Форум Общественного Движения 9 Мая
"А был ли мальчик?" или Манхэттэнская афера. - Версия для печати

+- Форум Общественного Движения 9 Мая (https://9e-maya.org/forum2)
+-- Форум Общий форум (https://9e-maya.org/forum2/forum-3.html)
+--- Форум Наука и Техника (https://9e-maya.org/forum2/forum-41.html)
+--- Темы: "А был ли мальчик?" или Манхэттэнская афера. (/thread-1890.html)



"А был ли мальчик?" или Манхэттэнская афера. - Марго - 05-06-2013

А был ли мальчик, в смысле "Малыш"?

(это такая атомная бомба, сброшенная на Хиросиму)

Снова терзают меня смутные сомнения и снова решила поделиться ими с желающими поразмыслить и может даже "наставить меня на путь истинный".

На этот раз натолкнули меня на размышления книги Ганса-Ульриха фон Кранца. И если в бывшую нацисткую базу на Антарктическом полуострове, позже переданную Аргентине, поверить легко, то в запуск "Фау-2" в космос, пусть даже и с разгонной ступенью - сложно. Ну а в то, что американцы не создавали атомную бомбу, а использовали трофейные немецкие... это уж извините!

В принципе, дальше можно просто пролистать до самого конца - а там в конце последний раздел "Сухие цифры" называется. Так вот там цифрами всё сказано - а с ними не поспоришь (хотя если кто пожелает - милости прошу).

Если же Вам интересно как я размышляла и из чего исходила - тогда читайте всё по порядку.
Про то, как решила я не уподобляться тем, кто отрицает только потому "что этого не может быть" - и засела за мемуары руководителя Манхэттенского проекта генерала Гровса, благо они у меня есть.

Строго говоря, использовала я не только книгу Гровса. Я и про Курчатова почитала и многое другое - чтобы представлять о чём речь. Предпочтение отдавала только документам, желательно официальным или же хотя бы официально подтверждённым. И вот что получается.

Середина 1942 года - принято решение начать работы по атомной бомбе в США. Но фактически они начинаются лишь в начале осени и то, далеко не сразу удаётся добиться понимания от правительства важности этих работ - поэтому многие дефицитные материалы поначалу отдаются другим производствам, ставя под угрозу срыва атомный проект.

Весна 1943 года - в Лос-Аламос, которому суждено стать центром атомных исследований, прибывают Оппенгеймер с несколькими сотрудниками. Но объект всё ещё строится. Всего одна телефонная линия и та принадлежит местной Службе лесничества. А жить гражданскому персоналу пришлось на фермах в 12км от места работы - их привозили оттуда на машинах, если только эти машины не ломались в дороге (а такие случаи были нередки). Нет даже столовой. А холод убивает последний энтузиазм. В результате днём работали мало, а по ночам работы не велись вообще.

Сентябрь 1944 - несмотря на высшую категорию снабжения, производство оружейного урана в США практически не работает. На ужасно дорогостоящем заводе Y-12 путём электро-магнитного разделения добыто всего несколько грамм. А газо-диффузионный завод K-25 не может начать работу из-за отсутствия самого необходимого компонента - разделительных мембран. Которых для него надо 160 тысяч квадратных метров!

Пару слов о мембране - это и сегодня, полвека спустя, выглядит технологией завтрашнего дня. Дело в том, что эффективна лишь мембрана с отверстиями, в которые молекулы разделяемого вещества будут проходить по одной. Если не ошибаюсь, сейчас это называется нано-технология - а в то время даже и названия такого не было. Поэтому Гровс честно пишет, что перспективы получения этих мембран были совершенно неясны.

Собственно неясны они были ещё в середине лета - когда было принято окончательное решение перебросить все силы на разработку плутониевой бомбы. Американцы гордятся тем, что Опенгеймеру потребовалось всего 2 недели, чтобы перевести весь учёный персонал на плутониевое направление. Ну а злополучные мембраны... тогда же летом, генерал Гровс своей властью верховного руководителя проекта приказал отложить вопрос о газо-диффузионном заводе K-25 на неопределённый срок.

И он был совершенно прав. Ведь получение плутония из распространённого в природе урана-238 уже было поставлено на промышленную основу. Да, ещё оставались конструктивные трудности по созданию отдельных частей конструкции плутониевой бомбы - но уже можно было гарантировать, что плутоний в необходимом количестве будет добыт. Тем более, что американцы каждые 2 месяца вводили в строй новый реактор по выработке плутония. А вот оружейный уран...

Дело в том, что если плутоний почти что сам по себе вырабатывается в реакторе любой АЭС даже из недостаточно чистого урана, то вот получение чистого оружейного урана требовало участия трёх гигантских заводов, каждый из которых готовил всего лишь сырьё для следующего.

Первым в цепочке был термо-диффузионный завод S-50. Его строительство было произведено в 3-месячный срок - но сам метод стал известен Манхэттенскому проекту лишь летом 1944 года, так что в строй он вступил ни как не раньше осени. К тому же он всего лишь повышал концентрацию оружейного урана вдвое - с 0.7% (его природное количество в уже очищенной руде) до 1.5%
Разумеется, уран с чистотой полтора процента не годится для бомбы - и основную очистку должен был произвести газо-диффузионный завод K-25. Который, как мы уже знаем, вообще не мог быть пущен из-за отсутствия мембран.
Но даже если бы, чудесным образом, вдруг из ниоткуда - да хоть от инопланетян - появились бы те самые нано-техничные мембраны (разом все 16 гектаров исправных мембран!), то выдать первую продукцию завод смог бы только через 3 месяца - потому что именно столько времени занимает установление газового равновесия в системе (а надо заполнить всю гигантскую систему).
И это ещё будет не оружейный уран. Нет, он станет таковым только после электро-магнитного разделения на заводе Y-12. который к осени 1944 работал, но... с КПД 0.05% (или 1/20 процента).


Чудес не бывает. Даже если работать по-стахановски, даже если пренебречь ничтожной эффективностью производства, то всё равно без исходного сырья никакой завод работать не может - а как мы видим, в технологической цепочке был серьёзный разрыв, который даже с привлечением технологий дня сегодняшнего не мог бы быть ликвидирован быстрее чем за 3 месяца.

