Bom hidrogen (Hydrogen Bomb, HB, VB) adalah senjata pemusnah massal dengan daya rusak yang luar biasa (kekuatannya diperkirakan dalam megaton TNT). Prinsip pengoperasian bom dan skema struktur didasarkan pada penggunaan energi fusi termonuklir dari inti hidrogen. Proses yang terjadi selama ledakan mirip dengan yang terjadi di bintang (termasuk Matahari). Tes pertama WB yang cocok untuk transportasi jarak jauh (proyek oleh A.D. Sakharov) dilakukan di Uni Soviet di tempat pelatihan dekat Semipalatinsk.
reaksi termonuklir
Matahari mengandung cadangan hidrogen yang sangat besar, yang berada di bawah pengaruh konstan tekanan dan suhu ultra-tinggi (sekitar 15 juta derajat Kelvin). Pada kepadatan dan suhu plasma yang begitu ekstrim, inti atom hidrogen saling bertabrakan secara acak. Hasil tumbukan adalah fusi inti, dan sebagai hasilnya, pembentukan inti unsur yang lebih berat - helium. Reaksi jenis ini disebut fusi termonuklir, mereka dicirikan oleh pelepasan sejumlah besar energi.
Hukum fisika menjelaskan pelepasan energi selama reaksi termonuklir sebagai berikut: bagian dari massa inti ringan yang terlibat dalam pembentukan elemen yang lebih berat tetap tidak digunakan dan berubah menjadi energi murni dalam jumlah yang sangat besar. Itulah sebabnya benda angkasa kita kehilangan sekitar 4 juta ton materi per detik, melepaskan aliran energi yang terus-menerus ke luar angkasa.
Isotop hidrogen
Yang paling sederhana dari semua atom yang ada adalah atom hidrogen. Ini hanya terdiri dari satu proton, yang membentuk nukleus, dan satu elektron, yang berputar di sekitarnya. Sebagai hasil dari studi ilmiah tentang air (H2O), ditemukan bahwa apa yang disebut air "berat" hadir di dalamnya dalam jumlah kecil. Ini mengandung isotop hidrogen "berat" (2H atau deuterium), yang intinya, selain satu proton, juga mengandung satu neutron (partikel yang massanya dekat dengan proton, tetapi tidak bermuatan).
Sains juga mengetahui tritium - isotop hidrogen ketiga, yang intinya mengandung 1 proton dan 2 neutron sekaligus. Tritium dicirikan oleh ketidakstabilan dan peluruhan spontan yang konstan dengan pelepasan energi (radiasi), menghasilkan pembentukan isotop helium. Jejak tritium ditemukan di lapisan atas atmosfer bumi: di sanalah, di bawah pengaruh sinar kosmik, molekul gas yang membentuk udara mengalami perubahan serupa. Hal ini juga memungkinkan untuk mendapatkan tritium dalam reaktor nuklir dengan menyinari isotop lithium-6 dengan fluks neutron yang kuat.
Pengembangan dan tes pertama bom hidrogen
Sebagai hasil dari analisis teoretis yang menyeluruh, para ahli dari Uni Soviet dan AS sampai pada kesimpulan bahwa campuran deuterium dan tritium memudahkan untuk memulai reaksi fusi termonuklir. Berbekal pengetahuan ini, para ilmuwan dari Amerika Serikat mulai membuat bom hidrogen pada 1950-an. Dan sudah pada musim semi 1951, tes uji dilakukan di lokasi uji Eniwetok (sebuah atol di Samudra Pasifik), tetapi kemudian hanya fusi termonuklir parsial yang tercapai.
Sedikit lebih dari satu tahun berlalu, dan pada November 1952, tes kedua bom hidrogen dengan kapasitas sekitar 10 Mt di TNT dilakukan. Namun, ledakan itu hampir tidak bisa disebut ledakan bom termonuklir dalam pengertian modern: sebenarnya, perangkat itu adalah wadah besar (ukuran rumah tiga lantai) yang diisi dengan cairan deuterium.
Di Rusia, mereka juga melakukan perbaikan senjata atom, dan bom hidrogen pertama pada tahun Masehi. Sakharova diuji di situs uji Semipalatinsk pada 12 Agustus 1953. RDS-6 (jenis senjata pemusnah massal ini dijuluki kepulan Sakharov, karena skemanya menyiratkan penempatan berurutan lapisan deuterium di sekitar muatan inisiator) memiliki kekuatan 10 Mt. Namun, tidak seperti "rumah tiga lantai" Amerika, bom Soviet itu kompak, dan dapat dengan cepat dikirim ke tempat pelepasan di wilayah musuh dengan pembom strategis.
Setelah menerima tantangan tersebut, pada bulan Maret 1954 Amerika Serikat meledakkan bom udara yang lebih kuat (15 Mt) di lokasi uji coba di Bikini Atoll (Samudra Pasifik). Tes tersebut menyebabkan pelepasan sejumlah besar zat radioaktif ke atmosfer, beberapa di antaranya jatuh dengan curah hujan ratusan kilometer dari pusat ledakan. Kapal Jepang "Lucky Dragon" dan instrumen yang dipasang di pulau Roguelap mencatat peningkatan tajam dalam radiasi.
Karena proses yang terjadi selama peledakan bom hidrogen menghasilkan helium yang stabil dan aman, emisi radioaktif diharapkan tidak melebihi tingkat kontaminasi dari detonator fusi atom. Tetapi perhitungan dan pengukuran kejatuhan radioaktif nyata sangat bervariasi, baik dalam jumlah maupun komposisi. Oleh karena itu, para pemimpin AS memutuskan untuk menangguhkan sementara desain senjata ini sampai studi penuh tentang dampaknya terhadap lingkungan dan manusia.
Video: tes di Uni Soviet
Bom Tsar - bom termonuklir Uni Soviet
Uni Soviet menempatkan titik lemak dalam rantai akumulasi tonase bom hidrogen ketika, pada tanggal 30 Oktober 1961, sebuah bom Tsar 50-megaton (terbesar dalam sejarah) diuji di Novaya Zemlya - hasil kerja bertahun-tahun oleh kelompok riset A.D. Sakharov. Ledakan itu bergemuruh di ketinggian 4 kilometer, dan gelombang kejutnya direkam tiga kali oleh instrumen di seluruh dunia. Terlepas dari kenyataan bahwa tes itu tidak mengungkapkan kegagalan, bom itu tidak pernah beroperasi. Tetapi fakta bahwa Soviet memiliki senjata semacam itu membuat kesan yang tak terhapuskan di seluruh dunia, dan di Amerika Serikat mereka berhenti mendapatkan tonase persenjataan nuklir. Di Rusia, pada gilirannya, mereka memutuskan untuk menolak menempatkan hulu ledak hidrogen pada tugas tempur.
