Кобальтовый миф: почему Россия не будет травить планету «Посейдоном»

В последние годы Россия пытается максимально снизить шансы на свой серьезный конфликт с США. Едва ли единственное, что для этого можно сделать на практике, — гарантировать, что американская противоракетная оборона не даст своей стране ложного чувства защищенности от ответного российского ядерного удара.

Как точно подмечают отраслевые наблюдатели из США: «Сегодня американские технологии противоракетной обороны весьма посредственны, но со стороны российских планировщиков было бы беспечностью полагать, что так будет всегда». Мы сами уже писали, что в случае реализации проекта Starship Штаты могут развернуть такие системы уничтожения МБР, которые вполне позволят им остановить основную часть российских термоядерных боеголовок.

В таких условиях сам собой встает вопрос: как можно обойти даже перспективные системы американской противоракетной обороны? Повышать число российских межконтинентальных ракет бесполезно: это дорого. Как говорит современный русский фольклор, «сколько волка не корми, а слон все равно толще»: американская экономика настолько больше российской, что поддерживать паритет «в лоб», просто наращивая производство ракет, крайне сложно.

Но есть и другой путь — в обход. Так же, как на море «Циркон» сделал ПВО американских кораблей заметно устаревшей, термоядерная торпеда «Посейдон» и крылатая ракета с ядерным двигателем «Буревестник» призваны сделать устаревшей идею о том, что от атомного оружия можно эффективно защититься, просто научившись сбивать баллистические ракеты. Такое умение не позволит справиться с тем, что летит низко — или вообще плывет в глубине.

Чтобы стать неперехватываемой существующими средствами, торпеда «Посейдон» с ядерным реактором на борту способна идти на любую дальность в двух режимах. Первый: на малой скорости, на которой его шумность так мала, что надводные корабли могут обнаружить ее только на дистанциях менее километра. Второй режим: на высокой скорости. Термоядерная торпеда переключается в него, если считает себя обнаруженной. Тогда она резко прибавляет ход, чтобы избежать поражения противоторпедами.

Поскольку максимальная глубина хода «Посейдона» равна километру, очевидно, что надводные корабли противолодочной обороны не смогут его обнаружить. Ведь они не способны сблизиться с ним на сотни метров, даже если торпеда пройдет прямо под ними. Гидролокатор, расположенный на дне, тоже может не справиться, если глубина океана превышает два километра: он не сможет услышать «Посейдон», ибо будет слишком далеко от него.

В теории обнаружить термоядерную торпеду может близкая подводная лодка противника. Но шансы на ее случайное нахождение в сотнях метрах или даже в паре километров от новой торпеды явно малы. Да и лодок таких не слишком много. Не стоит забывать и о субъективном факторе. Как пишут американские отраслевые наблюдатели:

Все это вроде бы плюсы, тем не менее «Посейдоны» в представленном виде вызывают у нормального человека глубокое отторжение. Дело в том, что в «утечке» об этом оружии утверждается, будто оно создает радиационное загрязнение огромных площадей. СМИ трактуют это однозначно: «Посейдон» — кобальтовая бомба. А кобальт-60 может создать сильное радиационное загрязнение того или иного района на протяжении десятков лет. Разумно ли создавать такое оружие?

Ниже мы попробуем разобраться в технических деталях, показывающих, что, скорее всего, история с кобальтом — просто дезинформация. Чтобы понять, почему так, сначала разберем идею кобальтовой бомбы с технической точки зрения.

Кобальтовая бомба: не лучший выбор для оружия радиационного поражения

Современное атомное оружие практически не создает значимого радиационного поражения областей, на которые оно воздействует. Зона сплошного разрушения типичной американской или российской термоядерной боеголовки при подрыве на оптимальной высоте — около полутора километров, иначе радиус серьезного разрушения резко падает. А при такой высоте взрыва, радиус сплошных разрушений будет больше зоны серьезного поражения людей гамма-излучением.

