Константин Рыжов - 100 великих россиян
АНДРЕЙ САХАРОВ
Андрей Дмитриевич Сахаров родился в мае 1921 г. в семье потомственных интеллигентов. Несколько поколений его предков были православными священниками. Дед Андрея Дмитриевича, Иван Николаевич, первым из Сахаровых вышел из духовного сословия. Он стал адвокатом, занимался литературной и общественной деятельностью. Что касается отца, Дмитрия Ивановича, то он был преподавателем физики, известным автором научно-популярных книг, учебников и задачников, по которым училось несколько поколений советских людей. Позже Сахаров вспоминал: «Мое детство прошло в Москве в большой коммунальной квартире, где, впрочем, большинство комнат занимали семьи наших родственников и лишь часть — посторонние. В доме сохранялся традиционный дух большой крепкой семьи — постоянное деятельное трудолюбие и уважение к трудовому умению, взаимная семейная поддержка, любовь к литературе и науке… Для меня влияние семьи было особенно большим, так как я первую часть школьных лет учился дома».
В 1938 г. Сахаров с отличием закончил школу и поступил на физический факультет Московского университета. Окончил он его тоже с отличием уже во время войны, в 1942 г., и был определен инженером-изобретателем на большой военный завод в Ульяновске, где работал до 1945 г. (Здесь в 1943 г. он женился на Клавдии Алексеевне Вихиревой, которая работала химиком-технологом на том же заводе.) В 1944 г. Сахаров написал четыре небольших работы по теоретической физике и отправил их в Москву на отзыв.
Статьи произвели впечатление, и в 1945 г.
Сахаров был зачислен аспирантом в Физический институт АН СССР имени Лебедева (ФИАН). Его научным руководителем стал известный академик Тамм. По свидетельству Фейнберга, в ФИАНе Сахаров сразу завоевал общую симпатию своей мягкостью, интеллигентностью и спокойной доброжелательностью. Жизнь его в Москве поначалу была очень трудной. С женой и недавно родившейся дочкой он жил на аспирантскую стипендию, не имея постоянного пристанища. Сахаровы снимали комнату то в сыром полуподвале, то за городом. Чтобы подработать, он некоторое время преподавал физику в Московском энергетическом институте. Только в 1947 г., после защиты кандидатской диссертации, материальное положение Сахарова несколько улучшилось, а вскоре в его жизни произошли кардинальные перемены.
В 1948 г. в ФИАНе была создана научно-исследовательская группа, занимавшаяся разработкой термоядерного оружия. Возглавил ее Тамм. Сахаров также был включен в ее состав. Последующие двадцать лет его жизни были заполнены непрерывной работой над созданием и усовершенствованием водородной бомбы. Позже он писал: «Я не сомневался в жизненной важности создания советского сверхоружия для нашей страны и для равновесия сил во всем мире. Увлеченный грандиозностью задачи, я работал с максимальным напряжением сил, стал автором или соавтором некоторых ключевых идей».