Bom hidrogen adalah perangkat teknis paling kompleks, yang ledakannya membutuhkan serangkaian proses berurutan.
Pertama, ledakan muatan inisiator yang terletak di dalam cangkang VB (bom atom mini) terjadi, yang menghasilkan emisi neutron yang kuat dan penciptaan suhu tinggi yang diperlukan untuk memulai fusi termonuklir di muatan utama. Pemboman neutron besar-besaran dari sisipan litium deuterida (diperoleh dengan menggabungkan deuterium dengan isotop litium-6) dimulai.
Di bawah pengaruh neutron, lithium-6 dipecah menjadi tritium dan helium. Sekering atom dalam hal ini menjadi sumber bahan yang diperlukan untuk terjadinya fusi termonuklir pada bom yang diledakkan itu sendiri.
Campuran tritium dan deuterium memicu reaksi termonuklir, menghasilkan peningkatan suhu yang cepat di dalam bom, dan semakin banyak hidrogen yang terlibat dalam proses tersebut.
Prinsip pengoperasian bom hidrogen menyiratkan aliran sangat cepat dari proses ini (perangkat pengisi daya dan tata letak elemen utama berkontribusi pada hal ini), yang terlihat seketika bagi pengamat.
Superbomb: Fisi, Fusion, Fisi
Urutan proses yang dijelaskan di atas berakhir setelah dimulainya reaksi deuterium dengan tritium. Selanjutnya, diputuskan untuk menggunakan fisi nuklir, dan bukan fusi yang lebih berat. Setelah fusi inti tritium dan deuterium, helium bebas dan neutron cepat dilepaskan, energi yang cukup untuk memulai permulaan fisi inti uranium-238. Neutron cepat dapat memisahkan atom dari cangkang uranium superbomb. Pembelahan satu ton uranium menghasilkan energi sebesar 18 Mt. Dalam hal ini, energi dihabiskan tidak hanya untuk penciptaan gelombang eksplosif dan pelepasan sejumlah besar panas. Setiap atom uranium meluruh menjadi dua "fragmen" radioaktif. Seluruh "buket" terbentuk dari berbagai unsur kimia (hingga 36) dan sekitar dua ratus isotop radioaktif. Karena alasan inilah banyak kejatuhan radioaktif terbentuk, tercatat ratusan kilometer dari pusat ledakan.
Setelah jatuhnya Tirai Besi, diketahui bahwa di Uni Soviet mereka berencana untuk mengembangkan "Bom Tsar", dengan kapasitas 100 Mt. Karena fakta bahwa pada saat itu tidak ada pesawat yang mampu membawa muatan sebesar itu, gagasan itu ditinggalkan demi sebuah bom 50 Mt.
Konsekuensi dari ledakan bom hidrogen
gelombang kejut
Ledakan bom hidrogen menyebabkan kehancuran dan konsekuensi skala besar, dan dampak utama (jelas, langsung) bersifat tiga kali lipat. Yang paling jelas dari semua dampak langsung adalah gelombang kejut intensitas ultra-tinggi. Kemampuan destruktifnya berkurang dengan jarak dari pusat ledakan, dan juga tergantung pada kekuatan bom itu sendiri dan ketinggian di mana muatan diledakkan.
efek termal
Efek dari dampak termal ledakan tergantung pada faktor yang sama dengan kekuatan gelombang kejut. Tetapi satu lagi ditambahkan ke mereka - tingkat transparansi massa udara. Kabut atau bahkan sedikit mendung secara dramatis mengurangi radius kerusakan, di mana flash termal dapat menyebabkan luka bakar yang serius dan kehilangan penglihatan. Ledakan bom hidrogen (lebih dari 20 Mt) menghasilkan energi panas yang luar biasa, cukup untuk melelehkan beton pada jarak 5 km, menguapkan hampir semua air dari danau kecil pada jarak 10 km, menghancurkan tenaga kerja musuh , peralatan dan bangunan pada jarak yang sama . Di tengah, corong terbentuk dengan diameter 1-2 km dan kedalaman hingga 50 m, ditutupi dengan lapisan tebal massa kaca (beberapa meter batu dengan kandungan pasir yang tinggi meleleh hampir seketika, berubah menjadi kaca).
Menurut perhitungan dari tes dunia nyata, orang memiliki peluang 50% untuk tetap hidup jika mereka:
- Mereka berada di tempat perlindungan beton bertulang (bawah tanah) 8 km dari pusat ledakan (EV);
- Mereka terletak di bangunan tempat tinggal pada jarak 15 km dari EW;
- Mereka akan menemukan diri mereka di area terbuka pada jarak lebih dari 20 km dari EV jika visibilitas buruk (untuk atmosfer "bersih", jarak minimum dalam hal ini adalah 25 km).
Dengan jarak dari EV, kemungkinan untuk tetap hidup di antara orang-orang yang berada di area terbuka juga meningkat tajam. Jadi, pada jarak 32 km, itu akan menjadi 90-95%. Radius 40-45 km adalah batas dampak utama ledakan.
bola api
Dampak nyata lainnya dari ledakan bom hidrogen adalah badai api (badai), yang terbentuk karena keterlibatan massa kolosal bahan yang mudah terbakar dalam bola api. Namun, terlepas dari itu, konsekuensi paling berbahaya dari ledakan itu dari segi dampak adalah pencemaran radiasi terhadap lingkungan sekitar puluhan kilometer.
Rontok
Bola api yang muncul setelah ledakan dengan cepat diisi dengan partikel radioaktif dalam jumlah besar (produk peluruhan inti berat). Ukuran partikel sangat kecil sehingga ketika mereka masuk ke lapisan atas atmosfer, mereka dapat tinggal di sana untuk waktu yang sangat lama. Segala sesuatu yang mencapai bola api di permukaan bumi langsung berubah menjadi abu dan debu, dan kemudian ditarik ke dalam kolom api. Pusaran api mencampur partikel-partikel ini dengan partikel bermuatan, membentuk campuran berbahaya dari debu radioaktif, proses sedimentasi butiran yang membentang untuk waktu yang lama.
