Водородная бомба (или термоядерная бомба, или устройство деления-синтеза) — это, по сути, атомная бомба (первичная) рядом с термоядерным зарядом (вторичная). Когда воспламеняется первичная часть, излучение нагревает окружающую ее вторичную часть, превращая ее в плазму, которая сжимает плутониевое ядро. Это делает ядро критическим, а значит, оно высвобождает нейтроны, которые заставляют дейтерий воспламеняться.
Можно сделать бомбу с дейтерием сколь угодно большой — первые водородные бомбы делали именно это — но тогда происходит потеря эффективности, поскольку термоядерное топливо взрывается на части, прежде чем успевает должным образом слиться. Однако вскоре стало понятно, что вторичную ступень можно использовать для запуска третичной ступени, что позволяет разработчику бомбы поддерживать оптимальную эффективность всех ступеней:
Оптимальная эффективность означает меньше плутония, стоимость которого составляет миллионы долларов за килограмм, и меньше дейтерида лития, что означает меньшую бомбу.
США разработали только одно устройство деления-синтеза-синтеза, B41, указанное выше. Его первичная энергия составляла 44 килотонны; со вторичной мощностью 9,3 мегатонны; третий этап довел мощность до 25 мегатонн.
Кажется, нет никаких инженерных или физических ограничений на то, сколько этапов можно соединить таким образом. Эдвард Теллер, американский создатель водородной бомбы, полагал, что таким образом он мог бы сконструировать бомбу мощностью в десять тысяч мегатонн, которая могла бы «поджечь Землю». Единственная проблема заключалась в том, что такая бомба весила бы тысячи тонн, и нет никакого способа ее доставки туда куда надо.
На самом деле это не единственная проблема. Выше я упомянул «эффективность», говоря о том, чтобы получить максимальную мощность в самом маленьком и дешевом корпусе. Есть еще одна мера эффективности, которую можно назвать военной эффективностью или, может быть, геометрической эффективностью.
Взрыв представляет собой объемный эффект, но цели обычно разбросаны по площади на поверхности. По мере увеличения мощности затронутый объем увеличивается пропорционально, но площадь, поперечное сечение этого объема, увеличивается только пропорционально квадрату кубического корня. Бомба, в восемь раз мощнее, поражает лишь в четыре раза большую площадь. Монстр Теллера мощностью 10 000 Мт будет воздействовать лишь примерно в пятьдесят раз больше, чем B41.
Если вы мыслите визуально, вы должны заметить, что размер кругов на диаграмме выше увеличивается примерно в 4–5 раз, поскольку мощность увеличивается в 10 раз с каждым шагом.
Геометрическая эффективность не приближается к пределу, вы просто получаете все меньший и меньший эффект от своих термоядерных зарядов по мере увеличения мощности, и рано или поздно наступает момент, когда правительство решает купить четыре боеголовки вместо одной.
Если посмотреть на вещи с другой стороны, можно увидеть, что чем меньше делаются бомбы, тем больше можно сэкономить. Зачем покупать B41 мощностью 25 мегатонн, если за четверть стоимости можно купить пятнадцать B61 мощностью 340 килотонн, воздействующих на одну и ту же зону и потенциально способных поражать пятнадцать различных целей, которые неудобно сгруппированы в зоне действия B41.
Оказывается, что на самом деле большой площади поражения не так уж и много: если целью является реальная территория, например, большой город, то вам нужна только бомба с таким же большим эффектом, как город, или если вы в одной области собрано несколько целей, например группа армий, готовящаяся к наступлению, тогда вам может понадобиться большое устройство. Но есть вероятность, что вы в любом случае сможете добиться того же эффекта с помощью нескольких устройств меньшего размера.
Другое преимущество — это не столько преимущество, сколько компенсация недостатка: если вы не знаете точно, где находится цель, или не можете доставить бомбу с какой-либо точностью, тогда вам может понадобиться большая бомба именно для этого. что можно быть уверенным в попадании цели в радиус детонации.
В эпоху GPS, кольцевых лазерных гироскопов и все более точного картирования местности оказывается, что можно сбрасывать свои ужасные бомбы с очень высокой степенью точности. США считают, что они могут доставить боеголовки «Минитмен» в пределах круга диаметром 120 метров после прохождения 10 000 км в 50% случаев и круга диаметром 240 метров в 94% случаев. Боеголовка «Минитмен» не обязательно должна быть более мощной, чем требуется для вывода из строя железобетонной шахты межконтинентальной баллистической ракеты на расстоянии 120 метров, что составляет около 340 килотонн. Большая мощность теряется впустую, поскольку ракетные шахты рассредоточены гораздо дальше, чем 240 метров (около 7+ километров), а боеголовка большего размера тяжелее, что снижает дальность ракеты или требует ракеты большего размера.
Российские МБР имеют боеголовки большего размера. Считается, что в настоящее время предпочтительным размером стратегической боеголовки является 800 килотонн. До недавнего времени было несколько ракет с одиночными боеголовками по 20 мегатонн, но они были сняты с вооружения и заменены несколькими устройствами мощностью 800 килотонн или 1 мегатонны.
У китайцев все еще есть несколько 5-мегатонных ракет DF-5; они, вероятно, будут сняты с вооружения по мере развертывания новых межконтинентальных баллистических ракет в рамках недавнего расширения их ядерного потенциала. (В отличие от США и России, Китай не имеет договоров по ограничению своего ядерного оружия.)
Итак, подведем итог: эффективного ограничения мощности термоядерной бомбы не существует; ограничения только экономические и эксплуатационные. Гигантская бомба бесполезна, если вы не можете переместить ее туда, где она может быть полезна. Бомба мощностью 100 Мт — это примерно самая большая мощность, которую может доставить бомбардировщик, но для этого потребуется весь бомбоотсек, который вместо этого можно заполнить несколькими бомбами гораздо меньшей мощности для большего эффекта.
Советская «Царь-бомба» имела бы боевую мощность 100 мегатонн. Он был размером со школьный автобус и не помещался даже в бомбоотсек стратегического бомбардировщика.