ЭС: Атомный проект

АТОМНЫЙ ПРОЕКТ СССР, комплекс преобразований ряда отраслей народного хозяйства, основанный на исследовании энергии атомного ядра и применении идей ядерной физики для создания наукоёмких технологий, способствующих укреплению военной и промышленной мощи страны.
 
Атомный проект – это многогранная научная, инженерная, техническая и кадровая проблема, включающая, в первую очередь, создание оружия массового поражения (в том числе, предприятий по производству ядерного топлива и атомной бомбы, уникальных разделительных производств, ядерных реакторов), атомных электростанций, атомного ледокольного флота, космических ракет, ядерной медицины.
Учитывая необыкновенную широту и разветвлённость проблематики, в данной статье сделан обзор только тех составляющих проекта, которые находились в контексте Московского университета.
 
Проблема атомного ядра. Открытие позитрона и нейтрона в 1932 г. разрушило убеждение в «вечности и неразрушимости электрона» и привело к пересмотру взглядов на постановку проблем физики ядра. Научные дискуссии не обошли стороной и Московский университет. Газета «За пролетарские кадры» поместила обстоятельную статью К.П. Яковлева «Энергетические проблемы атомного ядра» (21 мая 1934 г.), а повестка первой студенческой научной конференции на химическом факультете включала доклады «тов. Деборина о строении атомного ядра, тов. Коста – о расщеплении атомного ядра, тов. Арона – о ядерной химии и искусственной радиоактивности, тов. Дяткиной – о проблеме химической связи» (22 мая 1936 г.).
«В настоящее время мы только начинаем проникать в совершенно новую область явлений. Наши знания о ядре находятся в столь зачаточном состоянии, что мы даже не можем разумно поставить самый вопрос о практических путях к овладению запасами ядерной энергии. Вопрос этот практического значения в настоящее время не имеет. Для того чтобы вопрос об овладении ядерными явлениями приобрёл практическое значение, нужно прежде всего познать эти явления. В этом отношении перед физикой раскрываются громадные перспективы, и можно надеяться, что чисто научные исследования рано или поздно откроют возможность практического овладения ядерной энергией», – писал И.Е. Тамм в своей научно-популярной работе «Проблема атомного ядра» (1936).
 
«Громадные перспективы» появились в связи с открытиями О. Ганом и Ф. Штрассманом ядерного деления урана (1938), И.В. Курчатовым и его учениками Г.Н. Флёровым и К.А. Петржаком (1940) – спонтанного деления ядер урана. Ленинградские физики Ю.Б. Харитон и Я.Б. Зельдович заложили основы теории цепного деления урана (как в стационарных энергетических установках, так и в результате взрыва), ставшей фундаментом современной физики реакторов и ядерной энергетики. Они показали, что при небольшом обогащении природного урана ураном-235 можно создать условия для непрерывного деления атомных ядер, то есть придать процессу цепной характер. Перед человечеством открылись перспективы практического использования ядерной энергии как в мирных, так и военных целях.
«Пока это дело ещё сомнительное, но очень вероятно, что здесь имеются большие возможности. Мы ставим вопрос об использовании атомных бомб, которые обладают громадной разрушительной силой» (П.Л. Капица, из выступления на антифашистском митинге 12 октября 1941 г. в Колонном зале Дома Союзов).
 
Старт работ по атомному проекту был дан распоряжением Государственного комитета обороны/ГКО СССР №2352-сс от 28 сентября 1942 г. «Об организации работ по урану», указавшего АН СССР на необходимость «возобновить работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путём расщепления ядра урана и представить ГКО к 1 апреля 1943 г. доклад о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива». Следующим постановлением №2872-сс от 11 февраля 1943 г. «О мерах по успешному развитию работы по урану» ГКО объявлял о начале практических работ по созданию бомбы. Оба документа опирались на фундаментальные разработки отечественных и зарубежных учёных.
«Мозговой центр» – лаборатория атомного ядра/Лаборатория №2, был организован 12 апреля 1943 г. под руководством И.В. Курчатова, одного из выдающихся представителей ленинградской научной школы А.Ф. Иоффе. «Отец советской физики» воспитал десятки учёных, на долгие годы определивших стратегию и тактику исследований в области атомной энергии в СССР. Многие из них впоследствии успешно работали в Московском университете, в том числе П.Л. Капица, И.К. Кикоин, Л.Д. Ландау, Н.Н. Семёнов, Д.В. Скобельцын. К решению задачи были привлечены тысячи специалистов. Главенствующая роль отводилась военным, инженерам, конструкторам, физикам, химикам, математикам.
В качестве первоочередных мер теоретические выводы учёных потребовали разведки богатых источников урановых руд и создания методов их переработки. По мнению И.В. Курчатова для котла из металлического урана и смеси урана с графитом необходимо было иметь в запасе около 100 т урана.
 
Поиск урановых месторождений. Радиохимические и радиогеологические аспекты изучения явления радиоактивности связаны с именем В.И. Вернадского, организовавшего специальную Радиевую комиссию (1909) и Комиссию по изучению естественных производительных сил России/КЕПС (1915) при Санкт-Петербургской академии наук. Большую роль в разведке природных богатств страны, в поиске залежей полезных ископаемых, в том числе и урана, сыграли его ученики А.Е. Ферсман, К.А. Ненадкевич. Тем не менее, в 1940–1950-х гг. об урановых месторождениях и их генезисе было известно не очень много. Достаточно сказать, что один из пионеров геохимии урана А.И. Тугаринов был удостоен Ленинской премии за монографию «Основные черты геохимии урана» только в 1965 г. Отсутствовали также действенные методики прогноза, в связи с чем, чаще всего применялось планомерное площадное исследование с использованием аэрорадиометрического метода поисков, основанного на выявлении в приземном слое атмосферы радиационных гамма-ореолов урана (радия). Замеры проводились с помощью высокочувствительных радиометров-анализаторов. С конца 1950-х гг. в промышленности стали применяться глубинные поиски, суть которых сводилась к созданию средств вскрытия наносов и геохимического (прежде всего радиометрического) опробования верхней части коренных пород.
Уточнение информации об известных местах урановых рудопроявлений шло в ногу с широкомасштабными геологоразведочными работами. Поисковые партии и урановые экспедиции, отправляемые в самые отдалённые и труднодоступные уголки страны, по словам их участников, снабжались всем необходимым.
«Поисковые работы проводились круглосуточно. Первую зиму 1951–1952 г. люди жили, вернее только ночевали, в фанерных домиках и палатках, куда задувало много снега. Печки во время сильного ветра – “курдая” топить было вообще невозможно. Работали по 12–14 часов в сутки без выходных и праздничных дней», – вспоминал сотрудник Музея землеведения А.А. Ковалёв, один из разведчиков Курдайского (Казахстан) и Кавакского (Киргизия) урано-угольных месторождений.
Разведка урановой руды в Туя-Муюне в Ферганской долине 1920-е – 1930-е гг.
Задача создания урановой минерально-сырьевой базы для атомной промышленности и обороны страны была, в основном, решена к началу 1960-х гг. Однако, вплоть до этого времени не существовало никакой техники безопасности, ограждающей людей от радиации. Радиометры использовались лишь в поисковых целях, и мало кто задумывался о возможных последствиях облучения или вдыхания радиоактивной пыли.
 