Иными словами, жертвы атомной бомбы в общем случае смогут «поймать» опасную дозу только там, где их перед этим убьет ядерным взрывом. Если человек укрылся в подвале, его может и не убить ударная волна, но тогда его не убьет и гамма-излучение (оно хорошо поглощается грунтом и железобетоном). Очевидно, такая угроза, по сути, незначима и на нынешнее военное планирование не влияет. Единственное, кого она может пугать, — это население, поскольку оно традиционно черпает представление о сложной технике из поп-культуры, которая столь же традиционно не вникает в технические детали и рисует ядерное оружие в ярких, но совершенно фантастических тонах.

Однако физик Кларк еще в 1961 году здраво заметил, что атомные бомбы относительно безопасны радиационно не потому, что иначе нельзя, а потому, что их разработчики так захотели. В принципе, отметил он в научной работе 60-летней давности, можно создать более дешевое и эффективное оружие, способное к мощнейшему радиационному поражению огромных площадей.

В поп-культуре такие бомбы называют «кобальтовыми». Это потому, что если взять стандартный термоядерный боеприпас, то можно заменить его «рубашку» из урана-238 на слой кобальта-59. Как и уран-238, сам по себе кобальт радиационно практически безопасен. Оба этих металла можно спокойно брать руками в резиновых перчатках без малейших последствий.

Но после взрыва основной части термоядерного боеприпаса «рубашку» осыпает потоком нейтронов. В обычной боеголовке дополнительный нейтрон присоединяется к ядру атома уран-238, отчего тот становится плутонием-239, а он распадается, существенно усиливая ядерный взрыв. А вот в «кобальтовой» бомбе нейтроны превращают кобальт-59 в кобальт-60. При распаде каждый его атом дает в итоге два гамма-фотона. Общая активность — 1100 кюри на грамм. Несколько десятков килограммов этого вещества дают такое же загрязнение, как Чернобыль. Период его полураспада — 5,27 года, поэтому он загрязняет местность, где выпал после ядерного взрыва, на очень долгое время.

Казалось бы, это идеальный вариант термоядерной боеголовки «для бедных»: по стоимости как обычная, но убивает не только взрывом, но и загрязнением больших площадей. Однако Кларк еще в 1961 году заметил, что все не так просто. На деле кобальт — не лучший выбор. Значительно эффективнее заменить «рубашку» на чистый натрий. Или, если нужно получить то же количество натрия на единицу объема, но повысить рабочую температуру активной зоны реактора, на соединения натрия с фтором и бериллием.

Получив один нейтрон, обычный натрий-23 становится натрием-24, а тот, сильно огрубляя, примерно столь же опасен в смысле гамма-излучения, как кобальт-60 (тоже дает по два гамма-фотона на атом). Только отдает он его в три тысячи раз быстрее. Иными словами, в единицу времени предоставляет намного больший поражающий эффект. Кларк описывает эффект «натриевой бомбы» морского (подводного) взрыва так:

«… Уничтожит всю животную жизнь, включая людей в типичном противоатомном подвальном убежище, всю растительность и почти все семена. Пейзаж временно будет опустошен до состояния лунного».

При подрыве приводимой Кларком в пример натриевой бомбы начальный уровень гамма-излучения в пораженном районе будет в 3000 раз выше, чем у кобальтовой. Близко к эпицентру человек погибнет от радиации в натриевом варианте за десяток минут, а в кобальтовом — наберет летальную дозу только через сутки. Если его оттуда эвакуируют (или он сам выберется), то с высокой вероятностью не погибнет вообще. Даже идя пешком без малейших средств защиты, он удалится от эпицентра за восемь часов настолько, что может так и не успеть набрать эту самую летальную дозу.

Период полураспада натрия-24 — всего 15 часов, что и делает его столь опасным в первые сутки после удара. Но по той же причине сверхбыстрого распада натрия-24 пораженные им площади уже через несколько месяцев абсолютно безопасны для людей даже безо всяких мер дезактивации. Ведь уже через примерно 1500 часов концентрация натрия-24 падает примерно в квадриллион квадриллионов раз, отчего натолкнуться на его атом в пораженном районе становится нереально.