И однако, как утверждается, в ноябре 1944 выработка оружейного урана на заводе Y-12 составила уже 40 граммов в день, а в декабре достигла 90 граммов в день, ну а в начале последнего военного 1945 года дошла до 204 граммов в день - т.е. каждые 5 дней американцы получали ещё 1 килограмм оружейного урана довольно высокой чистоты - 89%. Хотя по их тогдашним представлениям хватило бы и 80%, лишь бы их набралось 40 кг - именно во столько оценивалась необходимая критическая масса урана, установленная на основании весьма точных для того времени экспериментов.
Так что каждые 100 дней американцы получали бы новый ядерный заряд для урановой бомбы.
Телега впереди лошади

Меня даже не очень удивляет, что над совершенствованием тех-процесса на заводе ни один учёный не работает - ведь тема закрыта уже и научным и военным руководством проекта. Видимо нашлись смекалистые техники, чего-й-то там подкрутили вот оно и заработало - да что ж американцы хуже что ли нас с вами, наверное и у них есть свои "кулибины".

Но вот что любопытно - в том же январе 1945 года газо-диффузионный завод K-25 получил свои мембраны и заработал.
Теперь даже если забыть про срок в 3 месяца - который и при нынешнем развитии технологии не удалось бы сократить, уж больно это хитрая штука газо-динамическое равновесие - и забыть про ещё недавно признаваемую абсолютную невозможность создания даже одной мембраны - а их нужно не одна, а разом все 160 000 кв.м.
Ладно, поверим в чудесное вмешательство инопланетян, мановением лазера или что там у них есть, заставших завод заработать.

Но ведь этот завод в середине цепочки, помните, да?
До января 1945 года он совершенно точно не работал - и официальная позиция именно такова.
Так откуда в ноябре и декабре предыдущего 1944 года, взялось исходное сырьё для работы завода Y-12 - последнего в тех.цепочке?

Поправьте меня кто-нибудь, если я ошибаюсь, но тут есть только два варианта.
И первый из них вот какой - газо-диффузионный завод исправно работал уже давно. Но этот факт было решено скрыть и скрыть навсегда, а поэтому:

   даже спустя много лет в своих мемуарах Гровс пишет что завод не работал
   все официальные документы были преднамеренно подделаны
   все учёные согласились изображать несчастных страдальцев бьюшихся над неразрешимой задачей, и сделали это с таким актёрским мастерством, что даже Станиславский поверил бы, а уж как поверили коллеги - иначе не предложили бы Опенгеймеру термо-диффузионный метод
   ах, да - а ещё для того чтобы окончательно убедить всех в неработоспособности завода K-25, купили другой завод - S-50 (ну да Америка богатая и от покупки ещё одного завода не обеднеет).

Америка-то конечно не обеднела - да вот только зачем? Факт существования завода не только рассекречен, а чуть ли не разрекламирован. И его роль в технологической цепочке получения оружейного урана - именно оружейного урана - известна.

И однако, упрямо утверждается что он до января 1945 года не работал и работать не мог.
Но ведь из этого следует что следующий в тех.цепочке завод Y-12 не мог получать сырьё - а между тем он начинает делать поразительные успехи, да ещё и каждый месяц удваивает выход оружейного урана заметно более высокой чистоты, чем требовалось.

При такой замечательной выработке каждые 100 дней можно делать новую урановую бомбу.
Но - в следующем 1946 году этот завод закроют. И это как раз тогда, когда всерьёз будут обсуждаться планы немедленной войны с СССР, серьёзно мешавшим американской гегемонии - и единственным козырем в этой войне могла бы быть атомная бомба.
"Не виноватая я! Он сам пришёл"

Ладно, не будем так уж сильно корить американцев за этот маленький обман - главное мы поняли, что концы с концами не сходятся, и цифры выработки оружейного урана были проставлены, что называется, задним числом.

И как только это понятно остаётся единственное объяснение зачем потребовалось выдумывать историю про чудесно заработавшие урановые заводы. Нет, заводы тогда так и не заработали. И позже были подвергнуты серьёзнейшей реконструкции с учётом новых данных - и только после этого стали реально работать.

А откуда же взялся уран для бомбы?
Для того самого "Малыша", который был сброшен на Хиросиму в августе 1945.
Для той самой урановой бомбы, которой уже с лета 1944 года не занимался ни один учёный - ведь все были переведены на плутониевый проект.

Ну, мы и сами грешны - так что и американцам простим это. Немецкий то уран был. Трофейный.

Сейчас уже открыто признано, что СССР для своей атомной программы использовал трофейный уран - ну не было у нас своего. Первые месторождения урана открыли лишь в 1946 году, и то благодаря проявленному лично товарищем Берия вниманию к проблеме - а не он, так и по сей день курчатовцы хранили бы весь вверенный их заботам запас радия нашей страны в картофельной яме за неимением сейфа - все 4 грамма!
Для справки: в ценах того времени это 4 миллиона долларов.

Американцам повезло куда больше - только из бельгийского Конго они вывезли 1200 тонн превосходной урановой руды самого высшего качества. Но руда - это ещё не сам уран, а уж как это далеко от оружейного урана...
И генерал Гровс честно упоминает в своих мемуарах, что американцами в Германии были захвачены различные делящиеся вещества - в том числе и металлический уран, килограммы такого урана. А вот это уже пригодно в качестве сырья для худо-бедно работающего завода Y-12.

Но если отбросить сказки про вдруг чудесно сам собой возросший КПД этого завода, то окажется гораздо более вероятным, что американцы захватили в Германии уже готовый оружейный уран в количестве достаточном для бомбы.
Да ну быть того не может

Однако факт - хотя Гровс в своих мемуарах и приводит якобы высказанные захваченными немецкими ядерщиками совершенно бредовые идеи о конструкции бомбы. Но как бы там ни было - а урановую руду они добывали и аж на 3 рудниках. И с этих же рудников поступала потом первая урановая руда для советской атомной программы.