Работа с радиоактивными элементами. Разведка перспективных месторождений не могла полностью решить поставленную И.В. Курчатовым задачу, поскольку природный уран, напрямую добытый из шахт, использовать в бомбе было нельзя – он требовал обогащения, то есть увеличения в нём доли изотопа уран-235. Промышленное использование урана предполагало доскональное знание и умение применять значимые для практики его свойства. На начальном этапе проекта огромную роль сыграли химики, заложившие основы химии, технологии и металлургии урана, полония, трития и других радиоактивных элементов. По заданию промышленности в МГУ на кафедре неорганической химии под руководством В.И. Спицына была создана специальная лаборатория радиохимии (1943, В.В. Фомин, В.И. Баранов), а затем и кафедра радиохимии (1959, Ан.Н. Несмеянов). В «закрытых» научно-исследовательских институтах химической промышленности работали многие выпускники университета, внёсшие в это направление крупный вклад – Ю.В. Гагаринский, З.В. Ершова, Н.А. Изгарышев, С.Т. Конобеевский, В.Д. Никольский, Г.М. Панченков, И.Е. Старик.
«Центральное ядро любой программы по созданию атомного оружия – это производство делящихся материалов, ядерной взрывчатки. Можно разрабатывать сколь угодно оригинальные конструкции ядерных зарядов, но без нужного количества плутония-239 или урана-235 эти идеи так и останутся идеями. Изначально для нашей первой атомной бомбы был выбран вариант с плутониевым зарядом – наработка плутония в промышленном реакторе была более достижима, чем производство обогащённого урана» (М.В. Ковальчук).
 
Полученные данные легли в основу проектирования и строительства нескольких заводов/комбинатов по обогащению и производству металлического урана и плутония. Три главных направления получения ядерной взрывчатки разрабатывали И.В. Курчатов, И.К. Кикоин и Л.А. Арцимович. И.К. Кикоину для изучения возможности создания разделительных установок был разрешён непосредственный доступ к зарубежным источникам информации, математическую часть материалов обрабатывал С.Л. Соболев.
«Наиболее близким по осуществлению по срокам подготовки сырья и возможностям изготовления оборудования являются следующие методы: в первую очередь – метод “котёл уран–графит”, во вторую – метод диффузии, в третью, – “котёл уран–тяжёлая вода”, позволяющий получить плутоний-239 через 3 года, поскольку для запуска котла необходимо построить заводы получения тяжёлой воды, что займет не менее года и ещё столько же по времени для производства необходимого количества тяжёлой воды» (И.В. Курчатов).
 
Первоначально, в Москве в Лаборатории №2 был спроектирован модельный реактор – Ф-1/«Физически первый». Летом 1946 г. на территории лаборатории было построено специальное здание с шахтой глубиной 10 м, с надёжной биологической защитой, приборами внутреннего и внешнего дозиметрического контроля. Под руководством «русской мадам Кюри» – З.В. Ершовой, в кратчайший период были разработаны соответствующие технологии и получены килограммы металлического урана, являвшегося топливом для реактора. Запущен он был 25 декабря 1946 г. и дал первые в СССР значительные/весовые количества плутония. На Ф-1 нарабатывалась практика сборки реакторов для разных направлений, в том числе атомных электростанций, атомных подводных лодок, атомных ледоколов; формировались принципы управления и выяснялись условия защиты ректора от коррозии (Н.А. Изгарышев, А.Н. Фрумкин); здесь проходили обучение инженеры – эксплуатанты будущих атомных реакторов. В настоящее время помещения реактора превращены в Музей Первого реактора – памятник науки и техники.
 
Сборка Ф-1
Музей Первого реактора (пл. Академика Курчатова, д. 1)
Опыт эксплуатации Ф-1 позволил приступить к строительству на Урале завода – Комбината №817/ПО «Маяк» (Озёрск, Челябинская обл.), которым руководил И.В. Курчатов. В настоящее время завод является одним из крупнейших российских центров по переработке радиоактивных материалов. Здесь 19 июня 1948 г. был запущен первый промышленный уран-графитовый реактор А-1/«Аннушка» мощностью 100 МВт, предназначенный для наработки оружейного плутония/239Pu для первой атомной бомбы РДС-1. Плутоний был выбран в качестве подходящего делящегося вещества исходя из простоты, быстроты и стоимости его промышленного производства. Для получения искусственного плутония необходимо было длительно облучать мощными потоками нейтронов значительные количества урана-238. Кроме реактора А-1 на площадке был построен радиохимический завод «Б», где из облучённого природного урана должны были выделять плутоний и завод «В» – для производства металлического плутония особой чистоты – по сути, заряда атомной бомбы.
С началом активной работы над водородной бомбой на комбинате началось строительство нового реактора на обогащённом уране, с целью проведения экспериментальных работ и получения, не только испытанного урана-235, но трития, дейтерия, лития-6. 14 февраля 1952 г. реактор АИ/А-изотопный вышел на проектную мощность. Одним из участников программы его запуска стал В.С. Фурсов.
Исследования по возможности создания тяжеловодного реактора/ТР, где роль замедлителя нейтронов (и вместе с тем теплоносителя) играла тяжёлая вода, проводились одновременно со строительством уран-графитовых реакторов. Такой реактор позволял нарабатывать плутоний при загрузке урана в 10–15 раз меньшей, чем загрузка в реакторе уран–графит. Вместо сотен тонн графита ядерной чистоты в активной зоне реактора применялась тяжёлая вода, которой требовалось в 50–60 раз меньше, чем графита. Установка для получения тяжёлой воды была впервые спроектирована и построена в Институте физической химии АН УССР (1934, Днепропетровск) под руководством А.И. Бродского. Днепропетровская тяжёлая вода позволила широко развернуть в стране первые исследования с дейтерием.
В Москве для экспериментов в этой области была выделена территория в бывшей дворянской усадьбе Черёмушки–Знаменское, где была создана Лаборатория №3/Институт теоретической и экспериментальной физики под руководством А.И. Алиханова (1945). Опытный ТР был запущен в 1949 г. На нём отрабатывались технологии и конструкции, которые были нужны для строительства более мощных тяжеловодных реакторов-наработчиков оружейного плутония, трития, а также ряда радиоактивных изотопов, используемых в народном хозяйстве. Первый промышленный ТР, получивший условный индекс ОК-187, начал работу на комбинате №817 в 1951 г., в 1955 г. – ОК-190, в 1966 г. – ОК-190М. Исключительная роль в этих работах принадлежала В.В. Владимирскому.
Второй завод – Комбинат №813/Уральский электрохимический комбинат (Свердловск-44/Новоуральск), которым руководил И.К. Кикоин, в настоящее время является одним из ведущих предприятий новоуральского атомного кластера и производит обогащённый уран для атомных электростанций. Завод был запущен в 1949 г. и специализировался на производстве высокообогащённого урана-235 газодиффузионным методом (степень обогащения достигала 75%, в 1953 г. – 90%). Это был масштабный комплекс, состоящий «из 50 независимо работающих каскадов приблизительно по 130 диффузионных машин в каждом каскаде». Общая производительность была рассчитана на получение (в пересчёте на металлический уран) 140 граммов урана-235 в сутки. Технологическая схема позволяла получать как чистый уран-235 (для бомбы), так и смесь урана-235 с ураном-238 в любом соотношении в случае необходимости применения такой смеси для уранового котла. В 1951 г. полученный уран вошёл в комбинированный заряд испытанной атомной бомбы РДС-2.
Третий завод – Комбинат №814/комбинат «Электрохимприбор» (Свердловск-45/Лесной), которым руководил Л.А. Арцимович, в настоящее время является одним из ведущих предприятий ядерно-оружейного комплекса. Завод был запущен в 1947 г. и специализировался на производстве высокообогащённого урана-235 методом электромагнитной сепарации. Первая продукция была выпущена в конце 1950 г. и использовалась в ядерных испытаниях заряда РДС-2. Однако, к этому времени стало ясно, что газодиффузный метод разделения изотопов, для которого был построен завод №813, по основным технико-экономическим показателям оказался предпочтительнее. Завод №814 был переведён на выпуск обогащённого изотопа лития-6, для которого технологии электромагнитной сепарации оказались эффективнее. В 1953 г. новый материал был произведён в количестве необходимом для проведения первого в мире испытания термоядерной бомбы РДС-6с.
 