Такая натриевая бомба имеет над кобальтовой несколько стратегических преимуществ. Первое: она абсолютно безопасна для создавшей ее страны. Даже если после взрыва натриевая пыль частично поднимется в стратосферу, где сможет с ветрами достичь отдаленных земель, то процесс такого подъема и опускания займет много суток. Следовательно, практически весь натрий-24 успеет распасться, и «возврат на родину» ему не грозит.

Второе: она куда более «убойная» на единицу стоимости, поскольку излучения в единицу времени дает много больше. Типичная кобальтовая бомба не даст такой плотности поражения, чтобы убить людей в убежище вне очень маленькой (и трудно прогнозируемой) зоны пикового уровня радиационного загрязнения. Можно, конечно, окружить термоядерный боеприпас толстым слоем кобальта, но тогда он будет слишком громоздким.

Третье преимущество: загрязнив хоть чью-то территорию кобальтом-60, вы будете выглядеть в глазах мирового сообщества крайне плохо. Даже если кто-то атаковал вас ядерным оружием первым, использование изотопа, требующего дезактивации больших площадей, резко испортит отношение к вам. Вдобавок кобальт-60 достаточно долго живет, чтобы с ветрами и течениями часть его пыли достигла других стран — включая те, что не участвуют в войне.

Натрий-24 не создает долгосрочного загрязнения вообще: слишком быстро распадается. В этом смысле он психологически куда ближе к обычной ядерной бомбе, только намного более убойной.

И только в одном смысле «натриевая» бомба уступает «кобальтовой»: натрий плохо задерживает нейтроны. Поэтому в норме рубашку из него надо делать толще, иначе много натрия-24 не получить.

Перед обычным термоядерным боеприпасом у натрия-24 тоже только один минус: он, в отличие от рубашки из урана-238, не способен усилить ядерный взрыв. Боеприпас с натриевой рубашкой может быть примерно вдвое слабее такого же, но с урановой рубашкой.

«Посейдон»: идеальный кандидат в «натриевые бомбы»?

Однако российская термоядерная торпеда может обойти обе последних проблемы, если ее создатели этого захотели. Дело в том, что она работает на ядерном реакторе, охлаждаемом жидким металлом (возможно и использование расплава солей). Технически нет ничего невероятного в том, чтобы эти реакторы использовали как охладитель натрий. Как альтернативу можно использовать и смесь фторидов лития, натрия и калия (FLiNaK) — соль, слишком коррозионноактивную для реакторов мирного назначения, но вполне приемлемую для реакторов военных, где долгие годы активной работы просто не предусмотрены.

Масса натрия в единице объема такого теплоносителя примерно такая же, как у чистого расплава натрия. Бесспорно, натрий и его соли — не очень простые в обращении материалы. Среди прочего их использование потребует транспортировочного контейнера с источником тепла, способным быстро прогреть теплоноситель такого реактора перед пуском (впрочем, эта задача решается проще, чем может показаться). Однако у натрийсодержащих материалов есть и большие плюсы перед альтернативами.

Стоит напомнить, что у России есть успешный опыт десятков реакторо-лет работы натриевых реакторов — это БН-600 и БН-800, весьма мощные установки.

Достаточно расположить такой реактор (с охлаждением натрием или его солями) в торпеде с термоядерным зарядом впереди этого самого заряда, и она превратится в «натриевую бомбу». Да, натрий плохо захватывает нейтроны. Хотя это не столь плохо, поскольку означает, что до подрыва боеприпаса с натриевым реактором радиационная угроза от него минимальна (это важно для испытаний). Но в случае термоядерного взрыва бортового заряда все изменится. Натрия в реакторе не так уж мало — и он будет вытянут в длинную «трубу». То есть значительную часть плотного потока нейтронов от термоядерного заряда этот натрий уловит. Особенно если в схему внести пару небольших модификаций, от озвучивания которых мы предпочли бы воздержаться (нам не хотелось бы появления подобных систем у государств с умеренно стабильной внешней политикой).