Зачем, ну зачем перелопачивать сотни тысяч тонн земли в поисках граммов урана - и это в годы войны, войны уже не за libensraum (жизненное пространство), а на смерть, потому что кто на Русь с мечом придёт тот от меча и погибнет.

Конечно, отступив от исторических реалий, мы могли бы предположить, что немцы добывали уран для бронебойных снарядов - такие сейчас активно используют в армии США, только после "Бури в пустыне" в песках осталось 300 тонн таких снарядов, выпущенных штурмовиками A-10.
Но увы - немцы всю войну делали специальные бронебойные снаряды из вольфрама, которые ни чуть не хуже урановых (а для технологий того времени уж точно лучше).

Нет, немцы не были столь наивны, как их пытается представить Гровс. И тому есть документальные свидетельства - например, подписанный Курчатовым 30 марта 1945 г. отзыв на материал „О немецкой атомной бомбе“, в котором говорилось:
„Материал исключительно интересен. Он содержит описание конструкции немецкой атомной бомбы, предназначенной к транспортировке на ракетном двигателе „Фау“.
Примечательно, что отметив почти гениальность некоторых немецких технических решений, Курчатов пишет:
"Надо отметить, что на основе ознакомления с материалом у меня не осталось полной уверенности, что немцы действительно делали опыты с атомной бомбой…“

Нет, мы-то с вами конечно знаем, что не было - ну не могло быть никаких ядерных испытаний в Третьем Рейхе.
А вот Курчатов чего-то сомневался - а вдруг да были?
И похоже не только он один - но и тот, кому предназначался подписанный им отзыв. Однако это - как и сам материал, на который был дан отзыв - пока остаётся тайной покрытою мраком.
Поэтому вернёмся к тому, с чего покров тайны уже сдёрнут.
Искомый мальчик

Приоритет США в создании ядерного оружия неоспорим - и мы его ставить под сомнение не будем.
Достаточно и того, что мы разобрались в "некотором преувеличении" успехов американской атомной программы, призванные скрыть трофейное происхождение урана (немного уменьшающее величие прозорливой гениальности американских ядерщиков).

Главное - бомбу-то всё равно они сделали. Пусть и из трофейного урана - но свою, американскую.
Причём настолько надёжную, что её решили сразу применять в боевых условиях - без полигонных испытаний.

Вообще-то это нонсенс - даже какую-нибудь гранату сначала испытывают на своём полигоне, а потом только выдают своим солдатам.
Но, как утверждается, конструкция урановой бомбы настолько проста, что в ней была полная уверенность - и зачем же её испытывать?

Правда, следуя такой логике вообще непонятно зачем испытывать хоть что-то. Вот плутониевую бомбу сначала испытали на полигоне - и только потом вторую плутониевую бомбу по имени "Толстяк" сбросили на Нагасаки. Видимо относительно неё уверенности не было - ненадёжная она наверное.

Но "Малыш" (такое имя было дано урановой бомбе) надёжен абсолютно.
Однако из-за каких-то непонятных опасений его окончательная сборка производится уже в летящем на Хиросиму бомбардировщике.
А позже и вовсе утверждается, что бомба такого типа жутко ненадёжна.
Я чего-то не пойму - так надёжна или нет?
Теория и практика

В теории всё довольно просто: нужно столкнуть две подкритические массы урана, чтобы в миг соединения они образовали массу больше критической - и всё, взрыв!

Да, такая схема выглядит простой и надёжной - какой её и называет Гровс в своих мемуарах. В сущности ведь это ствол, в конце его укреплена так называемая урановая мишень, а с другого конца в неё летит урановый же снаряд. Правда просто?

На практике однако же это было бы ненадёжно и вот почему - воздух не является помехой для нейтронов. Т.е. если разместить два куска урана в стволе такой бомбы ничем их не разделив - то они будут обстреливать друг друга нейтронами, а тут уже недалеко и до неуправляемой реакции, проще говоря взрыва. Или наоборот - два куска разогреваются медленными нейтронами и плавят бомбу. В результате взрыва не произойдёт никогда - потому что для взрыва нужны только быстрые нейтроны, возникающие только в момент мгновенного создания надкритической массы. А от медленных настоящая взрывная цепная реакция не начнётся, а вот ядерное горючее выгорит.

Тогда я разыскала точное описание "Малыша" и вот что оказалось.
Снаряд был цилиндром и двигался в стволе, взятом от зенитного орудия и привинченном к камере, в которой заключалась мишень. Мишень же была полым цилиндром - проще сказать короткой трубой из урана, в которую снаряд входил как сердечник. Масса снаряда 25.6 кг - это 40% всего урана заключённого в бомбе. А масса мишени 38.46 кг... постойте-ка, но ведь это уже почти критическая масса?!

Не будем смотреть с позиций дня сегодняшнего - попробуем взглянуть через призму знаний тех дней. А в те дни критическая масса урана - т.е. такая масса, которая начинает самопроизвольно взрываться - была определена примерно в 40кг.
Неплохая идея - сделать одну из частей ядерного заряда чуть побольше, чтобы вплотную подвести её массу к той опасной отметке, за которой достаточно всего одного залётного, скажем космического, нейтрона и - половина вашего собственного города перестанет существовать (ну уж арсенал в котором хранятся такие небезопасные бомбы уж точно).
Хотелось бы мне понять как такую конструкцию можно считать "совершенно надёжной и не нуждающейся в испытаниях", а заодно и какой "гений" ухитрился так её рассчитать.

Быть может дело в том, что все учёные так усердно работали над плутониевой бомбой, что заниматься урановой было не кому, вот и собрали её на скорую руку да как попало?
Версия интересная, и вроде бы похожа на правду - ведь действительно, утверждается что все усиленно трудились над "Толстяком".

Но стоит чуть повнимательнее приглядеться к конструкции "Малыша" и понимаешь, что его проектировали и очень обдуманно. Например, урановый снаряд не отлит целиком - а набран из 6 урановых дисков, разделённых стальными пластинами. И дело явно не в трудностях отливки целиком - вот мишень, она собрана из всего двух половинок, каждая из которых без малого 20 килограммов - т.е. массивнее всего уранового снаряда.