Институты АН СССР. Историческое распоряжение ГКО СССР №2352-сс от 28 сентября 1942 г. «Об организации работ по урану» возлагало ответственность за проведение фундаментальных исследований и научную экспертизу на академию, члены которой входили также в состав научных и технических советов, множества специальных комитетов. Важнейшую роль в координации действий академических подразделений сыграл президент АН СССР С.И. Вавилов.
Над задачами проекта работало около 12 академических институтов и лабораторий, которые вовлекались постепенно, по мере поступления государственных заказов. Некоторые из них в этом процессе претерпели существенную структурную трансформацию, коррекцию или изменения магистральных научных направлений. Специальные ядерно-оружейные учреждения становились всё более самостоятельными или всё более промышленно-техническими, утрачивая непосредственную связь с АН СССР, как это случилось с ведущей организацией проекта – курчатовской Лабораторией №2. В конце 1950-х гг. лаборатория была переподчинена Министерству среднего машиностроения СССР, а с 1991 г. – преобразована в Российский научный центр «Курчатовский институт», отнесённый в ведение правительства РФ.
Наиболее сложные в научном отношении задачи, связанные с практическим решением проблемы атомной бомбы и урановых котлов, поручались институтам физико-математического профиля – ИФХ, ИФП, ФИАН, МИАН, Физическому институту АН Украинской ССР, Лаборатории Уральского филиала АН СССР, Биогеохимической лаборатории АН СССР.
Институт химической физики/ИФХ (директор Н.Н. Семёнов). Н.Н. Семёнов как создатель теорий цепных разветвлённых реакций, горения и взрыва, хорошо понимал значение работ по использованию атомной энергии в мирных и военных целях. В конце 1945 г. он выступил перед правительством с предложением привлечения коллектива института к созданию атомного оружия. Институту было поручено проведение расчётов, связанных с конструированием атомных бомб (группы Я.Б. Зельдовича, Е.И. Забабахина), изучение процессов ядерного взрыва и горения (Л.В. Альтшулер, Н.А. Дмитриев, В.Л. Тальрозе). Институт стал ведущим руководителем по созданию Семипалатинского полигона (Казахская ССР), предназначенного для испытания ядерного оружия, координатором деятельности многочисленных предприятий и организаций. Сотрудниками было создано и модифицировано более 3300 приборов и измерительных систем для контроля разнообразных процессов при взрыве ядерных зарядов, построены сотни зданий и сооружений, на которых проверялось действие ударной волны и теплового излучения.
Физический институт имени П.Н.Лебедева/ФИАН (директор С.И. Вавилов). По распоряжению С.И. Вавилова в ФИАН была создана специальная группа под руководством И.Е. Тамма (Ю.Н. Бабаев, С.З. Беленький, В.Л. Гинзбург, Ю.А. Романов, А.Д. Сахаров), первоначальной задачей которой стала проверка и уточнение расчётов Я.Б. Зельдовича в ИХФ. Однако вскоре А.Д. Сахаров и В.Л. Гинзбург предложили принципиально другую конструкцию бомбы, подразумевавшую атомный заряд, окружённый несколькими слоями лёгких и тяжёлых элементов («Слойка»), позволявшей добиться значительного увеличения мощности взрыва без существенного наращивания веса ядерного заряда. Их вклад оказался решающим для создания нового вида оружия.
«Я разговаривал с Я.Б. Зельдовичем, который мгновенно оценил серьёзность моего предложения. Мы долго говорили с ним об обоих проектах. Фактически тогда же было решено, что наша группа занимается исключительно новым предложением, а его группа – продолжает работу по старому проекту и одновременно оказывает нам необходимую помощь – мы ещё очень многого не знали и не умели», – вспоминал А.Д. Сахаров.
 
Участие в разработке теории реакторов – расчётам по котлам уран – графит и уран – тяжёлая вода принимали Л.В. Грошев, Е.Л. Фейнберг, И.М. Франк.
Институт физических проблем/ИФП (директор А.П. Александров). Теоретический отдел института возглавлял Л.Д. Ландау, занимавшийся с сотрудниками расчётно-теоретическим обоснованием различных конструкций атомных бомб, вычислением их энерговыделения и коэффициента полезного действия по данным Лаборатории №2 (РДС-1, РДС-2, РДС-3, РДС-4, РДС-5, РДС-6т). Несмотря на то что приоритет в работах по созданию водородной бомбы был отдан РДС-6с/«Слойке», работы по РДС-6т/«Трубе» (плутониевая бомба погружалась в жидкий дейтерий) пользовались вниманием и поддержкой руководителей атомного проекта и были прекращены только в 1952 г. Л.Д. Ландау был привлечён к расчёту РДС-6с/«Слойка» и РДС-37, после чего вышел из проекта и начал работать на физическом факультете МГУ.
С 1952 г. основной задачей ИФП стало проектирование первой атомной подводной лодки – объект №627/«Ленинский комсомол», оснащённой торпедами с ядерным зарядом.
Математический институт имени В.А. Стеклова/МИАН (директор И.М. Виноградов). С началом расчётных работ, по заданиям, связанным с созданием РДС-6с/«Слойка», а затем водородной бомбы РДС-37, роль математических расчётов неизмеримо возросла. В задачи института входило выполнение расчётных работ, составление математических таблиц специальных функций и развитие соответствующих областей математики. Расчёты проводились под личную ответственность И.М. Виноградова и И.Г. Петровского блестящей группой математиков – И.М. Гельфандом, С.К. Годуновым, М.В. Келдышем, О.Б. Лупановым, А.А. Ляпуновым, А.А. Самарским, К.А. Семендяевым, А.Н. Тихоновым, М.Р. Шура-Бурой, С.В. Яблонским. В 1948 г. под руководством заведующего отделом дифференциальных уравнений С.Л. Соболева был создан специальный закрытый математический семинар для увязки теоретических и расчётных работ и контроля за выполнением заданий (постановление СМ СССР №1990-774 сс/оп от 10 июня 1948 г.). В его состав вошли Я.Б. Зельдович, Л.Д. Ландау, И.Г. Петровский, И.Е. Тамм, А.Н. Тихонов и другие руководители проекта.
Первоначальный счёт вёлся на самой быстродействующей машине – клавишном устройстве фирмы «Мерседес», полученном из Германии по репарации. Сами расчёты были при этом «шаблонными», почти механическими, но необыкновенно трудоёмкими. Эти задания выполнялись большими коллективами девушек-вычислителей, занимая сроки от недель до полугода. Этими силами группой А.Н. Тихонова были проведены прямые расчёты взрыва плутониевого, а затем и урановых шаров (1949), в значительной степени подтвердившие правильность более упрощённых вычислений Л.Д. Ландау.
В 1953 г. появилась первая электронно-вычислительная машина «Стрела», на которой под руководством А.Н. Тихонова и К.А. Семендяева выполнялись расчёты РДС-6с/«Слойка». Надёжность ЭВМ первого поколения была невысока, и каждый расчёт проводился дважды, а иногда и контрольный третий. По результатам вычислений отбраковывались те или иные схемы конструкций зарядов и существенно корректировались первоначальные оценки. В процессе выполнения государственных заданий создавалась фактически новая область науки – вычислительная математика в её современном понимании. Центральное место в ней занимала теория разностных схем, предназначенных для решения нелинейных задач математической физики. Одновременно создавались системы программирования и осваивались электронная вычислительная техника.