Debu kasar mengendap cukup cepat, tetapi debu halus dibawa oleh arus udara dari jarak yang sangat jauh, secara bertahap jatuh dari awan yang baru terbentuk. Di sekitar EW, partikel terbesar dan paling bermuatan mengendap; ratusan kilometer jauhnya, partikel abu yang terlihat oleh mata masih dapat ditemukan. Merekalah yang membentuk penutup mematikan, setebal beberapa sentimeter. Siapa pun yang mendekatinya berisiko menerima dosis radiasi yang serius.
Partikel yang lebih kecil dan tidak dapat dibedakan dapat "melayang" di atmosfer selama bertahun-tahun, berulang kali mengelilingi Bumi. Pada saat mereka jatuh ke permukaan, mereka kehilangan radioaktivitasnya. Yang paling berbahaya adalah strontium-90, yang memiliki waktu paruh 28 tahun dan menghasilkan radiasi yang stabil sepanjang waktu ini. Penampilannya ditentukan oleh instrumen di seluruh dunia. "Mendarat" di rumput dan dedaunan, ia terlibat dalam rantai makanan. Untuk alasan ini, strontium-90, yang terakumulasi di tulang, ditemukan pada orang ribuan kilometer dari lokasi pengujian. Sekalipun isinya sangat kecil, prospek menjadi "poligon untuk menyimpan limbah radioaktif" bukanlah pertanda baik bagi seseorang, yang mengarah pada perkembangan neoplasma ganas tulang. Di wilayah Rusia (serta negara lain) yang dekat dengan tempat uji peluncuran bom hidrogen, peningkatan latar belakang radioaktif masih diamati, yang sekali lagi membuktikan kemampuan senjata jenis ini untuk meninggalkan konsekuensi yang signifikan.
Video bom-H
Jika Anda memiliki pertanyaan - tinggalkan di komentar di bawah artikel. Kami atau pengunjung kami akan dengan senang hati menjawabnya.
Pada 12 Agustus 1953, pukul 07:30, bom hidrogen Soviet pertama diuji di lokasi uji Semipalatinsk, yang memiliki nama layanan "Product RDS‑6c". Itu adalah uji coba senjata nuklir keempat Soviet.
Awal pekerjaan pertama pada program termonuklir di Uni Soviet dimulai pada tahun 1945. Kemudian informasi diterima tentang penelitian yang dilakukan di Amerika Serikat tentang masalah termonuklir. Mereka diprakarsai oleh fisikawan Amerika Edward Teller pada tahun 1942. Konsep Teller tentang senjata termonuklir diambil sebagai dasar, yang menerima nama "pipa" di kalangan ilmuwan nuklir Soviet - wadah silinder dengan deuterium cair, yang seharusnya dipanaskan oleh ledakan perangkat pemicu seperti konvensional bom atom. Baru pada tahun 1950, orang Amerika menemukan bahwa "pipa" itu tidak menjanjikan, dan mereka terus mengembangkan desain lain. Tetapi pada saat ini, fisikawan Soviet telah secara independen mengembangkan konsep senjata termonuklir lain, yang segera - pada tahun 1953 - membawa kesuksesan.
Andrei Sakharov datang dengan skema alternatif untuk bom hidrogen. Bom itu didasarkan pada gagasan "engah" dan penggunaan lithium-6 deuteride. Dikembangkan di KB-11 (hari ini adalah kota Sarov, bekas Arzamas-16, wilayah Nizhny Novgorod), muatan termonuklir RDS-6s adalah sistem bola lapisan uranium dan bahan bakar termonuklir yang dikelilingi oleh bahan peledak kimia.
Untuk meningkatkan pelepasan energi muatan, tritium digunakan dalam desainnya. Tugas utama dalam menciptakan senjata semacam itu adalah menggunakan energi yang dilepaskan selama ledakan bom atom untuk memanaskan dan membakar hidrogen berat - deuterium, untuk melakukan reaksi termonuklir dengan pelepasan energi yang dapat menopang diri mereka sendiri. Untuk meningkatkan proporsi deuterium yang "terbakar", Sakharov mengusulkan untuk mengelilingi deuterium dengan cangkang uranium alami biasa, yang seharusnya memperlambat ekspansi dan, yang paling penting, secara signifikan meningkatkan kepadatan deuterium. Fenomena kompresi ionisasi bahan bakar termonuklir, yang menjadi dasar dari bom hidrogen Soviet pertama, masih disebut "sakarisasi".
Menurut hasil kerja pada bom hidrogen pertama, Andrei Sakharov menerima gelar Pahlawan Buruh Sosialis dan pemenang Hadiah Stalin.
"Produk RDS-6s" dibuat dalam bentuk bom yang dapat diangkut seberat 7 ton, yang ditempatkan di palka bom pembom Tu-16. Sebagai perbandingan, bom yang dibuat oleh Amerika memiliki berat 54 ton dan seukuran rumah tiga lantai.
Untuk menilai dampak yang menghancurkan dari bom baru, sebuah kota dibangun di lokasi uji Semipalatinsk dari bangunan industri dan administrasi. Secara total, ada 190 struktur berbeda di lapangan. Dalam pengujian ini, untuk pertama kalinya, asupan vakum sampel radiokimia digunakan, yang secara otomatis terbuka di bawah aksi gelombang kejut. Secara total, 500 alat pengukur, perekaman, dan pembuatan film berbeda yang dipasang di casing bawah tanah dan struktur tanah padat disiapkan untuk menguji RDS-6. Penerbangan dan dukungan teknis pengujian - pengukuran tekanan gelombang kejut pada pesawat di udara pada saat ledakan produk, pengambilan sampel udara dari awan radioaktif, foto udara area tersebut dilakukan oleh penerbangan khusus satuan. Bom diledakkan dari jarak jauh, dengan memberikan sinyal dari remote control yang terletak di bunker.
Diputuskan untuk membuat ledakan di menara baja setinggi 40 meter, muatannya terletak di ketinggian 30 meter. Tanah radioaktif dari tes sebelumnya dipindahkan ke jarak yang aman, struktur khusus dibangun kembali di tempat mereka sendiri di atas fondasi lama, sebuah bunker dibangun 5 meter dari menara untuk memasang peralatan yang dikembangkan di Institut Fisika Kimia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet , yang mencatat proses termonuklir.
