Испытание Тринити

Испытание Тринити — кодовое название первого в мире испытания ядерного взрывного устройства, проведённого 16 июля 1945 года в штате Нью-Мексико (США) на полигоне Аламогордо. Это событие стало кульминацией Манхэттенского проекта — секретной американской программы по созданию атомной бомбы, и ознаменовало начало эры ядерного оружия.

Предыстория

К началу 1939 года физики из разных стран, включая Энрико Ферми, Лео Силарда и Нильса Бора, установили, что деление ядер урана может высвобождать огромное количество энергии, а также вызывать цепную реакцию. В августе 1939 года Альберт Эйнштейн и Лео Силард направили письмо президенту США Франклину Рузвельту, предупреждая о возможности создания Германией «чрезвычайно мощных бомб нового типа». Это письмо привело к созданию Административного комитета по урану, а затем, в 1942 году, к запуску Манхэттенского проекта под руководством генерала Лесли Гровса и научного руководителя Дж. Роберта Оппенгеймера.

К июлю 1945 года в Лос-Аламосе было разработано два типа ядерного оружия: пушечная схема (Little Boy, на основе урана-235) и имплозивная схема (Fat Man, на основе плутония-239). Испытанное устройство «Тринити» было прототипом имплозивной бомбы, так как её конструкция была сложнее и требовала верификации. Урановый «Little Boy» считался более надёжным и не испытывался в полевых условиях до применения в Хиросиме.

Конструкция устройства

Устройство, получившее кодовое название «Gadget» (с англ. — «Штуковина»), имело сферическую форму и базировалось на принципе имплозии. Его ключевые элементы:

• Плутониевое ядро: Сфера из плутония-239 диаметром около 9 см, окружённая нейтронным отражателем из природного урана. Внутри ядра размещался инициатор — полая сфера из бериллия с радиоактивным полонием-210, разделённая тонким слоем золота. При сжатии ядра золотая перегородка разрушалась, полоний и бериллий смешивались, порождая поток нейтронов, запускающих цепную реакцию.
• Высокоэффективная взрывчатка (ВВ): Ядро было окружено 32 линзами из обычного взрывчатого вещества (TNT и Composition B), каждая из которых имела точную геометрическую форму для формирования сферической ударной волны.
• Корпус: Сфера ВВ помещалась в стальной корпус толщиной примерно 1,3 см, который обеспечивал равномерное распределение ударной волны. Общая масса «Gadget» составляла около 3,1 тонны.

Выбор места и подготовка к испытанию

Испытательный полигон был выбран в пустынной местности, известной как Хорнада-дель-Муэрто (англ. Jornada del Muerto, с исп. — «Путь мёртвого человека»), в 210 км к югу от Лос-Аламоса. Место было удалено от крупных поселений и имело плоский рельеф.

Основной объект — 30-метровая стальная башня, на вершине которой на высоте 30 м было установлено устройство. Такое размещение позволяло избежать поглощения энергии взрыва почвой и давало лучшие условия для наблюдения. Вокруг башни на расстоянии от 90 до 1400 м были размещены измерительные приборы, камеры для высокоскоростной съёмки и сейсмографы.

Научная группа под руководством Кристофера Шинка разработала систему зажигания. Подрыв ВВ инициировался одновременно со всех сторон через взрыватели, подключённые к центральному пульту. Возникли опасения, что взрыв может вызвать неконтролируемую реакцию в атмосфере (гипотетический сценарий поджигания атмосферы Земли), но расчёты, выполненные, в частности, Гансом Бете, показали такую вероятность крайне низкой.

Хронология испытания

Первоначально испытание планировалось на 4:00 утра 16 июля, но из-за грозы и дождя было отложено. В 4:45 метеоролог Джек Хаббард доложил об улучшении погоды. Командиром испытаний был назначен Кеннет Бейнбридж.

Основные события:

• В 5:10:00 по местному времени начался автоматический отсчёт.
• В 5:29:45 система зажигания активировала взрывчатые линзы.
• В 5:29:50 (по другим данным — 5:30) произошёл взрыв. Сначала вспышка осветила пустыню на десятки километров, затем сформировалось характерное грибовидное облако, которое за несколько минут поднялось на высоту 11 км.
• Мощность взрыва составила около 22 килотонн в тротиловом эквиваленте. Световое излучение и ударная волна были зафиксированы на расстоянии до 300 км.

