10 малоизвестных фактов о первой атомной бомбе

1 Яд для членов экипажа

Всем членам экипажа перед вылетом бомбардировщика "Энолы Грей" (который и сбросил бомбу "Малыш" на Хиросиму 6 августа 1945 года) были розданы капсулы с цианистым калием. Оружие было у каждого само собой. Как никак шла война. Можно было застрелиться. Но доктор, давший яд, сказал, что “легче глотнуть пилюлю, чем вышибить себе мозги”.

Яд был роздан в случае, если бы самолет потерпел крушение, чтобы члены секретной миссии не попали в плен. Риски были достаточно велики.

Во-первых, нельзя было исключать работу ПВО. Если налет не был массовым, японские зенитки как правило молчали – резервы снарядов к лету 1945 года основательно истощились. На это и был расчет и он оправдался. Самолет действительно был принят за разведывательный.
Во-вторых, чтобы не привлекать внимание, "Энола Грей" летела без всякого прикрытия истребителями. Стремно однако ! Если вдруг появились бы вражеские самолеты, единственной защитой был бы пулеметчик в хвосте.
Он же кстати, по этой причине был первым в мире, кто увидел момент взрыва и его ужасающие последствия, когда "летающая крепость" (так называли бомбардировщик Superfortress B-29) стремительно удалялась от точки сброса. Уже не известно, плюс это был для него или минус. Когда самолет был уже на безопасной дистанции, пилот Пол Тибитс развернул его так, чтобы все могли увидеть шокирующий результат бомбардировки. Наверное именно по этой причине, первоначальное ликование через несколько часов сменилось мрачным молчанием, когда самолет вернулся на базу.

2 Вираж на 150 градусов и перегрузки

Экипаж был предупрежден, что их основательно тряхнет ударная волна, но никто не давал гарантии, что самолет не будет разрушен. Теория есть теория, а что будет на самом деле, это и пришлось испытать. Единственное, что экипажу были даны строгие рекомендации - как нужно было вести самолет после сброса бомбы, чтобы увеличить вероятность успешного ухода от взрывной волны.

Для этого нужно было заложить резкий вираж на 150 градусов с снижением.

Это маневр десятки раз отрабатывали на тренировочных вылетах. В этих же вылетах сбрасывали и муляжи бомб–пустышек: болванок такой же массы и размеров.
Маневры был сложными для исполнения даже тренированными летчиками.

Вдавливало в кресло так, что нельзя было сказать ни слова. Не хватало воздуха в легких. Но по-другому было никак – иначе разорвет волной ! Нет, избежать волны не удалось. Об этом мы скажем ниже. Но правда, все обошлось хорошо. А пишем это мы к тому, что это не бомбардировка обычными боеприпасами. Сбросил и лети спокойно дальше. Тут все иначе. Ядерная энергия не соизмерима с химической. Не будешь следовать рекомендациям - это будет последний вылет в жизни !

3 Накануне разбились 4 бомбардировщика

Тиниан – один из группы Мариинских островов, захваченный американцами за год до взрыва атомной бомбы – в конце июля 1944 года. Остров стал военно-воздушной базой США. Там была построена самая длинная взлетно-посадочная полоса в мире – длиной около 3 км. Ценность острова состояла в максимальной близости до Японии, что позволяло совершать вылеты с целью бомбардировки японских городов. Идеальный плацдарм.

Однако сам остров был невелик и за концом полосы сразу начинался океан.