Кстати о мишени. Дело в том, что оказывается, кроме массы, важна ещё и форма. Например, компактный шар критической массы обязательно взорвётся - но стоит разместить то же количество ядерной взрывчатки по стенкам сферы - и взрыва не будет.
Как раз поэтому в "Толстяке" плутоний размещался в виде полой сферы, которая при подрыве окружающей её обычной взрывчатки сжималась (это называется методом имплозии).

Разумеется, взрыва гарантированно не будет, только если внутри сферы не воздух, а преграда для нейтронов. В "Малыше" она была - сделанная из бора заглушка. Вдвигаясь внутрь мишени снаряд выбивал заглушку. А для пущей верности ещё в бомбу включался искусственный источник нейтронов.

Итак, мы видим перед собой продуманное и довольно сложное устройство, разительно отличающееся от "простой и надёжной" теоретической схемы. Здесь немало элементов, которые могут сработать не так. К тому же из-за неудачной формы заряда требуется заметно больше урана - и это при трудностях его очистки...
Бомба-блондинка

Ой, я совсем забыла, что трудностей с получением урана на тот момент уже не было.
Утверждается, что к лету 1945 года было накоплено около 50 кг 89%-ного U-235 и ещё 14 кг 50%-ного, который недостаточно чист для оружейного применения - минимально допустимая чистота по представлениям того времени составляла 80%.
Ну так не беда - смешаем их вместе - отличный чистый продукт и недоделанный полуфабрикат - и получим в среднем приблизительно те самые 80%.
80% на самом пределе допуска - которые могут просто не взорваться из-за недостаточной чистоты.

Зачем такое стремление к этому количеству? Даже имевшихся в распоряжении 50 кг чистого оружейного урана было заведомо больше критической массы - и, благодаря чистоте материала, была гарантия что он взорвётся.
Зачем ухудшать его характеристики, делая взрыв столь же вероятным, как встреча блондинки с динозавром - то ли встретит, то ли нет.
Занимательная геометрия

Наверное проблема в оптимальных размерах - точнее в оптимальной форме. Чуть выше я уже писала об этом - форма-то оказывается очень даже влияет.

А какова оптимальная форма? Да сейчас наверное каждый знает - в атомных бомбах используют два полушария, чтобы в момент их встречи получился шар. А форма шара выгодна тем, что в ней успеет прореагировать наибольшее количество делящегося вещества - ну да об этом ещё Курчатов в 1942 году писал, даже не зная американских работ. И американцы знали - ведь для плутониевой бомбы они выбрали именно эту форму.

Но в "Малыше" собранный заряд представляет собой... цилиндр!
Цилиндр, крайние части которого гарантированно не успеют включиться в цепную реакцию, как уже будут отброшены энергией взрыва так далеко от центра, что перестанут вносить вклад в развитие реакции.
И знаете какова масса этих "лишних" частей?
Что-то около 15кг - т.е. как раз массу того грязного урана, которым зачем-то загрязнили чистый.

Не верите?
А посчитайте сами. Это просто - это простая геометрия. Всё что нужно - подсчитать объём, а затем умножить полученное значение на плотность вещества - в итоге получим его массу.
уран довольно тяжёлый - 18.95 кг на литр.

Мы знаем, что наиболее полно прореагирует сплошной шар. Формула объёма шара:
4/3 * pi * r^3

Но в "Малыше" получался не шар, а цилиндр - его формула:
pi * r^2 * h

Так вот, диаметр этого цилиндра получался равным 16см и длина то же 16см - вот какой объём занимал уран в последний миг перед взрывом.

Ну а шар такого же диаметра будет заключать в себе немногим меньше 50 кг...
Вам остаётся только вычесть одно из другого - и сильно задуматься.

Действительно, ничто не мешало отлить уран в форме, которая создала бы шар надкритической массы.
Тем более что утверждается как факт - именно столько чистого оружейного урана и было.
И взрыв полной мощи был бы гарантирован.
Но...

Делается нечто непонятное. Собирается сложная конструкция - автор которой неизвестен. А мотив его технических решений - мягко сказать неочевиден.

Знаете, такое впечатление, будто вот были все железные детали - и только урана не хватало. И чтоб заполнить эту пустоту требовалось ну никак не меньше 64кг - ну не судьба железку переделать, а вот добыть лишний пуд урана конечно гораздо дешевле выйдет. Ну или загрязнить имеющийся - главное же вес, а не содержание.

Такое объяснение годится только для случая, когда собирают конструктор "Сделай сам" по инструкции, без понимания почему так.
Так неужто они не только сам уран - но и бомбу того... как трофей у немцев позаимствовали?
А не дураки ли немцы?

Казалось бы вот оно найдено подтверждение теории фон Кранца о том, что первые американские атомные бомбы сделаны в Третьем Рейхе. Но присмотримся внимательнее.

На вид "Малыш" заметно меньше "Толстяка" - особенно калибром. Диаметр "Малыша" всего-то 70см, такой же калибр имеют многие тяжёлые бомбы - а вот более чем полутора-метровый "Толстяк" в бомболюк даже самого большого американского бомбардировщика Б-29 не пролезал, так что пришлось самолёты модифицировать.

Но вот по массе они почти одинаковы - "Малыш" тянет на полные 4 тонны, а громадный "Толстяк" перевешивает его всего-то на жалкие 630кг.

В это не верится, это какой-то обман зрения. Но нет, всё точно.
А дело в конструкциях бомб. "Толстяк" в основном заполнен обычной взрывчаткой (которая при подрыве обжимает делящийся материал до достижения им критической массы). А вот "Малыш" заполнен сталью - а она намного тяжелее взрывчатки.

