Физическая схема первой советской атомной бомбы (РДС-1) мощностью 22 кт тротилового эквивалента (ТЭ), испытанной 29 августа 1949 г., была копией «Толстяка» (“Fat Man”), сброшенного США на Нагасаки (хотя в конструкции РДС-1 было много элементов, отличающихся от “Fat Man”). Здесь ключевую роль сыграли данные, переданные в 1945 г. и позднее советской разведке Клаусом Фуксом и другими американскими атомщиками, рисковавшими жизнью во имя восстановления ядерного равновесия бывших союзников по антигитлеровской коалиции. Но следующая советская атомная бомба (РДС-2) была основана на другом, чем «американская», принципе, предложенном в знаменитом «отчете четырех» 1948 г. (Л. В. Альтшулер, Е. И. Забабахин, Я. Б. Зельдович и К. К. Крупников); при мощности в два раза больше, чем РДС-1, новая бомба была в 2,7 раза легче и имела высоту в 2,6 раза меньшую, чем «американская» (см. фотографию «Три бомбы» на вклейке).

Энергия атомной бомбы получается за счет деления ядер тяжелых элементов – изотопов урана или плутония. Энергия водородной бомбы выделяется при слиянии (синтезе) ядер легких элементов – изотопов водорода дейтерия и трития; именно эти реакции термоядерного синтеза в недрах Солнца позволяют ему светиться в течение миллиардов лет. Но ядра, как известно, электрически положительно заряжены, то есть отталкиваются, приблизиться почти вплотную, когда ядерные силы обеспечат их синтез с выделением термоядерной энергии, они могут только при лобовых столкновениях с огромной скоростью, то есть при температурах в десятки миллионов градусов. Для подрыва водородной бомбы необходимо суметь нагреть изотопы водорода до таких «звездных» температур, что совсем непросто.

Также в 1945 г. в СССР были получены разведданные о ведущихся в США исследованиях по созданию оружия, более мощного, чем А-бомба, – термоядерного, или водородного, оружия. Эти американские исследования были сконцентрированы на схеме так называемого «классического супера». В 1946 г. Я. Б. Зельдовичу с сотрудниками (С. П. Дьяков и А. С. Компанеец) из Института химической физики АН СССР было поручено разработать конструкцию водородной бомбы, соответствующую данным разведки. Эта конструкция получила название «Труба» (РДС-6т, в США – “Super”). В США через несколько лет убедились, что эта схема тупиковая, и в 1950 г. от нее отказались.

В СССР группа Зельдовича также столкнулась с серьезными трудностями в попытках реализации схемы «Труба». Тогда Постановлением Совета министров СССР от 10 июня 1948 г. в ряде институтов, включая и ФИАН, были сформированы группы поддержки, которые должны были выполнять задания Ю. Б. Харитона и Я. Б. Зельдовича по совершенствованию проекта «Труба». В ФИАНе это была спецгруппа И. Е. Тамма, в которую вошли С. З. Беленький, В. Л. Гинзбург, Ю. А. Романов, А. Д. Сахаров и Е. С. Фрадкин; постановлением в эту спецгруппу был также включен В. А. Фок, работавший в Ленинграде.

Сахаров:

«Я начал свою работу в группе Тамма, написав за несколько дней свой первый секретный отчет по этой тематике С1 (Сахаров, первый). Термоядерная реакция – этот таинственный источник энергии звезд и Солнца в их числе, источник жизни на Земле и возможная причина ее гибели – уже была в моей власти, происходила на моем письменном столе!

Задача специальной группы Тамма, как нам ее сформулировал Игорь Евгеньевич на основании имевшихся у него документов, сводилась к тому, чтобы проанализировать расчеты группы Зельдовича по некоторому конкретному проекту термоядерного устройства военного назначения, в случае необходимости и по мере возможности уточнить, исправить и дополнить и дать независимое заключение по всему проекту в целом…

Думал я об этих предметах непрерывно. Однажды, прочитав у Ландау и Лифшица о так называемых автомодельных решениях уравнений газодинамики (т. е. таких, в которых решение уравнений в частных производных сводится к уравнениям в полных производных), я пошел в баню (в нашей квартире никакой ванны не было). Стоя в очереди в кассу, я сообразил (исходя из соображений подобия), что гидродинамическая картина взрыва в холодном идеальном газе при мгновенном точечном выделении энергии описывается функциями одной переменной.