За сутки до вылета "Энолы Грей", разбились несколько тяжелых груженных бомбардировщиков, которые мрачными остовами лежали рядом с полосой.
Можно было представить чувства командира экипажа Пола Тибитса, когда он выводил свой бомбардировщик на взлетную полосу и взирал на остатки самолетов своих коллег. Но у него ведь еще на борту была атомная бомба !
Кстати, чтобы избежать трагедии в связи с незапланированным ядерным взрывом, если что-то пойдет не так при взлете, было принято решение окончательно готовить бомбу (активировать взрыватель) уже в полете ! Это был еще тот вызов. Но иначе бы взрыв мог бы разнести половину острова. А сам самолет распался бы на капельки раскаленного металла в лучшем случае.
Бомба ведь тоже была немаленькая – более 4 тонн. Между прочим, когда ее сбросили, нос самолета мгновенно "задрался" вверх на 3 метра, освободившись от тяжести. Но пилоты были к этому готовы. В задней части самолета были расположены дополнительные топливные баки. Их задача была не столько, чтобы обеспечить стратегический запас топлива (во время полет на Хиросиму оно так и не было использовано), сколько чтобы уравновесить бомбардировщик из-за веса бомбы.
И этот утяжеленный на тонны самолет предстояло поднять в воздух без права на ошибку.
Тибитс дал максимальный газ и самолет понесся быстро к краю полосы. Вот уже и океан виден. Но Тибитс все не поднимает нос – 4 пропеллера по его расчетам еще не достигли заданного числа оборотов. И лишь в сам конце полосы, хладнокровный командир оторвал тяжелую машину. Успех ! Штурман потом говорил : “Когда прямо перед собой я увидел воду и нас над ней, я понял, что мы все-таки смогли взлететь”.

4 Закладка обычной взрывчатки и урана в воздухе

Как и все образцы ядерного и термоядерного оружия, как ушедшего, так и нынешнего века, являются глубоко засекреченными. А вся информация в открытых источниках носит в основном предположительный характер. Хотя общие моменты, особенно что касается первой атомной бомбы Малыш сброшенной на Хиросиму, сомнения не вызывают. Если говорит о принципиальной (схемотехнической) конструкции, она более-менее понятна.
Урановая взрывчатка состояла их двух частей: неподвижной, закрепленной в стволе и подвижной. Которую почти мгновенно (по нашим меркам конечно, а если быть точнее по устаревше-артиллерийским) следовало соединить с неподвижной. При соединении должна быть достигнута критическая масса, которая для высокообогащенного урана 235 составляет 50 кг. В бомбе же было суммарно примерно более 60 кг. Был еще инициатор нейтронов, который ускорял и усиливал ход реакции. Как мы писали, чтобы избежать взрыва не земле, было принято решение окончательно снаряжать бомбу уже на борту, в полете.
Эту миссию взял на себя Парсонс – специалист по взрывателям, участвовавший в миссии.

Он еще на земле десятки раз тренировался, чтобы вставить подвижную урановую часть в бомбу и потом смонтировать пороховой заряд, который должен при взрыве ее толкать.

Когда все руки были замазаны графитовой смазкой от сборки-разборки элементов конструкции, но движения доведены до автоматизма, он наконец-то был готов повторить все то же самое уже в полете.
Ведь там придется работать в гораздо более жестких условиях ! И дело не только в нервах.

1. Во-первых, бомбовый отсек совершенно не предназначен для манипуляций там человеком. Тесный и узкий, он имел место только для бомбы. Но Парсон, изогнувшись в три погибели, как-то умудрился провести ранее отработанные манипуляции.
2. Во-вторых, холод и кислородное голодание. Командир Тибитс специально вел самолет на низкой высоте, около 1,5 километра, чтобы Парсонс смог работать в бомбовом отсеке. Ведь он был не герметичным ! И лишь после завершения запланированных процедур, Парсон вернулся в салон, а Тибитс поднял самолет на крейсерскую высоту – 9000 метров.
3. В-третьих, створки бомбового отсека были алюминиевыми и не были рассчитаны на вес человека. Парсонс потом делился своими ощущениями: "Как оно – снаряжать атомную бомбу, думая при этом о том, что от падения в океан тебя отделяют только тонкие пластинки, на которых ты стоишь !"