 
 
«Красный дом» – административное здание КБ-11 в Сарове

 
Бомба. Создание атомной бомбы было первичной целью, в определённом смысле задавшей программу-минимум развития атомного проекта. В соответствии с постановлением Совета министров СССР №805-327сс от 9 апреля 1946 г. при Лаборатории №2 было создано специальное конструкторское бюро – КБ-11 (главный конструктор Ю.Б. Харитон), базировавшееся в посёлке Саров Мордовской АССР. На КБ-11 возлагалась задача создания двух вариантов «реактивного двигателя С»/РДС: С-1 – с применением тяжёлого топлива и С-2 – лёгкого (постановление Совета министров СССР №1286–525 от 21 июня 1946 г.). Для РДС-1 рабочим веществом должен был служить плутоний, для РДС-2 – уран-235. В плутониевой бомбе переход через критическое состояние должен был достигаться за счёт симметричного сжатия плутония, имеющего форму шара, обычным взрывчатым веществом (имплозивный вариант). Во втором варианте переход обеспечивался соединением масс урана-235 с помощью взрывчатого вещества («пушечный вариант»).
Необходимо отметить, что открытые информационные источники достаточно подробно освещают процесс создания атомного оружия включительно до 1953 г. Можно назвать ключевые фигуры атомного проекта – имена создателей ядерных технологий, разработчиков зарядов, учёных, обеспечивавших математическую, экспериментальную и инженерную поддержку физических идей. Особо следует сказать о вкладе людей, отмеченных высшими государственными наградами и работавших над созданием и успешным испытанием всех первых ядерных зарядов – РДС-1 (1949), РДС-2 (1951) и РДС-6/«Слойка» (1953). В их числе И.В. Курчатов, удостоенный трижды звания Героя Социалистического Труда; а также З.В. Ершова, Е.И. Забабахин, И.К. Кикоин, И.В. Курчатов, К.А. Семендяев, И.Е. Старик и В.С. Фурсов – трижды звания лауреата Государственной премии СССР.
«Были различные этапы совершенствования ядерного оружия. Сначала была атомная бомба. В ней кусок плутония обжимался взрывчаткой и тем самым переводился через критическое состояние. На этой базе было создано очень много более усовершенствованных зарядов обычных атомных бомб. Затем была “слойка” – первый водородный заряд А.Д. Сахарова. Но у взрывчатки для сжатия энергия не беспредельна, и после “слойки” стали размышлять и искать, как двигаться дальше. Пришли к мысли о возможности использования для обжатия энергии атомного взрыва. Первое устройство, действующее по такому принципу, было испытано 22 ноября 1955 г. После 1955 г. этот принцип задействования термоядерного заряда пошёл вширь и в 1958, 1961 и 1962 гг. мы развернули очень большую работу по созданию различных типов ядерных и термоядерных зарядов» (Ю.А. Трутнев. М.В. Келдыш. Творческий портрет по воспоминаниям современников. М., 2002. С. 69).
 
РДС-1 – первая советская атомная бомба, работавшая на плутонии. Взрыв заряда, произведённый 29 августа 1949 г. на Семипалатинском полигоне, показал мощность 22 кт. Для первого подобного эксперимента была использована схема американского заряда «Fat Man/Толстяк», испытанного в Аламогордо и сброшенного затем на Нагасаки 9 августа 1945 г.
В конце 1949 г. около 900 человек были награждены орденами за выдающиеся научные и технические достижения по использованию атомной энергии.
Звание Героя Социалистического Труда было присвоено А.П. Виноградову, И.В. Курчатову, Я.Б. Зельдовичу, звание лауреата Государственной премии СССР – Л.В. Альтшулеру, А.П. Виноградову, З.В. Ершовой, Е.И. Забабахину, Я.Б. Зельдовичу, Н.А. Изгарышеву, И.К. Кикоину, И.В. Курчатову, М.А. Лаврентьеву, Л.Д. Ландау, В.Д. Никольскому, К.А. Семендяеву, Н.Н. Семёнову, И.Е. Старику, А.Н. Фрумкину, В.С. Фурсову, И.И. Черняеву, С.С. Чугунову, А.И. Шальникову.
 
 
В 4 часа утра 29 августа бомба была поднята на испытательную башню высотой 37,5 м. На опытной площадке диаметром 10 км, разбитом на сектора, были возведены здания, имитирующие жилые, фортификационные сооружения, расставлена боевая и гражданская техника, размещено более 1500 животных, инженерные сооружения, измерительная, кино- и фотоаппаратура
 
РДС-2 – атомная бомба имплозивного типа, разработанная как авиабомба для тяжёлых стратегических бомбардировщиков Ту-4 и Ту-16. Взрыв заряда, произведённый 24 сентября 1951 г. на Семипалатинском полигоне, показал мощность в 38 кт. Повышение мощности заряда и его коэффициента полезного действия было достигнуто за счёт реализации предложения Я.Б. Зельдовича, Е.И. Забабахина и В.А. Цукермана по созданию внешнего нейтронного инициатора.
Звание Героя Социалистического Труда было присвоено И.К. Кикоину, И.В. Курчатову, С.Л. Соболеву, звание лауреата Государственной премии СССР – А.П. Виноградову, И.М. Гельфанду, Н.А. Дмитриеву, З.В. Ершовой, Е.И. Забабахину, Я.Б. Зельдовичу, Н.И. Иванову, И.В. Курчатову, И.И. Новикову, К.А. Семендяеву, С.Л. Соболеву, И.Е. Старику, А.Н. Фрумкину, В.С. Фурсову, И.И. Черняеву.
 
РДС-4/«Татьяна» – ядерная бомба имплозивного типа, ставшая первым тактическим ядерным оружием, производившимся серийно для вооружения тактических бомбардировщиков (1954–1956). Взрыв заряда, произведённый на Семипалатинском полигоне 23 августа 1953 г., произошёл путём сброса с самолёта Ил-28 на высоте 11 км и показал мощность в 28 кт. Памятник «Татьяне» установлен в Музее военной техники под открытым небом в сквере имени Героя Советского Союза Фёдора Полетаева в Рязанском районе Москвы (2016).
 
РДС-5 – экспериментальная тактическая атомная бомба имплозивного типа. Аналогична РДС-4 за исключением комбинированной начинки ядра, состоящего из 239Pu и 235U. Испытания нескольких вариантов РДС-5 проводились на Семипалатинском полигоне путём сбрасывания их с бомбардировщика Ту-4 в сентябре 1953 г. В октябре 1954 г. была испытана модернизированная РДС-5 с внешним источником нейтронов и новой автоматикой подрыва, что увеличило энерговыделение в отличие от предыдущих испытаний.
 
РДС-6с/«Слойка» – первая в мире водородная бомба, пригодная к практическому военному применению. Взрыв заряда, размещённого на башне на Семипалатинском полигоне, произведённый 12 августа 1953 г. показал мощность в 400 кт, из которых около 80% энергии приходилось на реакции деления, а 20% – на ядерный синтез, не создающий дополнительного радиационного фона. Основополагающая идея была выдвинута А.Д. Сахаровым и заключалась в конструировании особо устроенного слоистого шара, обжимаемого со всех сторон взрывчаткой. Это позволяло добиться значительного увеличения мощности взрыва без существенного наращивания веса ядерного заряда. В.Л. Гинзбург предложил использовать в «слойке» вместо дейтериево-тритиевой смеси (как в американском термоядерном устройстве «Айви Майк/Ivy Mike», испытанного на атолле Эниветок 1 ноября 1951 г.) дейтерий и литий-6, который при бомбардировке нейтронами расщепляется на гелий и тритий, высвобождая значительные количества энергии. И.В. Курчатов правильно оценил большие перспективы применения 6Li и оперативно организовал его производство в Челябинске-40. Испытание 1953 г. существенно продвинуло советскую науку и технику в областях «военного и мирного атома», математических и вычислительных методов и создания соответствующих вычислительных устройств, открыло дорогу в космос.
Звание Героя Социалистического Труда было присвоено Е.И. Забабахину, И.В. Курчатову, А.Д. Сахарову, И.Е. Тамму, А.Н. Тихонову, Я.Б. Зельдовичу; звание лауреата Государственной премии СССР – Л.В. Альтшулеру, Л.А. Арцимовичу, Ю.Н. Бабаеву, В.М. Безотосному, С.З. Беленькому, Н.Н. Боголюбову, Е.К. Бонюшкину, В.В. Владимирскому, И.М. Гельфанду, В.Л. Гинзбургу, И.Н. Головину, З.В. Ершовой, Е.И. Забабахину, Ю.С. Замятнину, Я.Б. Зельдовичу, И.К. Кикоину, А.С. Кронроду, И.В. Курчатову, О.В. Локуциевскому, В.В. Мигулину, И.И. Новикову, Н.А. Попову, В.И. Ритусу, Ю.А. Романову, А.Д. Сахарову, А.А. Самарскому, К.А. Семендяеву, С.Л. Соболеву, И.Е. Старику, И.Е. Тамму, А.Н. Тихонову, В.П. Феодоритову, И.М. Франку, В.С. Фурсову, С.С. Чугунову, Л.А. Чудову, А.И. Шальникову, М.П. Шумаеву.
 