Взрыв вынесет полученный натрий-24 на берег в составе волны мегацунами. А дальше он начнет описанную выше работу по опустошению местности «до лунного пейзажа».

Особенно важно то, что при этом рубашку из урана-238 из термоядерного боеприпаса не надо убирать или ослаблять — как в случае с кобальтом. А значит, и взрыв «Посейдона» в два раза ослаблять не придется. Если его разработчики пошли по пути натриевого реактора, то они получили «бесплатную натриевую бомбу», не пожертвовав мощностью термоядерного взрыва

Слово о «Буревестнике»: почему эта крылатая ракета может иметь двойное назначение

Стоит напомнить, что российская крылатая ракета с неограниченной дальностью «Буревестник» тоже несет на борту ядерный реактор, вероятно, с жидкометаллическим (или жидкосолевым) охлаждением. Вопреки тому, что пишут некоторые не очень тщательные СМИ, по облику этой крылатой ракеты понятно, что она дозвуковая (впрочем, об этом же писали и государственные СМИ). Дозвуковая ракета не может пользоваться прямоточным реактивным двигателям открытого цикла эффективно, что исключает применение на ней чего-то подобного.

Существует всего один вариант ее оснащения, совместимый с дозвуковым обликом. И он таков: движение ракеты с неограниченной дальностью обеспечивает ядерный турбореактивный двигатель закрытого цикла, нагревающий воздух и выбрасывающий его назад.

Воздух же греет теплообменник первого контура бортового реактора «Буревестника» — и по соображениям минимальной массы и габаритов этот первый контур наполняет именно расплавленный металл или соли металла (как в проекте американского авиареактора PWAR-1). И здесь натрий — не такой уж плохой кандидат.

Интересно, что к выводу о возможности использования натрия в «Буревестнике» — правда, без оценки его потенциала как радиационного загрязнителя — пришли не только мы. Автор соответствующего патента показал, как можно преодолеть некоторые ограничения натрия при его использовании в реакторе для ядерного турбореактивного двигателя закрытого цикла. Впрочем, нельзя не отметить, что есть и альтернативные пути решения затронутых им проблем. В частности, упомянутое выше использование соединений натрия, лития, калия и фтора в качестве теплоносителя бортового ядерного реактора «Буревестника» и «Посейдона».

Таким образом «натриевыми бомбами» может оказаться не только «Посейдон», который должен быть выпущен небольшой серией всего для пары подлодок (конечно, потенциально его можно запускать и с морского дна, однако на сегодня это весьма отдаленная перспектива), но и «Буревестники». Последних можно выпустить довольно много. Наличие на борту натрия превратит прорыв даже одного такого боеприпаса к целям на территории США в очень неприятное событие.

Следует напомнить: даже без учета наличия натрия на его борту американские специалисты высоко оценивают привлекательность такой системы вооружения:

Мы хорошо знаем определенную часть наших комментаторов, поэтому попутно ответим на краткий список их ожидаемых вопросов по «Буревестнику».

Реакторы для космических аппаратов уже десятки лет назад имели диаметр даже меньше, чем у «Буревестника» (вот, например, наш материал, затрагивающий тему). Вообще, реакторы с жидкометаллическим охлаждением крайне компактны: активная зона даже огромного по мощности БН-800 имеет объем порядка пяти кубических метров. Мощность реактора «Буревестника» примерно в несколько сот (а то и тысячу) раз меньше. Даже из этого крайне грубого сравнения очевидно, что его активная зона вполне может быть компактной. Поэтому в самом создании реактора таких размеров не было проблем ни при СССР, ни тем более сегодня.