В это трудно поверить - а мы и не будем. Лучше подсчитаем.
Итак, урановая мишень была окружена корпусом, отражавшим нейтроны обратно внутрь, и внешний его диаметр 60см, а основным материалом была сталь. Нетрудно подсчитать, что сплошной стальной цилиндр такого диаметра при длине 1 метр потянет тонны на 2. И действительно, масса собранной оболочки мишени "Малыша" была равна 2.3 тонны (внутри стального корпуса была ещё внутренняя оболочка из карбида вольфрама - именно она и отражала нейтроны). А ведь к ней ещё крепился на резьбе ствол зенитного орудия длиной 2 метра и массой 450кг с казённой частью в 34кг. А сверху всю эту сборку закрывал ещё один внешний стальной корпус бомбы. Да ещё всякое оборудование, включая радиолокационный высотомер, отвечавший за подрыв бомбы на оптимальной высоте.
Вот так 4 тонны и набегают.

Ну не дураки ли немцы - сваять такого монстра, не имея ни тяжёлых бомбардировщиков, ни ракеты, способной донести Это до территории врага. Ведь, как упоминал Курчатов, из прочитанного им отчёта советской разведки следовало, что немецкая бомба должна была устанавливаться на "Фау" - а обе модификации этой ракеты были рассчитаны на боеголовку в 1 тонну весом, и это была не прихоть их конструктора Вернера фон Брауна, а чёткий заказ военных, который никогда не изменялся. А просто так взять и поставить на ракету боеголовку вчетверо тяжелее нельзя - такая ракета если и взлетит, то вероятнее всего развернётся обратно к пусковой установке. Кстати, как показала история советского ракетостроения, та же судьба постигает и ракету, запущенную, по халатности рассчёта, без боеголовки.
В общем ракета - штука тонко-сбалансированная. И раз уж она рассчитана на боеголовку в 1 тонну весом, то вот ровно столько проектируемая бомба и должна была весить.
Ну а что как не дураки?

Достоверно известно, что в Третьем Рейхе была создана мощная ракетная программа. А после войны Вернер фон Браун до самой своей смерти в 1977 году оставался ведущим ракетным конструктором США. И уж наверное не он один был гением - были и другие толковые инженеры и не только в ракетостроении.
И очень маловероятно, что находясь на прямом пути к созданию бомбы, они элементарно поленились выдать новое тех.задание на проектирование более мощной ракеты.

Но что если...
...что если по их расчётам изменять задание на ракету не требовалось. Проще сказать - а ну как немецкая бомба укладывалась в 1 тонну веса?

Прежде чем сказать "Невероятно" - посчитаем.
Предположим, что немецкая бомба - это такой же "Малыш", но более примитивной конструкции.
Уран разделён на два полушария, вложенных в ствол так, чтобы скользить одно над другим. Они изолируются друг от друга борными заглушками - а при подрыве метательных зарядов приходят во встречное движение и так, проскальзывая, встречаются посередине ствола.

В результате нам нужен только 1 ствол, причём, согласно работам Курчатова, его длина находится в пределах 1 метра (при использовании борных заглушек можно и меньше, но не жадничаем).
Шар из 64кг урана имеет радиус более 9см - с учётом допусков и припусков на кустарное изготовление (с последующей обработкой напильником по месту) возьмём калибр ствола в 20см. И если принять толщину стенок равную калибру ствола, то его внешний диаметр будет 60см - что, как мы уже подсчитывали ранее, даст массу всей бомбы около 2 тонн.

Ого, это уже вдвое легче американского "Малыша"! Но как же так?
А дело в том, что здесь очень многое сэкономлено на нейтронной защите и внешнем корпусе и взрывателе. Американской бомбе всё это было нужно, потому что она сбрасывалась с самолёта, в котором сидел экипаж - ну а ракете повышенный радиационный фон не помеха, головной обтекатель на ней свой стоит и своя же система наведения выдаёт команду на подрыв заряда.
Да, правда хранить такую боеголовку придётся в специальном контейнере - что ж, и в этом есть определённая выгода, ведь по крайней мере контейнер можно будет использовать потом для хранения следующей боеголовки.
Хотя это прямо к делу и не относится, но между прочим, бережливые немцы организовали сбор и перезарядку стрелянных труб фауст-патронов - и перезаряжали их каждый месяц до миллиона - хотя речь идёт всего лишь просто о дешёвой железной трубе. Так что и до контейнера для транспортировки и хранения боеголовки они, без сомнения, додумались бы.

Но и это не предел, далеко не предел. Конечно сейчас известно об атомных гаубичных снарядах - в середине XX века это было невозможно. Но даже с позиции тех знаний конструкцию можно рассчитать гораздо лучше.
Так что вместо халтурно-кустраного проекта - спроектируем настоящее немецкое качество.

Уран с чистотой 89% в количестве 50кг - да, мы знаем, он у немцев был (раз потом оказался у американцев).
Этого вполне, с запасом хватит для создания надкритической массы. А диаметр такого уранового шарика 170мм. Двигаться он будет в стволе из самой качественной стали. И заметим - ствол должен выдержать всего один выстрел. Так что нет нужды делать его стенки слишком толстыми - с запасом хватит и толщины в половину калибра. Между прочим, в американском "Малыше" ствол зенитного орудия изначально имел калибр 75мм - его пришлось растачивать до 100мм (диаметр американского уранового снаряда) и тем не менее даже таких тонких "остаточных" стенок хватило для успеха.
Учтём и то, что ствол внутри заполнен заглушками из бора.
Итак:

   Уран (плотность 18.95кг/литр) - шар 50кг, диаметром 170мм, занимает объём 2.64 литра.
   Бор (плотность 2.34кг/литр) - заглушки в виде полу-цилиндров, с выточкой под урановые полушария, занимает весь оставшийся свободным объём ствола, суммарный вес 47кг
   Сталь (плотность 7.8кг/литр) - в виде ствола длиной 1 имеет массу 531кг

Итого имеем: масса такой немецкой бомбы укладывается в 700кг.
А конструкция - по воззрениям того времени даже не нуждается в испытании.
Нет ещё раз - это невозможно

Немецкая бомба невозможна по простой причине - даже богатые Штаты, ценой колоссальных затрат строят гигантские заводы, пожирающие неимоверное количество энергии (особенно электро-магнитный Y-12) - но Третий Рейх себе позволить такое просто не мог (ни денег, ни электричества не хватило бы).