12 августа 1953 г. «В этот момент над горизонтом что-то сверкнуло, затем появился стремительно расширяющийся белый шар – его отсвет охватил всю линию горизонта. Я сорвал очки и, хотя меня ослепила смена темноты на свет, успел увидеть расширяющееся огромное облако, под которым растекалась багровая пыль. Затем облако, ставшее серым, стало быстро отделяться от земли и подыматься вверх, клубясь и сверкая оранжевыми проблесками. Постепенно оно образовало как бы "шляпку гриба". С землей его соединяла "ножка гриба", неправдоподобно толстая по сравнению с тем, что мы привыкли видеть на фотографиях обычных атомных взрывов. У основания ножки продолжала подниматься пыль, быстро растекаясь по поверхности земли. В этот момент до нас дошла ударная волна – оглушительный удар по ушам и толчок по всему телу, затем продолжительный грозный гул, медленно замирающий несколько десятков секунд. Через несколько минут облако стало черно-синим, зловещим и растянулось на полгоризонта» (А.Д. Сахаров).
Однако, бомба имела ряд существенных недостатков. Проблемы возникли из-за того, что «Слойка» заданного диаметра могла эффективно использовать дорогостоящие материалы, такие как уран-235 и тритий только до определённой мощности.
РДС-27 – водородная бомба типа «Слойка», в которой основным термоядерным горючим являлся дейтерид лития-6/6LiD. Заряд был испытан 6 ноября 1955 г. и показал мощность 250 кт. Его главным теоретиком-разработчиком являлся М.П. Шумаев.
 
РДС-37 – первая советская двухступенчатая (активатор и контейнер с термоядерным горючим) термоядерная бомба. Взрыв заряда, произведённый 22 ноября 1955 г. на Семипалатинском полигоне сбросом с бомбардировщика Ту-16, показал мощность в 1,6 Мт. Расчётно-теоретическое обоснование новой физической схемы термоядерного заряда было проведено группой под руководством Я.Б. Зельдовича и А.Д. Сахарова, предложившей использование ядра урана-238 и заряда из стабильного твёрдого вещества – 6LiD. При конструировании РДС–37 важная роль в моделировании физических процессов была отведена только что появившимся электронно-вычислительным машинам. Математические расчёты проводились в основном отделом МИАН на электронной машине «Стрела» под общим руководством М.В. Келдыша и А.Н. Тихонова (И.М. Гельфанд, А.А. Самарский, К.А. Семендяев). Исторический расчётно-теоретический отчёт по обоснованию бомбы подписали: Е.Н. Аврорин, В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев, Б.Д. Бондаренко, Г.А. Гончаров, Н.А. Дмитриев, Е.И. Забабахин, Я.Б. Зельдович, Н.А. Попов, В.И. Ритус, Ю.А. Романов, А.Д. Сахаров, В.П. Феодоритов, Л.П. Феоктистов, М.П. Шумаев.
Звание Героя Социалистического Труда было присвоено М.В. Келдышу, А.Д. Сахарову; звание лауреата Ленинской премии – М.В. Келдышу, А.Д. Сахарову, Я.Б. Зельдовичу.
 
В последующие годы (1956–1958) было создано целое семейство термоядерных зарядов по новой схеме, ставшей классической. Происходило её дальнейшее развитие в направлении повышения эффективности, в первую очередь, увеличения энерговыделения в единице веса заряда. Множество термоядерных зарядов самых разнообразных конструкций было испытано в серии 1961–1962 гг. В их числе надо отметить РДС-41 и РДС-202.
РДС-41 – ядерный заряд для артиллерийских снарядов сверхбольшого калибра, был успешно испытан 16 марта 1956 г. на Семипалатинском полигоне. Разработкой оружия руководил М.А. Лаврентьев. Методология его создания имела очень большое значение для дальнейших успешных исследований и создания новых изделий.
РДС-202 – супербомба, «Царь-бомба», АН602. Взрыв заряда, произведённый 30 октября 1961 г. на полигоне «Сухой нос» (о. Новая Земля), показал мощность в 57–58,6 Мт, из которых около 2% энергии приходилось на реакции деления, а 98% – на ядерный синтез, не создающий дополнительного радиационного фона. Группой разработчиков руководил А.Д. Сахаров. Советское правительство не делало тайны из супервзрыва. Основной целью испытания стала демонстрация возможности создания СССР неограниченных по мощности термоядерных зарядов. Оно ускорило подписание Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой/Московский договор (5 августа 1963 г.) и послужило толчком к сокращению мировой гонки вооружений.
Звание Героя Социалистического Труда было присвоено Ю.Н. Бабаеву, М.В. Келдышу, Ю.А. Романову, А.Д. Сахарову; звание лауреата Ленинской премии – В.Б. Адамскому, Л.В. Альтшулеру, Е.К. Бонюшкину, Г.А. Гончарову, Ю.С. Замятнину, М.Н. Нечаеву, А.Ф. Никифорову, А.А. Самарскому, В.А. Соковишину, О.К. Сурскому, В.Б. Уварову, Д.М. Чистову, Л.С. Эйгу.
 
Атом и человек. Создание оружия массового поражения неминуемо должно было сопровождаться всевозможными исследованиями, направленными на защиту от разрушительной силы ударной волны, от высоких температур и радиоактивного излучения. Первые предложения, касающиеся различных научно-технических способов нейтрализации летящего ядерного заряда, высказанные А.И. Алихановым (1944) и Н.Н. Семёновым (1947), стимулировали поиск оптимальной системы противоракетной обороны страны.
Другая сторона вопроса относилась к охране здоровья атомщиков, поскольку в процессе работы над бомбой была обнаружена новая поражающая сила – радиация. Уже при эксплуатации экспериментального реактора Ф-1 в Лаборатории №2 была отмечена исключительная вредность излучения ядерного котла в биологическом отношении. Даже при пусках котла на относительно небольших мощностях опыты на мышах, крысах, кроликах, собаках, произведённые секретной радиационной лабораторией АМН СССР (Г.М. Франк), приводили к гибели животных. В системе Министерства здравоохранения СССР был создан ряд структур (Институт биофизики, Клиническая больница №6), с целью изучения влияния на организм человека радиации и разработки возможных средств лечения и защиты человека от действия радиационного фактора. Крупный вклад в изучение основных патологических синдромов острой и хронической лучевой болезни внёс Н.А. Краевский. В 1949 г. он в качестве главного патологоанатома Советской армии присутствовал на Семипалатинском полигоне при первом испытании атомной бомбы.
В системе Министерства внутренних дел СССР был создан секретный объект 0215 – радиологическая Лаборатория «Б» (1947, санаторий «Сунгуль», Снежинск, Урал). Научным руководителем был назначен немецкий радиохимик Н.Риль, биофизическим отделом заведовал Н.В. Тимофеев-Ресовский. В лаборатории проводился широкий спектр исследований патологического действия радиоактивных излучений на живые организмы, разрабатывались способы защиты от поражающего действия, методы очистки растворов и сточных вод от радиоактивных продуктов. В 1955 г. лаборатория была ликвидирована, однако её наработки вскоре оказались востребованы при ликвидации аварии на химкомбинате «Маяк» (1957, Кыштымская авария). Заражённая местность была выделена в особо охраняемую природную территорию – Восточно-Уральский заповедник, где была создана Опытная научно-исследовательская станция (1958, в составе комбината «Маяк») для изучения процессов миграции радионуклидов в природных системах. Сотрудниками станции были заложены основы научного направления – радиоэкологии леса (Р.М. Алексахин, Ф.А. Тихомиров). Ф.А. Тихомиров впоследствии участвовал в организации лаборатории радиоэкологии факультета почвоведения (1973).
 