Peralatan militer dari semua jenis pasukan dipasang di lapangan. Selama pengujian, semua struktur eksperimental dalam radius hingga empat kilometer hancur. Ledakan bom hidrogen benar-benar bisa menghancurkan kota sepanjang 8 kilometer. Konsekuensi lingkungan dari ledakan itu sangat mengerikan: ledakan pertama menyumbang 82% strontium-90 dan 75% cesium-137.
Kekuatan bom mencapai 400 kiloton, 20 kali lebih besar dari bom atom pertama di AS dan Uni Soviet.
Pekerjaan penciptaan bom hidrogen adalah "pertempuran kecerdasan" intelektual pertama di dunia dalam skala yang benar-benar global. Penciptaan bom hidrogen memprakarsai munculnya bidang ilmiah yang sama sekali baru - fisika plasma suhu tinggi, fisika kepadatan energi sangat tinggi, dan fisika tekanan anomali. Untuk pertama kalinya dalam sejarah umat manusia, pemodelan matematika digunakan dalam skala besar.
Bekerja pada "produk RDS-6s" menciptakan cadangan ilmiah dan teknis, yang kemudian digunakan dalam pengembangan bom hidrogen yang jauh lebih canggih dari tipe baru yang fundamental - bom hidrogen dengan desain dua tahap.
Bom hidrogen yang dirancang Sakharov tidak hanya menjadi argumen tandingan yang serius dalam konfrontasi politik antara AS dan Uni Soviet, tetapi juga menyebabkan perkembangan pesat kosmonotika Soviet pada tahun-tahun itu. Setelah uji coba nuklir yang sukses, OKB Korolev menerima tugas penting pemerintah untuk mengembangkan rudal balistik antarbenua untuk mengirimkan muatan yang dibuat ke target. Selanjutnya, roket, yang disebut "tujuh", meluncurkan satelit buatan pertama Bumi ke luar angkasa, dan di sanalah kosmonot pertama planet ini, Yuri Gagarin, diluncurkan.
Materi disiapkan berdasarkan informasi dari sumber terbuka
Pada 16 Januari 1963, Nikita Khrushchev mengumumkan pembuatan bom hidrogen di Uni Soviet. Dan ini adalah kesempatan lain untuk mengingat skala konsekuensi yang menghancurkan dan ancaman yang ditimbulkan oleh senjata pemusnah massal.
Pada 16 Januari 1963, Nikita Khrushchev mengumumkan bahwa sebuah bom hidrogen telah dibuat di Uni Soviet, setelah itu uji coba nuklir dihentikan. Krisis Karibia tahun 1962 menunjukkan betapa rapuh dan tidak berdayanya dunia dengan latar belakang ancaman nuklir, sehingga dalam perlombaan yang tidak masuk akal untuk saling menghancurkan, Uni Soviet dan Amerika Serikat dapat mencapai kompromi dan menandatangani perjanjian pertama yang mengatur pengembangan senjata nuklir, Perjanjian Pelarangan Uji Coba Nuklir di atmosfer, luar angkasa, dan di bawah air, yang kemudian diikuti oleh banyak negara di dunia.
Di Uni Soviet dan AS, uji coba senjata nuklir telah dilakukan sejak pertengahan 1940-an. Kemungkinan teoretis untuk memperoleh energi melalui fusi termonuklir telah diketahui bahkan sebelum Perang Dunia Kedua. Diketahui juga bahwa di Jerman pada tahun 1944, pekerjaan sedang dilakukan untuk memulai fusi termonuklir dengan mengompresi bahan bakar nuklir menggunakan bahan peledak konvensional, tetapi mereka tidak berhasil karena tidak dapat memperoleh suhu dan tekanan yang diperlukan.
Selama 15 tahun pengujian senjata nuklir di Uni Soviet dan AS, banyak penemuan dibuat di bidang kimia dan fisika, yang mengarah pada produksi dua jenis bom - atom dan hidrogen. Prinsip operasi mereka sedikit berbeda: jika ledakan bom atom menyebabkan peluruhan inti, maka bom hidrogen meledak karena sintesis unsur-unsur dengan pelepasan sejumlah besar energi. Reaksi inilah yang terjadi di bagian dalam bintang, di mana, di bawah pengaruh suhu sangat tinggi dan tekanan raksasa, inti hidrogen bertabrakan dan bergabung menjadi inti helium yang lebih berat. Jumlah energi yang dihasilkan cukup untuk memulai reaksi berantai yang melibatkan semua kemungkinan hidrogen. Itulah sebabnya bintang-bintang tidak padam, dan ledakan bom hidrogen memiliki kekuatan destruktif seperti itu.
Bagaimana itu bekerja?
Para ilmuwan menyalin reaksi ini menggunakan isotop cair hidrogen - deuterium dan tritium, yang diberi nama "bom hidrogen". Selanjutnya, litium-6 deuterida, senyawa padat deuterium dan isotop litium, digunakan, yang, dalam sifat kimianya, merupakan analog hidrogen. Jadi, lithium-6 deuteride adalah bahan bakar bom dan, pada kenyataannya, ternyata lebih "bersih" daripada uranium-235 atau plutonium, yang digunakan dalam bom atom dan menyebabkan radiasi yang kuat. Namun, agar reaksi hidrogen itu sendiri dapat dimulai, sesuatu harus sangat kuat dan dramatis meningkatkan suhu di dalam proyektil, yang digunakan muatan nuklir konvensional. Tetapi wadah untuk bahan bakar termonuklir terbuat dari uranium-238 radioaktif, bergantian dengan lapisan deuterium, itulah sebabnya bom Soviet pertama jenis ini disebut "lapisan". Karena merekalah semua makhluk hidup, bahkan pada jarak ratusan kilometer dari ledakan dan selamat dari ledakan, dapat menerima dosis radiasi yang akan menyebabkan penyakit serius dan kematian.
Mengapa ledakan itu membentuk "jamur"?