Правильность пути, избранного Манхэттенским проектом, подтверждена и воззрениями советских теоретиков, которые, ещё не будучи ознакомленными с материалами зарубежных коллег, предсказали точно такой же путь.
А все ошибаться не могут.

И только упрямые немцы упорно держатся за уран - и даже бомбу имплозийного типа (аналог "Толстяка") хотят делать из урана, не признавая плутоний.
По крайней мере, нет никаких свидетельств о работах с плутонием - зато про работы с ураном известно достоверно.
В частности, Гровс признаёт, что по сведениям американцев завод "Ауэргезельшафт" в Ораниенбурге занимался производством урана и тория - его разбомбили до основания, чтобы он не достался русским (т.к. он попадал в советскую зону оккупации). А вообще чуть не в каждом более-менее крупном немецком городе специальная американская группа захватывала лаборатории с реакторами и ураном. А 26 апреля 1945года в Штатильме из пашни выкопали аж полторы тонны металлического урана.
И это несмотря на очевидную и признанную всем цивилизованным миром и даже нецивилизованными русскими невозможность получения оружейного урана в необходимых количествах.
А все ошибаться не могут.

Как оказалось - могут.
Ответ есть в тех же мемуарах Гровса - захваченные немецкие учёные сообщили, что в Германии оружейный уран добывался только одним методом - а именно центрифугированием.
Для него не нужны фантастические мембраны, и электроэнергию он потребляет в приемлемых количествах. Зато каждая центрифуга обладает КПД в несколько процентов, а создать стабильно работающий цикл из нескольких десятков центрифуг можно даже на относительно небольшом заводе.

И всё же...
...всё же я возьму на себя смелость утверждать, что немецкие учёные кое-что утаили.
Есть ещё один интересный метод - разделение в вихревой трубке. А интересен он тем, что в вихревой трубке вращение - как в центрифуге - образуется само по себе. И благодаря этому вращению потоки разделяются - более тяжёлый выходит с одной стороны, а более лёгкий с другой.

Понимаете, в отличие от центрифуги крутить трубку не надо - а разделение происходит. И происходит непрерывно. Так, что можно создать такой замысловатый трубопровод из этих трубок, в котором отработанный поток каждой, подаётся на вход предыдущей (для повторной сепарации с целью более полного извлечения оружейного урана) - в общем такая же система используется при разделении мембранами. Только размеры производства не в пример меньше, а выход готовой продукции начинается быстрее и идёт с большей скоростью.

Вместо нано-мебран - просто трубки особой формы!
Решение простое, как всё гениальное.
И, думаю, именно поэтому вихревые трубки были засекречены в Германии с 1938 года - как раз того года, когда немецкие учёные Ган и Гейзенберг сделали вывод о возможности создания атомной бомбы.
И всё же...

Y-12 закрыт уже на следующий год.
А по урановой бомбе заранее принимается решение - делать и сбрасывать только одну и больше ураном не заниматься.
Правда потом...

В 1947 году на вооружение армии США наконец-то начинают поступать атомные бомбы. Да-да-да, успешно прошедшее испытания, в том числе и боевым применением, оружие странным образом задерживается в пути до армейских арсеналов. Задерживается, чтобы появиться в том же самом, не изменившимся за 2 года виде. По крайней мере утверждается так. И бомбы носят те же имена - "Малыш" и "Толстяк".
Да целых полсотни "Малышей" непонятно зачем поставлены американской армии.

Впрочем, кажется и эту загадку мы можем довольно уверенно разгадать.
Над конструкцией "Малыша" точно кто-то думал. Вот только эти армейские "Малыши" вряд ли копия сброшенной на Хиросиму бомбы.
Армейский "Малыш" - это бомба испорченная, ухудшенная всеми способами, ставшая едва надёжной и заведомо проигрывающей "Толстяку".
Это отличный довод, убеждающий любого специалиста в принципиальной бесперспективности урановой бомбы такого типа.

И это сработало. Именно под влиянием изучения добытых разведкой материалов о конструкции "Малыша" было решено не делать бомбу такого типа в СССР, а сразу сосредоточиться на плутониевом "Толстяке".
Заметно более сложном, невероятно дорогостоящем, а вдобавок - из-за свойств плутония имеющем довольно ограниченный срок хранения, после которого бомбу необходимо изымать из арсенала.

Дело в том, что плутоний, кроме всех своих капризов, ещё и обладает много меньшим временем полураспада, а будучи помещённым в теплоизолированный кожух способен нагреться до температуры плавления. Некоторые плутониевые заряды могли находится на складах не более 2 лет.
В то же время оружейный уран с его периодом полураспада более чем в 700 миллионов лет... думаю, цифра впечатляет даже без комментариев.

Кому было нужно убедить всех в бесперспективности урана и необходимости плутония?
Могущественные корпорации военно-промышленного комплекса - вот кто стоит за этой историей.

Цифры расчётов доказывают, что Третий Рейх не мог создать бомбу иную чем урановая - но даже измотанная войной, нуждающаяся абсолютно во всём, Германия могла (бы) создать надёжную конструкцию урановой бомбы.

Но всё что надёжно - невыгодно для продавца.
Поэтому потребовалось убедить в необходимости пойти по гораздо более дорогостоящему пути. И для этого - "доказать" бесперспективность более дешёвого.

И как только мы вспомним о наличии торговца оружием - этого, так любящего оставаться в тени, заинтересованного лица - так сразу все странности создания атомной бомбы встают на свои места.
И на этом, очевидном в общем-то выводе можно было бы и закончить.
Если бы не одно "но"...
Так откуда взялись бомбы?

Сразу после испытаний на полигоне аналога "Толстяка", один из участников испытаний сказал, обращаясь к Гровсу: "Ну всё, война теперь окончена" - "Да, - ответил Гровс. - После того как сбросим ещё 2 на Японию" (по другой версии "Но не раньше, чем сбросим ещё 2").