В основе действия водородной бомбы лежит реакция термоядерного синтеза, сопровождающаяся выделением колоссального количества тепловой энергии, в несколько раз превышающем то, что выделяется при взрыве атомной бомбы. Сама реакция представляет собой слияние двух ядер тяжелого водорода — дейтерия, в результате чего образуется изотоп гелия и выделяется свободный нейтрон. Для ее начала необходимо нагреть дейтерий до температуры в несколько десятков миллионов градусов. Такая температура на Земле возможна только в одном месте — в эпицентре атомного взрыва. Таким образом, было ясно, что будущая водородная бомба должна включать в себя атомный заряд, который будет играть роль своеобразного «запала» для основного «взрывчатого вещества» — дейтерия. Энергия, выделившаяся при взрыве атомной бомбы, должна была нагреть и «поджечь» дейтерий. Казалось бы, сделать это очень легко и для этого достаточно заложить слой дейтерия в обычную атомную бомбу между делящимся веществом (полушариями из урана-235 или плутония-239) и окружающей их оболочкой обычной взрывчатки, кумулятивный взрыв которой переводит делящееся вещество из подкритического состояния в надкритическое. Однако выяснилось, что при этом дейтерий не успевает достаточно нагреться и сжаться, так что термоядерная реакция практически. не идет. Приступив к работе над бомбой, Сахаров уже через два месяца нашел чрезвычайно остроумный способ разрешения проблемы — он предложил окружить дейтерий в описанной конструкции оболочкой из обычного природ-: ного урана-238, который должен был замедлить разлет и, главное, существенно повысить концентрацию ядер дейтерия. В самом деле, при взрыве атомной бомбы этот уран превращался в тяжелый ионизированный газ с большим количеством свободных электронов, которые не позволяли ядрам дейтерия разлетаться. Концентрация дейтерия повышалась более чем в десять раз, что способствовало началу синтеза. Кроме того, ядра урановой оболочки под дей-і ствием быстрых нейтронов начинали делиться, в результате чего мощность взрыва существенно возрастала. Идея Сахарова оказалась очень плодотворной и сразу направила работу советских физиков в нужное русло, В дальнейшем он внес еще несколько, важных усовершенствований в конструкцию бомбы. Вообще его вклад в создание бомбы оказался настолько велик, что его стали, называть «отцом термоядерной бомбы». (Впрочем, сам Сахаров никогда с этим! не соглашался.) Почти одновременно с началом работ по термоядерному оружию, с лета 1950 г., Сахаров вместе с Таммом стал думать об осуществлении управляемой термоядерной реакции, то есть об использовании термоядерной энергии в мирных целях. В этой перспективной области ему также принадлежит несколько основополагающих открытий. Так, в 1950 г. он выдвинул идею магнитной термоизоляции высокотемпературной плазмы. В отличие от разрушительного термоядерного взрыва, при котором вся энергия освобождается за считанные мгновения, управляемая реакция должна протекать медленно, синтезирующееся вещество (дейтерий) берется при этом в очень небольших количествах (доли грамма). Технические условия, необходимые для протекания реакции, очень сложны. Чтобы осуществить термоядерное «горение» дейтерия при интенсивной замене выгоревшего горючего свежим, необходимо, вопервых, каким-то образом нагреть его до температуры в несколько десятков миллионов градусов, а, во-вторых, удержать ядра водорода от их соприкосновения со стенками реактора, потому что никакое вещество не способно вынести такой чудовищной температуры.
Сахаров был первым, кто предложил решить две эти проблемы с помощью мощного магнитного поля и разработал конструкцию магнитного реактора, выполненного в виде соленоида, свернутого в тор, то есть имеющего вид «бублика», заполненного дейтерием. Дейтерий в этом реакторе должен был разогреваться мощными зарядами тока, текущего по обмотке. Этот же ток одновременно создавал внутри «бублика» магнитное поле, препятствующее соприкосновению ядер водорода со стенками тора. Конечно, это была первая, еще несовершенная схема, далеко не учитывавшая всей сложности проблемы.
Однако важно заметить, что все дальнейшее развитие термоядерных реакторов пошло по пути, указанному Сахаровым.
В 1950 г. Сахарова перевели на работу в закрытый Всесоюзный научноисследовательский институт экспериментальной физики. «В течение следующих 18 лет, — писал Сахаров позже, — я находился в круговороте особого мира военных конструкторов и изобретателей специальных институтов, комитетов и ученых советов, опытных заводов и полигонов». Самый плодотворный период его деятельности в ВНИИЭФе пал на 50-е гг. Тогда Сахаров предложил несколько оригинальных способов, с помощью которых можно было бы начать термоядерную реакцию, не прибегая к атомному взрыву. Один из них заключался в использовании сверхсильного магнитного поля. Создание таких полей тоже представляет сложную техническую задачу, но в 1952 г.