Faktanya, awan berbentuk jamur adalah fenomena fisik biasa. Awan seperti itu terbentuk selama ledakan biasa dengan kekuatan yang cukup, selama letusan gunung berapi, kebakaran hebat, dan jatuhnya meteorit. Udara panas selalu naik di atas udara dingin, tetapi di sini ia memanas begitu cepat dan begitu kuat sehingga naik dalam kolom yang terlihat, berputar menjadi pusaran annular dan menarik "kaki" di belakangnya - kolom debu dan asap dari permukaan bumi. Naik, udara berangsur-angsur mendingin, menjadi seperti awan biasa karena kondensasi uap air. Namun, itu tidak semua. Jauh lebih berbahaya bagi manusia gelombang kejut, menyimpang di sepanjang permukaan bumi dari pusat ledakan sepanjang lingkaran dengan radius hingga 700 km, dan kejatuhan radioaktif jatuh dari awan jamur yang sama.
60 bom hidrogen Soviet
Hingga tahun 1963, lebih dari 200 ledakan uji coba nuklir dilakukan di Uni Soviet, 60 di antaranya adalah termonuklir, yaitu, dalam hal ini, bukan bom atom, tetapi bom hidrogen yang meledak. Tiga atau empat percobaan dapat dilakukan di lokasi uji per hari, di mana dinamika ledakan, kemampuan menyerang, dan potensi kerusakan musuh dipelajari.
Prototipe pertama diledakkan pada 27 Agustus 1949, dan uji coba terakhir senjata nuklir di Uni Soviet dilakukan pada 25 Desember 1962. Semua tes berlangsung terutama di dua lokasi - di situs uji Semipalatinsk atau "Siyap", yang terletak di wilayah Kazakhstan, dan di Novaya Zemlya, sebuah kepulauan di Samudra Arktik.
12 Agustus 1953: Tes pertama bom hidrogen di Uni Soviet
Ledakan hidrogen pertama dilakukan di Amerika Serikat pada tahun 1952 di Atol Eniwetok. Di sana mereka melakukan ledakan muatan dengan kapasitas 10,4 megaton, yang merupakan 450 kali kekuatan bom Fat Man yang dijatuhkan di Nagasaki. Namun, tidak mungkin menyebut perangkat ini sebagai bom dalam arti kata yang sebenarnya. Itu adalah konstruksi dengan rumah tiga lantai, diisi dengan cairan deuterium.
Tetapi senjata termonuklir pertama di Uni Soviet diuji pada Agustus 1953 di situs uji Semipalatinsk. Itu sudah menjadi bom sungguhan yang dijatuhkan dari pesawat terbang. Proyek ini dikembangkan pada tahun 1949 (bahkan sebelum bom nuklir Soviet pertama diuji) oleh Andrei Sakharov dan Yuli Khariton. Kekuatan ledakan itu setara dengan 400 kiloton, tetapi penelitian menunjukkan bahwa kekuatannya dapat ditingkatkan menjadi 750 kiloton, karena hanya 20% bahan bakar yang digunakan dalam reaksi termonuklir.
Bom paling kuat di dunia
Ledakan paling kuat dalam sejarah diprakarsai oleh sekelompok fisikawan nuklir yang dipimpin oleh Akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet I.V. Kurchatov pada 30 Oktober 1961 di tempat pelatihan Hidung Kering di kepulauan Novaya Zemlya. Kekuatan ledakan yang diukur adalah 58,6 megaton, yang berkali-kali lebih tinggi daripada semua ledakan eksperimental yang dilakukan di wilayah USSR atau AS. Awalnya direncanakan bahwa bom itu akan lebih besar dan lebih kuat, tetapi tidak ada satu pun pesawat yang dapat mengangkat lebih banyak beban ke udara.
Bola api ledakan mencapai radius sekitar 4,6 kilometer. Secara teoritis, itu bisa tumbuh ke permukaan bumi, tetapi ini dicegah oleh gelombang kejut yang dipantulkan, yang mengangkat bagian bawah bola dan membuangnya dari permukaan. Ledakan jamur nuklir naik ke ketinggian 67 kilometer (sebagai perbandingan: pesawat penumpang modern terbang di ketinggian 8-11 kilometer). Gelombang tekanan atmosfer yang cukup besar yang muncul sebagai akibat dari ledakan itu mengelilingi dunia tiga kali, menyebar hanya dalam beberapa detik, dan gelombang suara mencapai Pulau Dikson pada jarak sekitar 800 kilometer dari pusat ledakan (jarak dari Moskow ke St. Petersburg). Segala sesuatu pada jarak dua atau tiga kilometer terkontaminasi radiasi.
Sergey LESKOV
Pada 12 Agustus 1953, bom hidrogen pertama di dunia diuji di tempat uji Semipalatinsk. Itu adalah uji coba senjata nuklir keempat Soviet. Kekuatan bom, yang memiliki kode rahasia "produk RDS-6", mencapai 400 kiloton, 20 kali lebih banyak daripada bom atom pertama di AS dan Uni Soviet. Setelah tes, Kurchatov menoleh ke Sakharov yang berusia 32 tahun dengan membungkuk dalam-dalam: "Terima kasih, penyelamat Rusia!"
Mana yang lebih baik - Bee Line atau MTS? Salah satu masalah paling mendesak dalam kehidupan sehari-hari Rusia. Setengah abad yang lalu, dalam lingkaran sempit fisikawan nuklir, pertanyaannya sama akutnya: mana yang lebih baik - bom atom atau bom hidrogen, yang juga termonuklir? Bom atom, yang dibuat Amerika pada tahun 1945, dan kami buat pada tahun 1949, dibangun berdasarkan prinsip pelepasan energi kolosal dengan membelah inti berat uranium atau plutonium buatan. Bom termonuklir dibangun dengan prinsip yang berbeda: energi dilepaskan oleh fusi isotop ringan hidrogen, deuterium, dan tritium. Bahan berdasarkan elemen ringan tidak memiliki massa kritis, yang merupakan tantangan desain utama dalam bom atom. Selain itu, sintesis deuterium dan tritium melepaskan energi 4,2 kali lebih banyak daripada fisi inti uranium-235 dengan massa yang sama. Singkatnya, bom hidrogen adalah senjata yang jauh lebih kuat daripada bom atom.