Понятно, что в мемуарах Гровс всячески хотел поднять свою роль. Пророческие слова о "ещё 2 бомбах" как нельзя лучше подходят для этого. Но так же очевидно, что если бы он их не говорил в действительности - то не включал бы в книгу. Ведь он вынужден ссылаться на свидетелей своих слов (а без свидетелей грош цена его пророчествам).

Но почему 2?
Почему только 2 - если уже много месяцев каждую ночь на японские города обрушивались зажигательные бомбы с тысяч тяжёлых бомбардировщиков. Только при первом налёте на Токио погибло в пожарах более 84 тысяч человек (и ещё 41 тысячи получили тяжёлые ожоги) - это чуть ли не на четверть больше, чем от атомной бомбардировки Нагасаки и совсем немного уступает взрыву в Хиросиме.
По оценкам самих американцев к моменту готовности атомных бомб их авиация обычными бомбами уже полностью уничтожила бы 60 крупных японских городов - и атомную бомбу не на что было бы сбрасывать. Поэтому пришлось запретить обычные бомбардировки целей будущих атомных бомбардировок.

Но даже несмотря на этот геноцид - геноцид мирного населения, не уступающий (если не превосходящий) жестокость осуждённых Нюрнбергским трибуналом военных преступников - японцы не сдавались. И, как показала история, не сдались и после атомных бомбардировок, ведь к огромному числу жертв каждую ночь они уже привыкли. Только страх перед вторжением Красной армии, стремительно отвоевавшей Китай, в считанные дни полностью уничтожившей Квантунскую армию, эту лучшую и многочисленную японскую


Re: "А был ли мальчик?" или Манхэттэнская афера. - Марго - 05-06-2013


Продолжение

Почему можно это утверждать? Вспомните отзыв Курчатова от 30 марта 1945 года на материал "О немецкой атомной бомбе", предназначенной к транспортировке на ракетном двигателе „Фау“.
Ракета - вот оптимальное решение для доставки ядерного заряда. И не совсем оптимальное - для доставки обычной взрывчатки. Только если бы все заводы по производству "Фау" вышли бы на проектную мощность (что по экономическим причинам было малореально даже в лучшие годы Третьего Рейха) - только тогда "Фау" стала бы стоить дешевле тяжёлого бомбардировщика. Но не дешевле тактического штурмовика "Юнкерс-87" - производство которых было давно налажено и который был способен доставить ту же массу бомбовой нагрузки - но на ещё большее расстояние и с несравнимо лучшей точностью (дальность полёта даже лучших экземпляров "Фау-2" была менее 350км, точность же была не лучше 1.5км, что для обычной взрывчатки делает ракету практически бессмысленной).
Строить целую новую отрасль - только чтобы получить то, что и так имеешь? Нет, нет и ещё раз нет.

Ракета и атомная бомба - они предназначены друг для друга. И ни для чего больше!
А обстрелы Лондона ракетами с обычной взрывчаткой ни что иное как испытания перед применением настоящей боеголовки.
Кстати, вспомните, что и американцы начали со сбрасываний копий атомных бомб, начинённых обычным толом.

Ну вот, вроде всё сказано и теперь, как и обещала специально для сомневающихся ещё раз приведу расчёты.
Вот только...
...только ещё один вопрос без ответа:
Дело в том, что тех.задание на "Фау-2" не менялось на протяжении всей истории её разработки -
так откуда же сами немцы заранее знали габариты и вес атомной боеголовки, которую ещё не создали?
Сухие цифры
Характеристики бомб "Малыш" (урановая ствольного типа) и для сравнения "Толстяк" (плутониевая имплозийного типа)
Обозначение Mk-I "Little Boy" Mk-III "Fat Man"
Диаметр 0.7 м 1.5 м
Длина 3 м 3.2 м
Масса 4 т 4.63 т

Заряд "Малыша", как утверждается, получен из смеси 50кг 89%-ного урана и 14кг 50%-ного урана, что дало в итоге 64кг 80% урана-235, минимально необходимой для оружейного применения чистоты.

Конструктивно такой "Малыш" довольно сложен, в его надёжности, а главное в безопасности появляются сильные сомнения - что полностью расходится с официальной точкой зрения, что де "Малыш" был настолько надёжен что даже не нуждался в испытаниях.

Однако, тот же самый заряд урана массой в 64кг для ствольной схемы можно скомпоновать иначе - более эффективно, причём опираясь только на те сведения, которыми, как утверждается, располагали американские физики того времени.

Применяемые в конструкции материалы будут то же только из того времени - а именно те же что использованы в "Малыше" поступавшем на вооружение армии США с 1947г. Это, кроме собственно оружейного урана, бор для противорадиационных заглушек (препятствующих преждевременному взрыву бомбы), карбид вольфрама для отражающей нейтроны оболочки, сталь для толстостенного ствола, одновременно служащего корпусом бомбы.
Настоящий "Малыш" с 64кг зарядом оружейного урана 80% чистоты
Диаметр 0.6 м
Длина 1 м
Масса 2.26 т

Как получен такой выигрыш в массе:
Заряд в стволе (стальная толстостенная труба) размещается в виде двух полушарий - это наиболее эффективная форма и она была уже тогда известна. Диаметр такого шара 186мм.
Остальное свободное пространство ствола занимают заглушки из бора. В полусферические углубления в них вкладываются урановые полушария. При сдвиге в стволе относительно друг друга (производится подрывом бездымного пороха, как и в "Малыше") полушария совмещаются и происходит взрыв (как видим принцип действия полностью аналогичен "Малышу")
Изнутри ствол покрыт слоем карбида вольфрама достаточной для отражения нейтронов толщины. Хотя, как утверждалось, при такой большой массе заряда (по представлениям того времени более чем в полтора раза больше критической массы - тогда как для гарантированного взрыва, согласно работам Флёрова от 1942г, достаточно превышения всего на 5%) этот отражатель совсем необязателен. Но, имея столь толстые стенки, можно позволить себе и отражатель.