Опыты Н.В. Тимофеева-Ресовского по изучению поведения радиоактивных веществ в живых системах
 
Несекретный атом. «Проблема использования энергии атомного ядра для своего правильного и быстрого развития не должна изучаться изолированно», – с этим тезисом выступил президент АН СССР С.И. Вавилов. Его записка «Об организации исследований в различных областях науки в связи с проблемой использования энергии атомного ядра» легла в основание постановления Совета министров СССР №2697-1113 сс от 16 декабря 1946 г. «О развитии научно-исследовательских работ по изучению атомного ядра и использованию ядерной энергии в технике, химии, медицине и биологии». С.И. Вавилов выделил ряд научных направлений, способных использовать ядерные разработки для ускорения своего развития, в том числе: математику (разработка методов и организация вычислительных и машинно-вычислительных работ по вопросам атомной энергии); астрономию (проблема источников звёздной энергии в связи с ядерными реакциями в условиях высоких давлений и температур); физику и технику (использование урановых котлов для генерации электрической энергии); химию (радиохимические исследования); геологию и геофизику (дальнейшая разработка радиоактивных, сейсмических и термических методов разведки урана); биологию (влияние на растения радиоактивных веществ, попадающих в почву и воду); медицину (расширение работы по диагностическому использованию искусственных радиоактивных веществ как методу изучения заболеваний, вызываемых радиоактивностью). Учёный совет, созданный при президенте АН СССР, должен был координировать основную несекретную работу в этих отраслях (С.И. Вавилов, Б.А. Введенский, И.К. Кикоин, Т.Д. Лысенко, А.И. Опарин, Н.Н. Семёнов, Д.В. Скобельцын, А.Н. Несмеянов, Г.М. Франк, И.М. Франк, А.Н. Фрумкин). В списке учреждений, ещё не задействованных в атомном проекте, было больше 20 академических и около 10 отраслевых институтов и лабораторий. «Вавиловский совет» сыграл важную роль во внедрении научных и научно-технических достижений атомного проекта в фундаментальную науку и прикладные области.
 
Мирный атом. В 1946 г. в Обнинске (Калужская обл.) был организован секретный объект – Лаборатория «В»/Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского, ставший первым в стране институтом, для проектирования и создания атомных реакторов как для военных, так и гражданских нужд. Под научным руководством Д.И. Блохинцева здесь были разработаны десятки различных проектов, в том числе реакторы на быстрых нейтронах БР-1, БР-2, БР-5 и первый импульсный реактор периодического действия/ИБР (Д.И. Блохинцев, И.И. Бондаренко, В.В. Орлов, Л.Н. Усачёв), реакторы для Обнинской (М.Г. Слинько) и Белоярской атомных электростанций/АЭС (А.Н. Григорьянц). В 1952–1953 гг. начались эксперименты по исследованию практической возможности использования ядерного реактора в качестве источника тепла в системе реактивного двигателя, а также по созданию термостойких тепловыделяющих элементов.
Обнинская АЭС стала первым примером применения ядерных технологий в гражданском промышленном секторе не только в СССР, но и в мире. АЭС проектировалась в целях «принципиального подтверждения... практической возможности преобразования тепла ядерных реакций атомных установок в механическую и электрическую энергии» (постановление Совета министров СССР №1965-939сс/оп от 12 июня 1951 г. «О сооружении опытной установки «В-10»). Установка мощностью 5 МВт с реактором на тепловых нейтронах, водяным охлаждением и графитовым замедлителем дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов 27 июня 1954 г. Этот день отмечался в СССР как день рождения атомной энергетики, а Обнинск стал первым наукоградом.
На реакторе Обнинской АЭС проходили стажировку экипажи первой атомной подводной лодки (1957, АПЛ «Ленинский комсомол»), первого в мире судна гражданского назначения – атомного ледокола «Ленин» (1959), будущие эксплуатационники Белоярской АЭС (1964), специалисты ряда зарубежных стран.
 
Управляемый термоядерный синтез. Освоение технологии разделения урана поставило перед наукой вопросы о существовании других возможностей получения высвобождающейся энергией и её управлением. Одна из них заложена в осуществлении реакции управляемого термоядерного синтеза – слиянии тяжёлых атомных ядер (в настоящее время используют смесь дейтерия и трития) в более лёгкие (гелий) с выделением энергии. В ионизированном газе из этих изотопов/плазме, при определённых температурах и давлениях, поддерживаемых длительное время, может возникнуть самоподдерживающаяся термоядерная реакция. Задача удержания плазмы и доведения её параметров до необходимых термоядерных значений была впервые поставлена И.Е. Таммом и А.Д. Сахаровым. Они предложили идею магнитного термоядерного реактора/МТР, в котором для термоизоляции горячей плазмы от стенок реактора применялось магнитное поле.
Государственная поддержка исследований в области термояда была обеспечена постановлением Совета министров СССР №1463-732сс/оп от 5 мая 1951 г. «О проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ по выяснению возможности осуществления магнитного термоядерного реактора». Научно-исследовательские и промышленно-конструкторские работы по выяснению возможности получения самоподдерживающейся термоядерной реакции были сразу отделены от создания термоядерной бомбы и переданы Лаборатории №2 под научное руководство М.А. Леонтовича и Л.А. Арцимовича. В 1954 г. была построена первая экспериментальная термоядерная установка, состоящая из тороидальной вакуумной разрядной камеры и внешней магнитной системы, названная по предложению одного из её конструкторов И.Н. Головина – токамаком/тороидальной камерой с магнитной катушкой. Коллектив учёных был удостоен высшей награды страны – Ленинской премии за исследования мощных импульсных разрядов в газе для получения высокотемпературной плазмы (1958). Эти работы заложили теоретический базис исследований по управляемому термоядерному синтезу и физике термоядерной тороидальной плазмы, отмеченные через много лет другой Ленинской премией (1984, Б.Б. Кадомцев, Л.М. Коврижных, Ро.З. Сагдеев, В.Д. Шафранов).
Разработки различных схем осуществления управляемого термоядерного синтеза продолжаются в настоящее время. Одной из перспективных идей, альтернативной токамаку, является использование для удержания плазмы незамкнутой/открытой газодинамической ловушки (пробкотрон Будкера).
Атом и космос. Успешные взрывы атомных и водородных бомб стимулировали создание различных видов ядерных боеприпасов и наступательной и оборонной техники, в том числе межконтинентальных баллистических ракет/МБР, способных доставить заряд в любую точку земного шара. Первой ракетой дальнего действия, успешно прошедшей испытания, стала МБР Р-7 (С.П. Королёв, М.В. Келдыш, В.В. Струминский). Широкую известность Р-7 получила 4 октября 1957 г. как ракета-носитель для первого в мире искусственного спутника Земли. Р-7 была способна нести и ядерную боеголовку, однако её двигатель работал на принципах обыкновенного двигателя внутреннего сгорания. На основе Р-7 было создано множество вариаций МБР, выведших на околоземную орбиту не только разнообразные по назначению ИСЗ, но и первое живое существо – собаку Лайку (3 ноября 1957 г.), первого человека Ю.А. Гагарина (12 апреля 1961 г.).
Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР №711-339 от 30 июня 1958 г. была запущена государственная программа по открытию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ над ядерными двигателями для ракет/ЯРД. Научными руководителями были назначены М.В. Келдыш, С.П. Королёв и И.В. Курчатов, а головной организацией по созданию реактора для ЯРД – Лаборатория «В». В лаборатории к этому времени уже имелся теоретический задел: И.И. Бондаренко по своей инициативе выполнил расчётную оценку гомогенного уран-графитового реактора для ракеты с использованием водорода в качестве рабочего тела (1951, соавтор) и составил подробный отчёт «Баллистическая атомная ракета (БАР)» (1954). Расчёты показывали, что ракеты и самолёты с ядерными силовыми установками приобретают новые, значительно более высокие, тактико-технические качества по сравнению с ракетами и самолётами на химическом топливе: удельная тяга возрастает в несколько раз, а самолёт получается практически неограниченного радиуса действия. В дальнейшем к этим исследованиям подключился ряд других институтов, однако в конце 1970-х гг. работы по созданию ЯРД были прекращены.
 