Если быть точным, кроме установки подвижной части урановой начинки и пороха, нужно было еще подключить 24-вольтовый аккумулятор, который автономно питал систему после сброса бомбы, снять предохранительные заглушки – в общем привести бомбу в полностью боевое положение. 

5 Точка прицеливания

За несколько недель до взрыва, были дебаты при выборе объекта для сброса бомбы. Учасники проекта часами "колдовали" над картой. Необходимо было учесть одновременно целый ряд моментов.

И точкой прицеливания стал Мост Айой. Почему именно он ?

• уникальная T-образная форма (с ответвлением в сторону). Для точного сброса должна быть не только идеальная видимость, но и достаточно крупный и однозначно различимый объект. Айой отлично подходил под эту роль.
• Мост находился недалеко от центра города. А значит эффект от взрыва будет достигнут максимальный. Как бы тяжело не было об этом говорить, но кроме физических разрушений, и множество жертв и президент Трумен и его советники обоснованно рассчитывали на шоковый эффект от применения нового оружия. Чтобы быстрее закончить вторую мировую войну. В противном случае пришлось бы высаживаться на главных японских островах с предполагаемой гибелью сотен тысяч американцев. И война бы продолжилась и в 1946 году ! Учитывая, що японцы принципиально не сдавались в плен.

При взрыве мост серьезно пострадал. Был снесен железобетонный парапет. О этом мы еще скажем ниже. Надо отдать должно бомбардиру. Он свою работу сделал блестяще.

Отклонение составило какие-то 100 метров.

Мы сейчас не о моральной стороне вопроса, а сугубо о технической. Кстати, когда сбрасывали через 3 дня вторую бомбу на Нагасаки, "прицел сбился" (в том числе и из-за облачности и других факторов) и взрыв произошел в трех километрах от запланированной точки.
Мост Айой кстати был реконструировал и существует и поныне. Один из символов трагедии 6-го августа 1945 года.

6 Тройная страховка

Бомба имела сложную 3-ступенчатую взаимозависимую систему активации заряда.

1. Чтобы предотвратить взрыв сразу после сброса, и гибель самолета с экипажем, был предусмотрен таймер на 15 секунд. За это время бомба пролетела треть своего пути. Специальное хвостовое оперение замедляло ее полет.  
2. Датчик давления. То есть манометрическая система. По факту это была мембрана, меняющая свою кривизну в зависимости от давления воздуха. Достаточно грубый способ. Но его задача - блокировать сигнал от радиовысотомера. И лишь, как только будет достигнута высота плюс-минус – 2000 метров, включались радиовысотомеры. Да, их было два !
3. Радиовысотомеры. Это более точная система. Если посмотреть на схему бомбы, можно заметить антенки в передней части. Вот это и есть приемно-передающее устройство, "ловящее" отраженный от земли сигнал. Как только была достигнута высота взрыва – 600 метров, срабатывал взрыватель, поджигал порох и … Ядерная реакция начиналась через 10 миллисекунд, а сама реакция длилась непостижимо-короткие миллионные доли секунды !

Для чего нужна такая сложная система ? Почему нельзя было оставить только барометр или только радиовысотомер ? Ведь каждое дополнительное звено могло стать слабым.
Радиовысотомеры работали на секретной частоте. Если бы японцы каким-то образом узнали бы эту частоту, и направили бы сигнал этой частоты на бомбу, она могла бы взорваться раньше – например выше – не достигнув ожидаемого эффекта. Да еще и уничтожив самолет.
В состав экипажа "Энолы Грей" был включен специалист, основной задачей которого было обеспечить защиту от срабатывания бомбы, если бы японцы догадались воздействовать на бомбу радиосигналом.

7 Без транзисторов и микросхем !