Pada tahun-tahun itu, kekuatan penghancur bom hidrogen tidak membuat takut para ilmuwan. Dunia memasuki era Perang Dingin, McCarthyisme berkecamuk di Amerika Serikat, dan gelombang pengungkapan lain muncul di Uni Soviet. Hanya Pyotr Kapitsa yang membiarkan dirinya berbaris, yang bahkan tidak muncul pada pertemuan khusyuk di Akademi Ilmu Pengetahuan pada kesempatan ulang tahun ke-70 Stalin. Pertanyaan pengusirannya dari jajaran akademi dibahas, tetapi situasinya diselamatkan oleh Presiden Akademi Ilmu Pengetahuan Sergei Vavilov, yang mencatat bahwa yang pertama dikeluarkan adalah penulis klasik Sholokhov, yang berhemat pada semua pertemuan tanpa pengecualian.
Dalam menciptakan bom atom, seperti yang Anda ketahui, data intelijen membantu para ilmuwan. Tapi agen kami hampir menghancurkan bom hidrogen. Informasi yang diperoleh dari Klaus Fuchs yang terkenal menyebabkan jalan buntu bagi fisikawan Amerika dan Soviet. Kelompok di bawah komando Zeldovich kehilangan 6 tahun untuk memeriksa data yang salah. Intelijen memberikan pendapat Niels Bohr yang terkenal tentang ketidaknyataan "bom super". Tetapi Uni Soviet punya ide sendiri, untuk membuktikan prospek yang bagi Stalin dan Beria, yang "mengejar" bom atom dengan sekuat tenaga dan utama, tidak mudah dan berisiko. Keadaan ini tidak boleh dilupakan dalam perselisihan yang sia-sia dan bodoh tentang siapa yang bekerja lebih keras pada senjata nuklir - intelijen Soviet atau sains Soviet.
Pekerjaan pada bom hidrogen adalah ras intelektual pertama dalam sejarah manusia. Untuk membuat bom atom, penting, pertama-tama, untuk memecahkan masalah teknik, meluncurkan pekerjaan skala besar di tambang dan menggabungkan. Bom hidrogen menyebabkan munculnya bidang ilmiah baru - fisika plasma suhu tinggi, fisika kepadatan energi sangat tinggi, dan fisika tekanan anomali. Untuk pertama kalinya saya harus menggunakan bantuan pemodelan matematika. Tertinggal di belakang Amerika Serikat dalam bidang komputer (perangkat von Neumann sudah digunakan di luar negeri), para ilmuwan kami mengimbanginya dengan metode komputasi yang cerdik pada aritmometer primitif.
Singkatnya, itu adalah pertempuran kecerdasan pertama di dunia. Dan Uni Soviet memenangkan pertempuran ini. Andrei Sakharov, seorang karyawan biasa dari kelompok Zeldovich, datang dengan skema alternatif untuk bom hidrogen. Kembali pada tahun 1949, ia mengusulkan ide asli dari apa yang disebut "engah", di mana uranium-238 murah digunakan sebagai bahan nuklir yang efektif, yang dianggap sebagai sampah dalam produksi uranium tingkat senjata. Tetapi jika "limbah" ini dibombardir oleh neutron fusi, yang 10 kali lebih intensif energinya daripada neutron fisi, maka uranium-238 mulai membelah dan biaya produksi setiap kiloton menurun berkali-kali lipat. Fenomena kompresi ionisasi bahan bakar termonuklir, yang menjadi dasar dari bom hidrogen Soviet pertama, masih disebut "sakarisasi". Vitaly Ginzburg mengusulkan lithium deuteride sebagai bahan bakar.
Pengerjaan bom atom dan hidrogen dilakukan secara paralel. Bahkan sebelum tes bom atom pada tahun 1949, Vavilov dan Khariton memberi tahu Beria tentang "sloika". Setelah arahan Presiden Truman yang terkenal pada awal 1950, pada pertemuan Komite Khusus yang diketuai oleh Beria, diputuskan untuk mempercepat pengerjaan desain Sakharov dengan setara TNT 1 megaton dan periode pengujian pada tahun 1954.
Pada 1 November 1952, di Elugelub Atoll, Amerika Serikat menguji perangkat termonuklir Mike dengan pelepasan energi 10 megaton, 500 kali lebih kuat dari bom yang dijatuhkan di Hiroshima. Namun, "Mike" bukanlah sebuah bom - sebuah struktur raksasa seukuran rumah berlantai dua. Tapi kekuatan ledakannya luar biasa. Fluks neutron begitu besar sehingga dua elemen baru, einsteinium dan fermium, ditemukan.
Semua kekuatan dilemparkan ke bom hidrogen. Pekerjaan itu tidak diperlambat baik oleh kematian Stalin atau oleh penangkapan Beria. Akhirnya, pada 12 Agustus 1953, bom hidrogen pertama di dunia diuji di Semipalatinsk. Konsekuensi lingkungan sangat mengerikan. Bagian dari ledakan pertama sepanjang waktu uji coba nuklir di Semipalatinsk menyumbang 82% strontium-90 dan 75% cesium-137. Tapi kemudian tidak ada yang berpikir tentang kontaminasi radioaktif, serta tentang ekologi secara umum.
Bom hidrogen pertama adalah alasan perkembangan pesat kosmonotika Soviet. Setelah uji coba nuklir, Biro Desain Korolyov diberi tugas untuk mengembangkan rudal balistik antarbenua untuk muatan ini. Roket ini, yang disebut "tujuh", meluncurkan satelit buatan pertama Bumi ke luar angkasa, dan kosmonot pertama planet ini, Yuri Gagarin, diluncurkan di atasnya.
Pada tanggal 6 November 1955, uji coba bom hidrogen yang dijatuhkan dari pesawat Tu-16 dilakukan untuk pertama kalinya. Di Amerika Serikat, jatuhnya bom hidrogen baru terjadi pada 21 Mei 1956. Namun ternyata bom pertama Andrei Sakharov juga menemui jalan buntu, dan tidak pernah diuji lagi. Bahkan sebelumnya, pada 1 Maret 1954, di dekat Bikini Atoll, Amerika Serikat meledakkan muatan kekuatan yang belum pernah terjadi sebelumnya - 15 megaton. Itu didasarkan pada gagasan Teller dan Ulam tentang kompresi rakitan termonuklir bukan oleh energi mekanik dan fluks neutron, tetapi oleh radiasi ledakan pertama, yang disebut inisiator. Setelah cobaan berat, yang menjadi korban di antara penduduk sipil, Igor Tamm menuntut agar rekan-rekannya meninggalkan semua ide sebelumnya, bahkan kebanggaan nasional "sloika" dan menemukan cara baru yang fundamental: "Semua yang telah kita lakukan sejauh ini adalah dari tidak ada gunanya bagi siapa pun. Kami menganggur. Saya yakin dalam beberapa bulan kami akan mencapai tujuan.”