Бесспорно, если бы ядерный двигатель «Буревестника» был прямоточным, наподобие более ранних американских разработок – многие СМИ некорректно утверждают именно это – он не мог бы иметь диаметр 85 сантиметров и менее. Но он не прямоточный – это отчетливо видно из опубликованного облика ракеты, указывающего именно на использование ядерного турбореактивного двигателя закрытого цикла. А он, безусловно, может иметь такие размеры.

Очевидно, конструкторы советских космических реакторов не знали о том, что электроника не может работать рядом с компактным космическим реактором – поэтому у них они работали на орбите весьма подолгу. Скорее всего, конструкторы реактора «Буревестника» так же «неграмотны», как и их коллеги, делавшие реакторы для космоса. Поэтому электроника в ракете вполне сможет отработать нужный период времени. Кстати, много меньший, чем в случае спутника.

Нет. Инцидент в Неноксе не включал разрушения ядерного реактора, это видно по изотопам, которые были обнаружены после него. И второе «нет»: при полете такая ракета не дает радиоактивного загрязнения, заметно повышающего фон. Причина этого в том, что у нее закрытый цикл: воздух через активную зону реактора (в отличие от американских проектов полувековой давности) не протекает. А раз так, он не может быть этой активной зоной загрязнен. Воздух, проходящий через теплообменник второго контура реактора, получает крайне малое количество излучения, это неизбежно вытекает из самой конструкции реактора.

Реальное количество ядерного топлива в реакторе «Буревестника» – от силы десятки килограмм. Даже если бы все оно попало в открытый океан, светиться от этого никто не начал бы. Во-первых, до длительной работы реактор просто не содержит достаточного количества опасных изотопов: он их еще не наработал. Само ядерное топливо до запуска реактора настолько безопасно, что его можно трогать руками (что, кстати, регулярно и делают).

Во-вторых, океан очень велик, и при распределении по нему даже очень большое количество делящихся материалов (которых в реакторе ракеты, для начала, нет) становится безопасным. Достаточно сказать, что активность урана, тория и тому подобного, растворенного в Мировом океане по естественным причинам, значительно превышает загрязнение после Чернобыля. Тем не менее люди вполне в этом океане купаются, причем без каких-либо радиационных последствий.

Но на деле такое попадание ядерного топлива в море в случае подобного реактора сомнительно. При падении реактор будет заглушен – а если нет, то самозаглушится. Все потому, что при потере герметичности активной зоны туда попадет вода, которая поглощает нейтроны – и работа реактора такого типа прекратится.

После заглушения теплоноситель реактора (например, расплав солей) просто застынет, поскольку у него высокая температура плавления. Топливо при этом будет иммобилизовано застывшими солями. Подождав распада натрия-24, реактор просто подберут поисковые суда. Все это, разумеется, в том случае, если реактор вообще будут испытывать полетом: для надежных испытаний это не нужно, достаточно отработки с электрическим макетом реактора, точно имитирующим нагрев от него (что технически довольно просто).

На практике сбить крылатую ракету тяжело – летит низко. Можно попробовать поставить по комплексу ПВО «Патриот» через каждые 30 километров вдоль границы США. В этом случае часть «Буревестников», конечно, собьют.

Однако дальность «Буревестника» не ограничена – он может прилететь в Штаты через Мексику или южные моря, откуда угодно. А все границы США длиной примерно в 30 тысяч километров – то есть потребуется тысяча батарей. Цена одной такой – миллиарды долларов, и тысяча таких систем будут стоить очень дорого даже для США.

К тому же, как показывает опыт их применения в реальном мире, далеко не факт, что они смогут сбить все крылатые ракеты. Иными словами, даже потратив триллионы долларов на оборону от сотни «Буревестников», Штаты не смогут избавиться от этой угрозы полностью. Довольно неплохой результат, если учесть, что России такая программа будет стоить несопоставимо меньше, чем США.