Вот мы все рассказываем про таймер, про высотомеры. Но ведь в 1945 году никаких микросхем типа цифровых счетчиков и в помине не было ! Первый транзистор был презентован только в 1947 году, а микросхемы и вовсе в 1958 году.
Так и хочется адресовать безмолвный вопрос (потому что в живых уже никого нет) инженерам и ученым тех лет : "Ребята, как Вы умудрились все это сделать без компонентной базы второй половины XX-го века ?".
Да. Конструкция бомбы была основана на аналоговой электронике:

• электронные лампы;
• резисторы;
• реле;
• конденсаторы.

Бомба на лампах ?! Так и есть. Сейчас ламповые телевизоры работают только у самых преданных их поклонников пенсионного возраста, у радиолюбителей и на разборке на радиорынках.
Но что прикажете было делать в 1945 году ? У политиков не было такой роскоши по времени, как у режисера Джеймса Кемерона, ждать с 1984 до 1991 год, пока будут изобретены цифровые технологии, чтоб снять культового "Терминатора-2". Надо было работать с тем, что есть. Лампы так лампы. Которые обеспечивали механизмы синхронизации, индикации, подрыва.

8 Сила взрывной волны

Несмотря на условную  “слабость” первой атомной бомбы (20 Килотонн), сброшенной на Хиросиму по современным меркам (где доминируют боеголовки 300 Кт-1 Мгт), для 1945 года сила взрывной волны была ужасающей. Собственно два атомных взрыва были одним из серьезных факторов капитуляции Японии. В сочетании конечно со вступлением в войну СССР, что повлияло на решение императора Хирохито сдаться.
И хотя многие скептики пишут, что множество строений были деревянными и бамбуково-картонными и были сметены сверх мощным взрывным ветром, это только часть истины.

Деревянные постройки сносятся и "обычным" ураганом. Которые нередки например в США. Поэтому ради объективности надо обратить внимание на более "тяжелые" для разрушения объекты. Так вот, если сравнить фотографии моста, о котором мы говорили выше до и после взрыва, то заметно, что волной был снесен железобетонный парапет. Здесь сыграло роль комплексное воздействие жара в несколько тысяч градусов, пусть даже кратковременное, которое ослабило конструкцию и потом мгновенный удар фронта сверхсжатого горячего воздуха.
Переведем все на язык цифр и приблизим для облегчения понимания к нашей реальной жизни.

1. В 500 м от эпицентра (как раз, где находился мост) пиковое избыточное давление составило примерно 35–45 psi (≈ 2,5–3 атм).
2. На расстоянии 1 км, давление падало до ~15 psi (≈ 1 атм избыточного).
3. В 2 км – около 5 psi (0,3 атм).

Справочно:

1 psi = 0,07 атм ≈ 7 кг/м² давления на поверхность.

Итак, с чем можно сравнить силу ударной волны в центре Хиросимы в момент взрыва ?

Это эквивалент удара бетонной плиты толщиной 30–40 см, летящей на скорости около 200–300 км/ч.

Это по поводу того, что "да там снесло только бамбуково-деревянные постройки". При таком давлении, рушатся массивные кирпичные здания, крошатся бетонные стены, гнутся стальные балки.
Что с человеком ? Все советы на тему "что делать после ядерного взрыва", в то время и в том месте были мягко говоря не уместны ! Мгновенная смерть от разрыва лёгких, раздавливания элементами строительных конструкций. И это без воздействия жара.
Даже на расстоянии 1 км, где избыточное давление падает до 1 атм, большинство зданий будет разрушено, а людей на открытой местности ждет смерть.

Спасение получили только те, кто был в бомбоубежищах или в сейсмоустойчивых отдаленных зданиях.

9 Догнала

Взрывная волна "догнала" самолет на расстоянии 18 км и пару раз встряхнула (сначала прямой взрывной волной, а потом и отраженной от земли). Как выразился один из членов экипажа "было такое ощущение, как будто великан ударил по корпусу телеграфным столбом". Некоторые члены команды даже подумали, что это тряска от разрывавшихся рядом снарядов от зениток.

Интересно, что фронт взрывной волны был наблюдаем визуально !