Физика космических лучей и ускорительная техника. В круг секретных работ по созданию атомного оружия была вовлечена также новая область научного знания – физика звёзд, имеющая много общего с физикой ядерного взрыва. Истоки этого направления восходят к открытию Д.В. Скобельцыным заряженных частиц космических лучей (1927–1929), открытию новых видов расщепления атомных ядер, вызываемых космическими лучами (1939, А.П. Жданов, Л.В. Мысовский), а также ряду экспериментов, поставленных на первом циклотроне в Радиевом институте (1937, Г.А. Гамов, И.В. Курчатов, М.Г. Мещеряков, Л.В. Мысовский). Инициативное обращение учёных в правительство обернулось постановлением СНК СССР №503-208 от 4 марта 1946 г. «О мерах по развитию исследований космических лучей». В соответствии с ним в Долгопрудном (Московская обл.) была создана научная станция ФИАН и одобрено проведение «исследовательских и конструкторских изысканий по разрешению проблемы искусственного получения потоков частиц с энергией, сравнимой с космическими лучами».
Первый циклотрон, рассчитанный на ускорение элементарных частиц до энергий 250 МэВ, был запущен в Дубне (Московская обл.) в том же 1949 г. (постановление Совета министров СССР № 3581-1441сс от 25 сентября 1948 г. «О мероприятиях по подготовке к пуску и эксплуатации установки “М” – мощный циклотрон»). Фундамент физики частиц высоких энергий был заложен коллективом под руководством М.Г. Мещерякова.
Следующий шаг в развитии ускорительной техники был сделан В.И. Векслером, предложившим строительство ускорителей заряженных частиц для создания собственных космических лучей. Ему удалось найти методы ускорения, которые позволили поднять предел достижимых на ускорителях энергий частиц в тысячи раз. Сформулированный им знаменитый принцип автофазировки, позволяющий обеспечить в ускорителях элементарных частиц синхронность между частотой обращения ускоряемой частицы и частотой изменения ускоряющего электрического поля, был положен в основу качественно новых циклических ускорителей – синхроциклотронов и синхротронов. Под его руководством в ФИАН был разработан синхрофазотрон на энергию протонов 10 ГэВ, монтаж которого вёлся также в Дубне (1957, А.А. Коломенский, М.С. Рабинович).
Коллайдеры – ускорители со встречными пучками, где сталкиваются друг с другом два пучка частиц раскручиваемые в противоположных направлениях, являются последним на сегодняшний момент словом в ускорительной технике. Первым обратил внимание на резонансные процессы в ускорителях и подробно их исследовал Г.И. Будкер. Под его руководством был построен и запущен один из первых в мире коллайдеров ВЭП-1 (1963–1968, Новосибирск, Институт ядерной физики СО АН СССР).
Достижения учёных в области физики высоких энергий, отмеченные высшими премиями страны, стали ярким примером влияния атомного проекта на развитие фундаментальной науки.
 
Атомный проект и учебный процесс. Физика атомного ядра, в том виде в каком она использовалась в процессе создания советской бомбы, представляла собой тесное единство высказываемых теоретических положений и проверяющих их практических экспериментов и опытов: исследования проводились в режиме «разведка боем». В разработке основных позиций участвовали выпускники физико-математического и физического факультетов – их были единицы. Необходимо подчеркнуть, что ядерная физика вошла в учебные планы физического факультета непосредственно перед войной. Деканом факультета А.С. Предводителевым на имя ректора А.С. Бутягина в конце января 1940 г. была направлена служебная записка, в которой подчёркивалась актуальность введения новой специальности и организации соответствующей кафедры физики атомного ядра и радиоактивности, рассматривалась возможность привлечения к преподаванию Д.В. Скобельцина, И.М. Франка и С.Н. Вернова. В 1941 г. состоялся первый выпуск кафедры (Н.Л. Григоров, Г.Т. Зацепин).
Очень скоро ядерная тематика разрослась настолько, что потребовала в кратчайшие сроки притока огромного числа различных специалистов. Незадолго до окончания войны ГКО издал постановление №7572 от 21 февраля 1945 г. «О подготовке специалистов по физике атомного ядра»: «Обеспечить выпуск из МГУ физиков по атомному ядру: в декабре 1945 – 10 человек, в 1946 г. – 25 человек и в дальнейшем – не менее 30 человек ежегодно».
Студенты освобождались от мобилизации в Красную армию, им выплачивались повышенные стипендии как студентам вузов оборонной промышленности и выдавались специальные обеденные карточки. Факультет получил некоторые зарубежные приборы и два токарных станка.
Следующим важным шагом стала организация 2-го НИИ физики/НИИЯФ, ставшего одной из первых учебно-научных баз в области ядерной физики (постановление СНК СССР №225-96сс от 28 января 1946 г. «О подготовке инженеров-физиков и специалистов по физике атомного ядра и по радиохимии»). Д.В. Скобельцын и С.Н. Вернов создали крупную научную школу по физике космических лучей (Н.Л. Григоров, Г.Т. Зацепин, Н.Н. Калмыков, Ю.И. Логачёв, М.И. Панасюк, Г.Б. Христиансен, Т.Н. Чарахчьян); под руководством С.С. Васильева был разработан и запущен первый в системе высшего образования страны циклотрон (1949), а затем ряд других устройств, ставших основой уникального ускорительного комплекса НИИЯФ.
Физическая составляющая проекта была усилена ещё одним правительственным постановлением «О мероприятиях по подготовке высококвалифицированных специалистов по важнейшим разделам современной физики», в соответствии с которым в МГУ был создан физико-технический факультет (постановление Совета министров СССР №2538 от 25 ноября 1946 г.). На повестку дня была поставлена задача подготовки специалистов по физике атомного ядра, аэродинамике, физике низких температур, радиофизике, оптике, физике горения и взрыва. В определённом смысле новый факультет дублировал программы физического факультета, и в 1952 г. он был выделен в Московский физико-технический институт – знаменитый Физтех.
Процесс разработки атомного и термоядерного оружия выявил огромное значение и возрастающую роль математики, применения которой эволюционировали от простого счёта до создания совершенно новых областей и разделов, связанных с появлением электронно-вычислительных машин. Девушек-расчётчиц, трудившихся по заданиям для первой атомной бомбы, сменили математики-профессионалы. Многие выпускники, успешно окончившие механико-математический факультет пополнили отдел прикладной математики МИАН, который возглавлял М.В. Келдыш. Рекомендации им давал ректор И.Г. Петровский. В 1949 г. на факультете была образована специализированная кафедра вычислительной математики, в становлении которой участвовали С.Л. Соболев, А.Н. Тихонов, Л.А. Люстерник, А.А. Ляпунов, М.Р. Шура-Бура. Силами сотрудников кафедры был создан Вычислительный центр/ВЦ (И.С. Березин, Н.П. Брусенцов), в котором начала активно эксплуатироваться электронно-цифровая вычислительная машина «Стрела» (4-й экземпляр в стране; 1955–1956). На базе кафедры и ВЦ был создан факультет вычислительной математики и кибернетики (1970).
Выпускники механико-математического факультета внесли свою лепту в укрепление обороноспособности страны ещё в одном направлении. После войны в связи с резким увеличением информационного обмена и необходимостью его надёжной защиты возникла потребность усиления криптографических служб. Решением Совета министров СССР от 23 сентября 1949 г. на механико-математическом факультете было организовано закрытое криптографическое отделение, курируемое органами государственной безопасности (Г.И. Пондопуло). Отделение функционировало до 1957 г. За это время его окончили более 200 человек. Среди выдающихся криптографов – лауреат Ленинской премии П.Н. Голованов, лауреат Государственной премии СССР В.Я. Козлов.
С середины 1940-х – начале 1950-х гг. правительственными постановлениями был инициирован научный и научно-технический поиск в области сверхзвуковой авиации, ракетной и космической техники. Классическая теоретическая механика Н.Е. Жуковского и С.А. Чаплыгина уступила место механике жидкости, газа и плазмы, механике волновых процессов, механике твёрдого деформируемого тела, механике разрушения и другим направлениям, решающим динамические задачи для различных физических сред. Для студентов старших курсов, интересующихся механическими и авиационными науками, была учреждена стипендия имени Н.Е. Жуковского (1947). В 1951 г. была создана (первоначально закрытая) кафедра газовой динамики, которой более 30 лет руководил Х.А. Рахматулин.
«Весной 1951 г. на мехмате начали происходить странные события. Мы, неоднократно, заполняли какие-то длиннющие анкеты. После этого мы проходили медицинскую комиссию, причём в разных поликлиниках КГБ. В результате всех этих непонятных действий нам объявили, что на факультете образуются так называемые “спецгруппы” математиков и механиков. Я попала в спецгруппу механиков. Кто-то пытался сопротивляться принудительному зачислению в спецгруппу, но это было бесполезно.
Мы занимались по программам, отличавшимся от программ для “открытых” механиков. Нас освободили от курса “История механики”, а ребят ещё и от военного дела. Зато добавили несколько дисциплин, соответствующих целям создания нашего “закрытого” отделения. Это были курсы по электротехнике, по радиолокации, а, главное, содержащие сведения по ракетной технике, причём, исключительно немецкой. На самом деле, ничего секретного в этих курсах не содержалось. У нас там было три специальности – прочность, газовая динамика и управление. К физике мы отношения не имели. Когда мы задали вопрос одному нашему лектору, чего же в этих лекциях секретного, то он ответил так: “Секретны не материал лекций, читаемых в вашем закрытом отделении, а сам факт вашего обучения в таком отделении”.
Готовили нас для работы в почтовых ящиках, связанных с ракетостроением, в частности, в небезызвестном НИИ-88 в подмосковных Подлипках <НИИ-8/Центральный научно-исследовательский институт машиностроения, Калининград/Королёв Московской обл.>. Там же находились и базы нашей производственной практики, продолжавшейся два месяца – июнь и июль (в отличие от остальных, у которых практика продолжалась лишь один месяц). И мы каждый день ездили в Подлипки.
Я так подробно рассказываю о своём закрытом отделении, поскольку о нём, даже те, кто на нём учился, предпочитают не упоминать (закрытая тема!). Считаю, что благодаря этому, роль мехмата МГУ в развитии космонавтики осталась практически неизвестной. А это, на мой взгляд, абсолютно недопустимо. Ведь это отделение окончили такие видные учёные, как В.А. Егоров, В.А. Сарычев, Ю.А. Демьянов, В.В. Лунёв, Е.А. Девянин. Вообще, с нашего спецотделения очень многие оказались в Подлипках, и до сих пор продолжают там работать. Кроме того, некоторые “распределились по стране”: несколько человек попали в Днепропетровск – там был Янгель в это время, кто-то попал на Селигер – там была экспериментальная площадка, где работали, в частности, немцы, привезённые из Германии. Причём, мы распределялись отдельно от остальных механиков, и распределение было принудительным» (К.Е. Якимова, выпускница механико-математического факультета 1954 г.).
 