По истечении двух месяцев я сделал крутой поворот в работе: а именно, я предложил альтернативный проект термоядерного заряда, совершенно отличный от рассматривавшегося группой Зельдовича по происходящим при взрыве физическим процессам и даже по основному источнику энерговыделения. Я ниже называю это предложение “1-й идеей”.

Вскоре мое предложение существенно дополнил Виталий Лазаревич Гинзбург, выдвинув “2-ю идею”».

БА:

Кратко: «1-я идея» – разместить чередующимися слоями (отсюда название «Слойка») термоядерное горючее (тяжелую воду) и уран-238. «2-я идея» – использовать в качестве термоядерного горючего не тяжелую воду, а твердый дейтерид лития-6. Схема «Слойки» показана на рисунке (на вклейке). Этот рисунок сделан по многочисленным открытым описаниям. Секретными, не подлежащими разглашению, здесь остаются и, согласно Договору о нераспространении ядерного оружия, навсегда останутся таковыми числовые параметры (размеры и т. п.) указанных на рисунке элементов.

Сходящаяся ударная волна, возникающая при подрыве внешней взрывчатки, достигая центрального ядра, инициирует его атомный взрыв – так, как это происходит в «обычной» А-бомбе. Оказывается, однако, что возникающих гигантских давлений и температур еще недостаточно для зажигания термоядерной реакции в слоях дейтерида лития-6. Предложение Сахарова чередовать эти слои со слоями тяжелого элемента урана-238 решило проблему, поскольку в условиях высоких температур такое чередование повышало плотность дейтерида лития примерно в десять раз; это явление коллеги назвали «сахаризацией». Предложение Гинзбурга использовать в качестве термоядерного горючего дейтерид лития-6 также оказалось критически важным; в дальнейшем все термоядерные заряды конструировались с использованием дейтерида лития-6, производство которого было быстро налажено на комбинате «Маяк» на Урале.

Лидия Парийская: 1948–1949 гг. (продолжение):

«Сахарова все чаще куда-то требовали. Прибегала запыхавшаяся секретарша:

– Сахарова к директору!

– Сахарова на провод, скорее, скорее!!

Приходил какой-то невзрачный человек, докладывал: “Машина для Сахарова!” Он стоял у дверей и переминался с ноги на ногу, но торопить боялся. А Сахаров, как всегда, не спеша, методично засовывал свои бумаги в старую сумку, вежливо прощался с нами и уходил.

Я чувствовала, что какой-то мощный водоворот затягивает Сахарова, а с ним вместе и наш отдел…

У наших дверей всегда сидели телохранители, которым нужно было непрерывно показывать пропуск и туда, и обратно. Это были спокойные доброжелательные молодые люди – фронтовики. Один из них усердно занимался – готовился поступать на юридический факультет университета.

Нас было немного: Игорь Евгеньевич, Виталий Лазаревич, Сахаров, несколько молодых физиков (С. З. Беленький, Ю. А. Романов, Е. С. Фрадкин. – БА) и мы – двое вычислителей, сидящих в отдельной комнате. Нам привезли новые немецкие машины “мерседес”. Это были хорошие машины, работать на них было удобно, только шум от них стоял изрядный. Сахаров сразу же заявил, что будет иметь дело только со мной и просит остальных меня не занимать…

Сахаров работал все так же исступленно. Мне казалось часто, что он смертельно устал: то ли он еще работает ночью, то ли плохо спит. Однажды он пришел поздно. Я сразу зашла к нему с работой. Но он посмотрел на меня такими опустошенными глазами, что я только спросила: “Что с Вами?” Он помолчал. И вдруг стиснул с силой голову обеими руками и прошептал: “Вы же не понимаете!! Это ужас, ужас! Что я делаю!?” – и потом сказал совсем тихо: “Вы знаете, у меня внутренняя истерика. Я ничего не могу…”

Вот тут я сказала ему: “Идите сейчас же домой и ложитесь спать. Уходите!” Он подумал, согласился и ушел. Пришел на другой день, сказал мне с торжеством: “Вы знаете, а я проспал 13 часов подряд…”»