В сущности говоря, получилась конструкция очень схожая с оболочкой мишени армейского "Малыша" - неудивительно что и масса почти совпала (эта деталь "Малыша" весила 2.3т). Но здесь, за счёт более эффективной компоновки, в тех же габаритах размещена вся бомба!
Конечно в реальности вес, даже с учётом сделанных при расчёте "припусков и допусков", наверное перевалил бы за 2.5т - бомбе нужны ещё стабилизаторы, головной обтекатель. Одна только американская электро-система подрыва заряда под названием X-Unit, для бомбы "Толстяк", весила 200кг.

Для боеголовки "Фау" это слишком много. Однако, обратим внимание на следующие обстоятельства:

    боеголовке не нужны ни стабилизаторы, ни обтекатель - это всё уже есть на ракете
    и система подрыва заряда то же на ракете есть
    наконец, совершенно не нужна защита от нейтронов - для бомбы, размещавшейся внутри самолёта, нужно заботиться о безопасности экипажа, а на ракете экипажа нет.
    учтём так же и то, что в цилиндрическом заряде армейского "Малыша" в реакции взрыва успевало принять участие не более 50кг урана (вот к чему приводит неэффективная форма заряда). К тому же, есть все основания полагать, что качество немецкой очистки в то время было выше.

Немецкое качество - 50кг оружейного урана 89% чистоты
Диаметр 0.34 м (т.е. 34см)
Длина 1 м
Масса менее 700 кг

Как?!
Прежде всего, напомню плотности используемых материалов:

    Уран 18.95 кг/литр
    Бор 2.34 кг/литр
    Сталь 7.8 кг/литр

Для желающих проверить расчёты, напомню так же и формулы:

    Объём шара = 4/3 "пи" * радиус_в_кубе
    Объём цилиндра = "пи" * радиус_в_квадрате * высоту

(соответственно, чтобы подсчитать объём трубы ствола, надо вычислить объём сплошного цилиндра, а затем вычесть из него объём внутреннего, пустого цилиндра)

Конструкция бомбы остаётся прежней - как описано для Настоящего "Малыша". Но изменяются некоторые размеры.
Шар из 50кг урана имеет диаметр 170мм - это определяет калибр ствола.
Ствол изготавливается из лучшей стали, что позволяет уверенно уменьшить толщину его стенок до половины калибра - один выстрел он гарантированно выдержит, а больше и не надо. В результате вес такого ствола длиною 1 метр = 531 кг. Это даже тяжелее чем использованный в армейском "Малыше" расточенный ствол от зенитного орудия длиной 2 метра и весом 430кг. Но мы можем предположить, что создатели боеголовки, не зная точных величин нагрузок, проектировали бы с запасом прочности. Либо, как вариант, уменьшив толщину стенок, увеличили бы немного длину ствола для повышения безопасности.
Остаются борные заглушки - их суммарный вес всего 47кг.
Оставшееся занимает обычная взрывчатка и несколько электрических кабелей, соединяющих боеголовку с командной системой ракеты.
Конечно, теперь изготовление частей требует большей точности - ведь никаких допусков новый расчёт не оставляет. Но, с другой стороны требуемая точность не превосходит точности изготовления обычных артиллерийских орудий и снарядов к ним - изготавливаемых в то время буквально миллионами. Т.е. в отличие от сверх-прецизионной американской конструкции, немецкое качество могло быть достигнуто чуть ли не в кустарной мастерской (конечно при условии что это немецкая мастерская ;-) ).

Очевидно, что такая боеголовка имела бы мощность взрыва не менее армейского "Малыша" - ведь и в нём, в сущности, работали только те же 50кг оружейного урана 89% чистоты. Выигрыш же по массе (и даже по стоимости) - так же очевиден.
Как очевидно и то, что лишь бомба, подобная вот этой последней и самой практичной из рассмотренных конструкций, могла бы быть создана в Третьем Рейхе (в том числе и по экономическим причинам).

Замечу, что применение современных композитных материалов конечно же позволило бы ещё сильнее уменьшить массу боеголовки - быть может даже менее полутонны.
Но в то время этих материалов ещё не было. Поэтому такие возможности не рассматривались.

Все расчёты производились только на основании материалов того времени и представлений того времени. И они наглядно показывают, что конструкторы могли без особых усилий создать оружие в несколько раз лучше - но, вероятно следуя приказам воротил военной промышленности, они приложили немало усилий чтобы создать нечто похуже.

Однако всё это не даёт ответа на главный мучающий меня вопрос:
откуда немцы заранее - за годы - знали габариты атомной боеголовки?

Источник:
www.hansbosch.com/private/abomb.html#13


Re: "А был ли мальчик?" или Манхэттэнская афера. - Марго - 05-06-2013

Для сомневающихся в том, что немцы якобы, даже обладая природным ураном в большом количестве, все же не могли произвести разделение изотопов урана в нужном объеме, так как не располагали необходимыми производственными площадями и соответствующими технологиями.

Это устройство проще паровоза. Оно называется вихревая трубка Ранке.

[Изображение: 500px-Tube_de_Ranque-Hilsch.png]

Еще ее называют ВТ Ранке -- Хильша.
Французский инженер Ранке изобрел ее в 1931 году. Он хотел сделать пылесос, но натолкнулся на неожиданный эффект. Сжатый воздух, предположим с давлением 8 атм. и с температурой плюс 20 градусов цельсия, поступая в трубку тангенциально, разделяется на два потока: один имеет температуру выше исходной (до плюс 130) и выходит по переферии, а второй -- температуру меньшую (до минус 70) и выходит по центру. В 1947 г. немецкий физик Хильш описал этот эффект. С тех пор в научной литературе ему было посвященно аж 15(!) -)- работ, половина которых -- советские.

Кусок трубы, с двумя выходами и одним входом и.. никаких дорогостоящих центрифуг. Все прекрасно разделяется, газ UF6 нужно только предварительно сжимать до давления 3 - 10 атм. При расходе газа 3 куб. м. в минуту, размеры трубки такие: длинна 200 мм., диаметр 20 мм. Вот и вся любовь.
Технология несоизмеримо дешевле и, возьму на себя смелость утверждать, эффективней чем центрифуга.