Dan sudah pada musim semi 1954, fisikawan Soviet muncul dengan ide inisiator eksplosif. Penulisan gagasan itu milik Zeldovich dan Sakharov. Pada 22 November 1955, sebuah Tu-16 menjatuhkan bom dengan kapasitas desain 3,6 megaton di atas lokasi uji Semipalatinsk. Selama tes ini, ada yang mati, radius kehancuran mencapai 350 km, Semipalatinsk menderita.
Di depan adalah perlombaan senjata nuklir. Tetapi pada tahun 1955 menjadi jelas bahwa Uni Soviet telah mencapai paritas nuklir dengan Amerika Serikat.
HYDROGEN BOMB, senjata dengan kekuatan penghancur besar (orde megaton dalam setara TNT), prinsip operasinya didasarkan pada reaksi fusi termonuklir inti ringan. Sumber energi ledakan adalah proses yang serupa dengan yang terjadi di Matahari dan bintang-bintang lainnya.
Pada tahun 1961, ledakan bom hidrogen yang paling kuat terjadi.
Pada pagi hari tanggal 30 Oktober pukul 11:32. sebuah bom hidrogen berkapasitas 50 juta ton TNT diledakkan di atas Novaya Zemlya di kawasan Teluk Mityushi pada ketinggian 4000 m di atas permukaan tanah.
Uni Soviet menguji perangkat termonuklir paling kuat dalam sejarah. Bahkan dalam versi "setengah" (dan kekuatan maksimum bom semacam itu adalah 100 megaton), energi ledakannya sepuluh kali lebih tinggi daripada kekuatan total semua bahan peledak yang digunakan oleh semua pihak yang bertikai selama Perang Dunia Kedua (termasuk bom atom dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki). Gelombang kejut dari ledakan itu mengelilingi dunia tiga kali, pertama kali dalam 36 jam dan 27 menit.
Kilatan cahaya sangat terang sehingga, meskipun mendung terus menerus, terlihat bahkan dari pos komando di desa Belushya Guba (hampir 200 km dari pusat ledakan). Awan jamur naik ke ketinggian 67 km. Pada saat ledakan, ketika bom itu perlahan-lahan turun dengan parasut besar dari ketinggian 10.500 ke titik ledakan yang dihitung, pesawat pengangkut Tu-95 dengan awak dan komandannya, Mayor Andrei Yegorovich Durnovtsev, sudah berada di zona aman. Komandan kembali ke lapangan terbangnya sebagai letnan kolonel, Pahlawan Uni Soviet. Di sebuah desa yang ditinggalkan - 400 km dari pusat gempa - rumah-rumah kayu hancur, dan rumah-rumah batu kehilangan atap, jendela, dan pintunya. Selama ratusan kilometer dari lokasi pengujian, sebagai akibat dari ledakan, kondisi untuk lewatnya gelombang radio berubah selama hampir satu jam, dan komunikasi radio berhenti.
Bom itu dirancang oleh V.B. Adamsky, Yu.N. Smirnov, AD Sakharov, Yu.N. Babaev dan Yu.A. Trutnev (untuk itu Sakharov dianugerahi medali ketiga Pahlawan Buruh Sosialis). Massa "perangkat" adalah 26 ton, pembom strategis Tu-95 yang dimodifikasi khusus digunakan untuk mengangkut dan menjatuhkannya.
"Superbomb", sebagaimana A. Sakharov menyebutnya, tidak muat di ruang bom pesawat (panjangnya 8 meter dan diameternya sekitar 2 meter), jadi bagian non-daya badan pesawat dipotong dan khusus mekanisme pengangkat dan perangkat untuk memasang bom dipasang; saat dalam penerbangan, itu masih menonjol lebih dari setengahnya. Seluruh badan pesawat, bahkan bilah baling-balingnya, dilapisi dengan cat putih khusus yang melindungi dari kilatan cahaya saat terjadi ledakan. Tubuh pesawat laboratorium yang menyertainya ditutupi dengan cat yang sama.
Hasil ledakan muatan, yang menerima nama "Tsar Bomba" di Barat, sangat mengesankan:
* "Jamur" nuklir ledakan naik ke ketinggian 64 km; diameter tutupnya mencapai 40 kilometer.
Bola api yang meledak menghantam tanah dan hampir mencapai ketinggian pelepasan bom (yaitu, radius bola api ledakan kira-kira 4,5 kilometer).
* Radiasi menyebabkan luka bakar tingkat tiga pada jarak hingga seratus kilometer.
* Pada puncak emisi radiasi, ledakan mencapai kekuatan 1% dari kekuatan matahari.
* Gelombang kejut yang dihasilkan dari ledakan itu mengelilingi dunia tiga kali.
* Ionisasi atmosfer telah menyebabkan gangguan radio bahkan ratusan kilometer dari lokasi pengujian selama satu jam.
* Saksi merasakan dampak dan mampu menggambarkan ledakan pada jarak seribu kilometer dari pusat gempa. Juga, gelombang kejut sampai batas tertentu mempertahankan kekuatan destruktifnya pada jarak ribuan kilometer dari pusat gempa.
* Gelombang akustik mencapai pulau Dixon, di mana gelombang ledakan menghancurkan jendela-jendela di rumah-rumah.
