиппинах и Гавайях, так же, как и в Вашингтоне.

Используя «старую» дождевую воду, собранную после испытаний Sandstone, обнаружили и химически выделили изотопы: иттрий-91, церий- 141 и церий-144. Анализ подтвердил, что их соотношение находится в правильной пропорции к выпадениям от испытаний Sandstone.

Требовались образцы с больших поверхностей Тихого океана, вокруг полигона США на атоллах Бикини и Эниветок, а также из районов Северной Америки, покрываемых преимущественными ветрами из СССР. Был произведен сбор воды из прудов на Аляске и Алеутских островах. Никаких продуктов деления обнаружено не было. Это доказывало, что до июля 1948 года в Советском Союзе не было произведено ни одного воздушного ядерного взрыва.