Объединённый институт ядерных исследований/ОИЯИ. До середины 1950-х гг. ядерная физика была окружена строжайшей секретностью. Однако постепенно в мире утверждалось понимание того, что исследования фундаментальных свойств материи одной стране не под силу: наука требовала привлечения значительных финансовых ресурсов и больших разнородных коллективов учёных. Первым примером такой международной коллаборации стал ОИЯИ (Дубна, Московская обл.), соглашение об образовании которого было подписано 26 марта 1956 г. представителями правительств 11 стран-учредителей (Албания, Болгария, Венгрия, ГДР, Китай, КНДР, Монголия, Польша, Румыния, СССР, Чехословакия). Через месяц И.В. Курчатов сделал сенсационный доклад в британском атомном центре Харуэлл о результатах проводимых в СССР работ по управляемому термоядерному синтезу и призвал к их рассекречиванию и международному сотрудничеству. В настоящее время ОИЯИ завоевал всемирный авторитет научного центра, сочетающего успешную интеграцию фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований с разработкой и применением новейших технологий и университетским образованием. Его директорами были Д.И. Блохинцев (1956–1965), Н.Н. Боголюбов (1965–1988), В.Г. Кадышевский (1992–2005), А.Н. Сисакян (2006–2010), В.А. Матвеев (2012–2020).
 
Пагуошское движение. 9 июля 1955 г. в Лондоне прозвучало обращение выдающихся учёных к руководителям государств и человечеству, получившее название «Манифест Рассела–Эйнштейна». Манифест лёг в фундамент Пагуошского движения учёных/Pugwash Conferences on Science and World Affairs – движения против войны, за мир, за разоружение и международную безопасность. Первая Пагуошская конференция была созвана 7 июля 1957 г. в родной деревушке канадского общественного деятеля, бизнесмена и филантропа С. Итона – Пагуош. В её работе участвовали 22 человека, представлявшие 10 стран; от СССР – академики Д.В. Скобельцын и А.В. Топчиев. Само движение в 1995 г. было удостоено Нобелевской премии мира. Непосредственно после самой конференции 9 августа 1957 г. при президиуме АН СССР была образована группа по участию в деятельности Пагуошского движения под председательством А.В. Топчиева (в настоящее время – Российский Пагуошский комитет при президиуме РАН). Пагуошские конференции проводятся ежегодно в разных странах мира. В СССР прошли 6-я (Москва, 1960), 19-я и 38-я конференции (Сочи, 1969, 1988).
«Общественность и даже многие государственные деятели не понимают, что будет поставлено на карту в ядерной войне… Мы авторитетно заявляем, что сейчас может быть изготовлена бомба в 2500 раз более мощная, чем та, которая уничтожила Хиросиму. Такая бомба, если она будет взорвана над землёй или под водой, посылает в верхние слои атмосферы радиоактивные частицы. Они постепенно опускаются и достигают поверхности земли в виде смертоносной радиоактивной пыли или дождя…
В связи с тем, что в будущей мировой войне будет непременно использовано ядерное оружие и поскольку это оружие угрожает существованию рода человеческого, мы настаиваем, чтобы правительства всех стран поняли и публично заявили, что споры между государствами не могут быть разрешены в результате развязывания мировой войны. Мы требуем, чтобы они находили мирные средства разрешения всех спорных вопросов», – М. Борн, Л. Инфельд, Г. Мёллер, Л. Поллинг, Б. Рассел, Ф. Жолио-Кюри, А. Эйнштейн, Х. Юкава.
 
Литература: Сиротинин Е.И. Московский университет и Советский атомный проект. Некоторые неизвестные страницы. – М., 2005; Атомная эра: вклад АН. РАН; Первые достижения. Атомный проект СССР: документы и материалы; Малиновская Е.В. О становлении математического отделения; Киселёв Г.В., Пичугин В.В. Ядерная физика и противоатомная защита; Ковальчук М.В. Интервью. РАН; Демидович В.Б. К.Е.Якимова. Журнал «7 искусств»; Энциклопедия: Атомные города Урала. Город Снежинск. – Екатеринбург, 2009; Выдающиеся учёные ИТЭФ. – М., 2020.
Е.В. Ильченко