Hasil politik dari tes ini adalah demonstrasi oleh Uni Soviet tentang kepemilikan senjata pemusnah massal dengan kekuatan tak terbatas - megatonase maksimum bom dari Amerika Serikat yang diuji pada saat itu adalah empat kali lebih kecil daripada Tsar Bomba. Memang, peningkatan kekuatan bom hidrogen dicapai hanya dengan meningkatkan massa bahan kerja, sehingga, pada prinsipnya, tidak ada faktor yang mencegah pembuatan bom hidrogen 100 megaton atau 500 megaton. (Bahkan, Tsar Bomba dirancang untuk setara 100 megaton; kekuatan ledakan yang direncanakan dipotong setengah, menurut Khrushchev, "Agar tidak memecahkan semua kaca di Moskow"). Dengan tes ini, Uni Soviet menunjukkan kemampuan untuk membuat bom hidrogen dengan kekuatan apa pun dan cara mengirimkan bom ke titik detonasi.
reaksi termonuklir. Bagian dalam Matahari mengandung sejumlah besar hidrogen, yang berada dalam keadaan kompresi super tinggi pada suhu sekitar. 15.000.000 K. Pada suhu dan kepadatan plasma yang begitu tinggi, inti hidrogen mengalami tumbukan konstan satu sama lain, beberapa di antaranya berakhir dengan penggabungannya dan, akhirnya, pembentukan inti helium yang lebih berat. Reaksi semacam itu, yang disebut fusi termonuklir, disertai dengan pelepasan sejumlah besar energi. Menurut hukum fisika, pelepasan energi selama fusi termonuklir disebabkan oleh fakta bahwa ketika inti yang lebih berat terbentuk, bagian dari massa inti ringan yang termasuk dalam komposisinya diubah menjadi sejumlah besar energi. Itulah sebabnya Matahari, yang memiliki massa raksasa, kehilangan kira-kira. 100 miliar ton materi dan melepaskan energi, berkat kehidupan di Bumi menjadi mungkin.
Isotop hidrogen. Atom hidrogen adalah yang paling sederhana dari semua atom yang ada. Ini terdiri dari satu proton, yang merupakan nukleusnya, di mana satu elektron berputar. Penelitian yang cermat terhadap air (H 2 O) telah menunjukkan bahwa air mengandung sejumlah kecil air "berat" yang mengandung "isotop berat" hidrogen - deuterium (2 H). Inti deuterium terdiri dari proton dan neutron, partikel netral dengan massa yang mendekati massa proton.
Ada isotop hidrogen ketiga, tritium, yang mengandung satu proton dan dua neutron dalam intinya. Tritium tidak stabil dan mengalami peluruhan radioaktif spontan, berubah menjadi isotop helium. Jejak tritium telah ditemukan di atmosfer bumi, di mana ia terbentuk sebagai hasil interaksi sinar kosmik dengan molekul gas yang membentuk udara. Tritium diperoleh secara artifisial dalam reaktor nuklir dengan menyinari isotop lithium-6 dengan fluks neutron.
Pengembangan bom hidrogen. Analisis teoritis awal menunjukkan bahwa fusi termonuklir paling mudah dilakukan dalam campuran deuterium dan tritium. Mengambil ini sebagai dasar, para ilmuwan AS di awal 1950-an mulai menerapkan proyek untuk membuat bom hidrogen (HB). Tes pertama dari perangkat nuklir model dilakukan di situs uji Eniwetok pada musim semi 1951; fusi termonuklir hanya sebagian. Keberhasilan signifikan dicapai pada 1 November 1951, ketika menguji perangkat nuklir besar-besaran, yang kekuatan ledakannya adalah 4? 8 Mt setara TNT.
Bom udara hidrogen pertama diledakkan di Uni Soviet pada 12 Agustus 1953, dan pada 1 Maret 1954, Amerika meledakkan bom udara yang lebih kuat (sekitar 15 Mt) di Bikini Atoll. Sejak itu, kedua kekuatan telah meledakkan senjata megaton canggih.
Ledakan di Bikini Atoll disertai dengan pelepasan sejumlah besar zat radioaktif. Beberapa dari mereka jatuh ratusan kilometer dari lokasi ledakan ke kapal penangkap ikan Jepang Lucky Dragon, sementara yang lain menutupi pulau Rongelap. Karena fusi termonuklir menghasilkan helium yang stabil, radioaktivitas dalam ledakan bom hidrogen murni seharusnya tidak lebih dari detonator atom dari reaksi termonuklir. Namun, dalam kasus yang sedang dipertimbangkan, kejatuhan radioaktif yang diprediksi dan yang sebenarnya berbeda secara signifikan dalam jumlah dan komposisi.
Mekanisme kerja bom hidrogen. Urutan proses yang terjadi selama ledakan bom hidrogen dapat direpresentasikan sebagai berikut. Pertama, muatan inisiator reaksi termonuklir (bom atom kecil) di dalam cangkang HB meledak, menghasilkan kilatan neutron dan menciptakan suhu tinggi yang diperlukan untuk memulai fusi termonuklir. Neutron membombardir sisipan yang terbuat dari litium deuterida - senyawa deuterium dengan litium (menggunakan isotop litium dengan nomor massa 6). Lithium-6 dipecah oleh neutron menjadi helium dan tritium. Jadi, sekering atom menciptakan bahan yang diperlukan untuk sintesis langsung di bom itu sendiri.
Kemudian reaksi termonuklir dimulai dalam campuran deuterium dan tritium, suhu di dalam bom naik dengan cepat, melibatkan lebih banyak hidrogen dalam fusi. Dengan peningkatan suhu lebih lanjut, reaksi antara inti deuterium dapat dimulai, yang merupakan karakteristik bom hidrogen murni. Semua reaksi, tentu saja, berlangsung begitu cepat sehingga dianggap instan.
Divisi, sintesis, divisi (superbomb). Faktanya, dalam bom, urutan proses yang dijelaskan di atas berakhir pada tahap reaksi deuterium dengan tritium. Selanjutnya, para perancang bom lebih memilih untuk tidak menggunakan fusi inti, tetapi fisi mereka. Fusi inti deuterium dan tritium menghasilkan helium dan neutron cepat, yang energinya cukup besar untuk menyebabkan pembelahan inti uranium-238 (isotop utama uranium, jauh lebih murah daripada uranium-235 yang digunakan dalam bom atom konvensional). Neutron cepat membelah atom kulit uranium superbom. Fisi satu ton uranium menciptakan energi yang setara dengan 18 Mt. Energi tidak hanya untuk ledakan dan pelepasan panas. Setiap inti uranium dipecah menjadi dua "fragmen" yang sangat radioaktif. Produk fisi mencakup 36 unsur kimia yang berbeda dan hampir 200 isotop radioaktif. Semua ini membentuk kejatuhan radioaktif yang menyertai ledakan superbomb.
Karena desainnya yang unik dan mekanisme aksi yang dijelaskan, senjata jenis ini dapat dibuat sekuat yang diinginkan. Itu jauh lebih murah daripada bom atom dengan kekuatan yang sama.