Это была колеблющаяся голубовато-белесая полоса, стремительно надвигавшаяся. Не уйти от нее никак ! Ведь все самолеты времен второй мировой были "медленными", дозвуковыми. Но ведь воздух не видим ?!
Дело в том, что взрывная волна это сложное явление, состоящее из чередующихся растяжение и сжатий воздуха. Как меха баяна. При этом растяжение не менее опасное, чем сжатие и довершает разрушительную силу. Сначала объект (например здание) подвергается огромному давлению, а потом тут же волна разреженного воздуха тянет его в обратную сторону. Такая "раскачка", особенно на близком расстоянии от эпицентра, является фатальной.
Так вот, сочетание сжатия и разряжения сопровождается изменением температуры. Мы это видим например по дизельным двигателям, когда воздух сжимается поршнем, из-за этого он нагревается до температуры воспламенения дизтоплива, которое впрыскивает в раскаленный воздух насос высокого давления. Поэтому при взрывной волне наблюдается явление точки росы, когда из-за резко сниженной температуры (после прохождения горячего фронта), влага воздуха появляется в виде капель (конденсата). Потом окружающий воздух, снова нагревается, и конденсат переходит в газообразное состояние.

10 Дефект массы

Немножко физики. Не бойтесь - всего одна формула, зато какая - всемирно известная. От самого гениального Эйнштейна. E=mc².
Учитывая огромный множитель (c - скорость света 300 000 км/с), уже понятно, что даже для небольших масс, энергия будет колоссальная.
А теперь все разложим по атомам полочкам.
Реакция деления (уран, плутоний) высвобождает лишь малую долю энергии. Из теоретически возможной.
Ядерный материал используется крайне не эффективно. Львина доля это неиспользованное топливо, а меньшая - из осколков деления в ходе реакции.
Инженеры пришли бы в ужас от такого низкого КПД, исчисляемого единицами процентов, а то и меньше, как сейчас увидим. Но что поделать - человечество смогло только частично обуздать ядерную энергию. Даже сейчас, в 2025 году. 

Откуда берётся энергия взрыва ?

Она возникает из разницы масс между исходным материалом и продуктами реакции.

Например, когда атом урана-235 делится на два осколка, их суммарная масса чуть меньше исходной. Что значит "чуть" ? Разница в массе (примерно 0,1% - как же мало !) превращается в огромную энергию по вышеуказанной выше формуле.

Тепер перейдем к делу цифрам.
В бомбе мощностью 20 кт (взорванной в Хиросиме) энергия равна 8,4×1013 Дж.

• Это соответствует превращению в энергию всего около 1 грамма вещества (!).
• То есть вся мгновенная катастрофа Хиросимы, видимая экипажем удаляющегося бомбардировщика, произошла из-за столь мизерного «исчезновения» массы, что ее и разглядеть то сложно. Реально в убийственную энергию превратились всего лишь граммы урана.

Почему так не эффективно ?
Две причины.
1. Из 64 кг урана-235 непосредственно в ядерную реакцию вступило около 1 %. То есть всего лишь 600 грамм. Остальные же 99 процентов вылетели на ветер в буквальном смысле. И выпадали радиоактивным дождем на головы несчастных выживших японцев. Почему только 1 % ? "Малыш" был построен по "пушечной" схеме. Когда заряд пороха разгонял одну часть урана, чтобы соединиться со второй, цепная ядерная реакция стартовала мгновенно при касании. И происходил взрыв. Который разбрасывал остатки непрореагировавшего топлива. Оно просто не успевало на 99 % прореагировать. 
2. А теперь, как мы указали, выше, посчитаем, что в энергию превратилось всего 0,1 % от прореагировавшего урана (600 г). Это количество поместится в чайной ложке ! 
"Да Вы что ! Такое мизерное количество привело к таким колоссальным разрушениям и жертвам ?" Да. Вот такая вот сложно-воспринимаемая, но от этого не менее ужасающая ядерная мощь.