Почему СМИ всего мира посчитали, что «Посейдон» несет кобальт

Крайне трудно понять, почему пресса и в России и на Западе описывает начинку «Посейдона» как кобальтовую. Возможно, дело во фразе из «утечки», организованной российскими властями. Напомним: ими был показан слайд со словами:

«Статус-6» предназначен для поражения важных объектов экономики противника в районе побережья и нанесения гарантированного неприемлемого ущерба территории страны путем создания зон обширного радиоактивного заражения, непригодных для осуществления в этих зонах военной, хозяйственно-экономической и иной деятельности в течение длительного времени. «Статус-6» способен уничтожать базы ВМС или авианосные ударные группы».

Слова «в течение длительного времени» означают необходимость применения либо кобальта, либо цинка, либо чего-то сходного. На первый взгляд, все достоверно. Но на второй — немедленно возникают вопросы.

Первый: с каких пор Россия стала сообщать противникам абсолютно точные данные о своих новейших системах вооружения? Сама «утечка», что довольно прозрачно, была организована с дипломатическими целями: термоядерную торпеду обсуждали на совещании, посвященном американской противоракетной обороне. Смысл ее прост: даже в случае, если США удастся создать такую ПРО, им и тогда не придется рассчитывать на защищенность от ответного удара Москвы.

Но если в плане общей информации никакого смысла скрывать «Посейдоны» не было и нет, то вот в отношении военно-технических деталей армии нет резона быть до конца честной. Напомним: в наших вооруженных силах и при Сталине, и сегодня, летчики и личный состав некоторых других частей даже конспекты на занятиях пишут на пронумерованных тетрадях, которые после занятий сдают на хранение. Иными словами, культура секретности в России поставлена давно и довольно прочно. Это стабильно подтверждается и опытом войн: видео из Сирии вполне показали, что ряд качеств российской военной техники не предвидел никто из внешних наблюдателей.

Мы сомневаемся в том, что Москва организовала «утечку» данных по «Посейдону» (тогда «Статус-6») вполне честным образом. Базовая посылка любого качественного обмана проста: он должен быть близок к правде достаточно, чтобы в него поверили, но недостаточно, чтобы не нанести противнику ущерб.

Предположим, США поверили в кобальтовую начинку «Посейдона». Что тогда? Им стоило бы облегченно выдохнуть. Во-первых, вышло бы, что русские сами, своими руками вдвое ослабили мощность своих термоядерных торпед, лишив их урановой рубашки (или уменьшив ее толщину, чтобы вместить рубашку кобальтовую). Во-вторых, чтобы избежать гибели от радиации граждан приморских городов и персонала военно-морских баз, достаточно построить относительно легкие противоатомные убежища. В принципе, хватит и подвалов зданий: там легче пережить взрыв, а в случае кобальтового загрязнения можно просто убраться из района удара.

В случае реального столкновения с «Посейдоном» все будет ровно наоборот. Во-первых, мощность его боеголовок окажется не ослаблена: там будет нормальный уран-238 требуемой толщины, не сокращенный в пользу кобальта. Это заметно упростит поражение авианосных ударных группировок (АУГ) противника. Даже при подрыве на глубине в километр под авианосной группировкой, мощный термоядерный заряд создаст волну, которая утопит все корабли над ним. А заодно и обдаст место, где утонула АУГ, натрием-24, который успешно добьет всех, кто не погиб от волн. Во-вторых, на береговых базах (и в приморских городах) просто укрыться в подвале от натрия не особо поможет (ну, если подвал не абсолютно герметичен, что бывает редко).

Кстати, в случае использования натрия и в реакторах крылатых ракет «Буревестник», противника может ждать еще один сюрприз: мощнейшее, хотя и быстропроходящее радиационное поражение каждой точки, атакованной такой ракетой.

Иными словами, с высокой долей вероятности, фраза про «в течение длительного времени» – просто дезинформация. Трудно представить себе, зачем российскому военно-политическому руководству ополовинивать мощности своих термоядерных систем, если можно этого не делать – и при этом все равно получить крайне сильное радиационное поражение территории противника.