Наблюдения и последствия

Непосредственно за взрывом наблюдали несколько десятков учёных и военных, находившихся в укреплённых бункерах на расстоянии 9–10 км от эпицентра. Среди них были Роберт Оппенгеймер, генерал Лесли Гровс, физики Энрико Ферми, Ганс Бете, Эдвард Теллер и другие. Оппенгеймер впоследствии вспоминал строчки из индуистского писания «Бхагавадгита»: «Теперь я стал Смертью, разрушителем миров».

Последствия взрыва оказались значительными:

• Воронка: На месте башни осталась воронка диаметром 76 м и глубиной 1,2 м, покрытая радиоактивным зелёным стеклом — тринититом. Тринитит — это минерал, образовавшийся из расплавленного кварцевого песка и радиоактивных продуктов деления.
• Радиоактивное заражение: Взрыв привёл к выбросу радиоактивных осадков. Наиболее интенсивное заражение отмечалось в районе полигона и на территории, прилегающей к нему по направлению ветра. В последующие дни и недели радиоактивные изотопы были обнаружены на территории нескольких штатов. Уровень заражения оказался выше, чем предполагали модельные расчёты.
• Секретность: Информация об испытании была засекречена. Для объяснения вспышки и звукового эффекта правительство США официально заявило о случайной детонации склада боеприпасов на полигоне. Радиоактивные осадки скрывались, что стало одной из причин последующих скандалов и требований к раскрытию данных о ядерных испытаниях.

После испытания «Тринити» научный комитет рекомендовал использовать ядерное оружие против Японии. Уже 6 августа 1945 года бомба «Малыш» (урановая) была сброшена на Хиросиму, а 9 августа — бомба «Толстяк» (плутониевая) на Нагасаки. Это привело к капитуляции Японии и завершению Второй мировой войны.

Наследие испытания Тринити

Испытание «Тринити» имело долгосрочные последствия:

1. Начало гонки вооружений: США впервые продемонстрировали действующее ядерное оружие, что положило начало холодной войне и гонке ядерных вооружений. Вскоре после этого ядерные испытания провели СССР (29 августа 1949 года), Великобритания, Франция и Китай.
2. Развитие ядерной физики: Успешное испытание подтвердило теоретические основы деления ядер и принципа имплозии, что стало основой для создания более совершенных термоядерных устройств (водородных бомб).
3. Экологические и медицинские последствия: Долговременное воздействие радиоактивного загрязнения на местность и людей остаётся предметом научных исследований. На сегодняшний день полигон Аламогордо (испытательный полигон «Тринити») является Национальным историческим памятником США. Ограниченный доступ для посетителей открыт в первое воскресенье апреля и октября. Радиационный фон в районе воронки всё ещё превышает естественный, поэтому посещение требует соблюдения мер предосторожности.

Интересные факты

• «Тринити» — это имя было выбрано Робертом Оппенгеймером под влиянием стихотворения Джона Донна «Святые сонеты», где встречается строка «Batter my heart, three person’d God» (с англ. — «Разбей моё сердце, триединый Бог»), и отсылает к христианскому понятию Троицы.
• Энрико Ферми во время взрыва использовал простой метод для оценки мощности взрыва: он подбросил несколько обрывков бумаги и измерил расстояние, на которое их отбросила ударная волна. Его оценка (около 10 килотонн) оказалась близкой к фактической.
• Единственный человек, погибший во время взрыва, — это научный сотрудник Эдвард «Эд» Норман, который, по разным данным, либо находился на посту наблюдения на расстоянии около 2 км от башни, либо пострадал от ударной волны на удалении 8 км. Точные обстоятельства его смерти остаются неясными.

Источники

• The Manhattan Project: A Very Short Introduction — Cynthia C. Kelly
• The Making of the Atomic Bomb — Richard Rhodes
• Trinity: The History of the First Atomic Bomb — Keith Lowe
• Los Alamos National Laboratory, официальный сайт
• National Park Service, Trinity Site