Сахаров придумал оригинальную установку, в которой сверхсильное магнитное поле получалось за счет сжатия магнитного потока сходящейся взрывной волной.
В июле 1953 г. Сахаров защитил докторскую диссертацию В августе того же года на Семипалатинском полигоне была взорвана первая в мире водородная бомба. Особая роль Сахарова в этом важном успехе была оценена по заслугам: в декабре ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда.
Вскоре он был избран сразу действительным членом Академии наук, минуя ступень члена-корреспондента, и получил Сталинскую премию в 500 тысяч рублей — совершенно фантастическую по тем временам сумму. Поток материальных благ, пролившийся на него в это время (в виде квартиры, персональной машины, академической дачи, премий и пр.), не иссякал и последующие годы. В 1956 г. после успешного испытания модифицированной водородной бомбы, сброшенной с самолета, Сахаров получил вторую звезду Героя Социалистического труда и крупную Ленинскую премию. (Третью звезду Героя Социалистического Труда ему дали в 1962 г. после испытания на Новой Земле сверхмощной водородной бомбы.) Работая на «объекте», Сахаров не оставлял и теоретической физики. В 1967 г. он выпустил несколько глубоких статей, посвященных фундаментальным проблемам космологии. В одной из них содержался оригинальный подход к проблеме гравитации, которая трактовалась Сахаровым как метрическая упругость пространства. (По определению Эйнштейна, гравитация есть искривление пространства, вызванное присутствием материи (то есть реальных частиц и полей). Сахаров полагал такое определение частным случаем и считал гравитацию свойством самого пространства, которое таким образом как бы «сопротивляется» своему «изгибанию», подобно тому, как обычная упругость тел возникает в результате изменения энергии межмолекулярных связей при деформации.) Другая фундаментальная работа Сахарова была посвящена происхождению барионной (барионы — собирательное название протонов и нейтронов) асимметрии Вселенной. (Здесь Сахаров попытался разрешить одну из важнейших проблем современной космологии — объяснить процессы, происходившие во время так называемого Большого Взрыва, послужившего отправной точкой и началом существования Вселенной. Одна из проблем этой теории — взаимоотношение вещества и антивещества. Суть ее в том, что в момент рождения Вселенной количество частиц и античастиц должно было быть одинаковым, в связи с чем уже в первые мгновения они должны были аннигилировать (взаимно уничтожиться). Однако этого не произошло. Пытаясь объяснить этот феномен, Сахаров построил свою теорию, объясняющую, почему в начальные мгновения Большого Взрыва вещества было значительно больше, чем антивещества (в чем как раз и состоит асимметрия). Однако для этого ему пришлось предположить нестабильность протона. Для конца 60-х гг. это было очень смелое утверждение, поэтому теория Сахарова поначалу не получила признания. Но позже, когда нестабильность протона была доказана экспериментально, теория барионной асимметрии Сахарова приобрела большую известность.) В 60-х гг. научные интересы отступают у Сахарова на второй план. Это было связано с тем, что в 1953–1968 гг. его общественно-политические взгляды претерпели сложную эволюцию. После XX съезда, осудившего культ личности Сталина, он стал все более и более задумываться о проблемах мира и человечества, в особенности о проблемах ядерной войны и ее последствий. По словам Сахарова, участие в разработке термоядерного оружия и его испытаниях «сопровождалось все более острым осознанием порожденных этим моральных проблем». Начиная с 1957 г. он все настойчивее выступает против проведения ядерных испытаний, которые вели к быстрому радиоактивному заражению Земли. Эти усилия не остались тщетны. Позже он очень гордился тем, что сыграл в 1962 г. существенную роль при подготовке международного соглашения о запрещении ядерных испытаний в трех средах. К этому времени уже несколько лет между державами, владевшими ядерным оружием, шли переговоры о запрещении его испытаний. Но все упиралось в трудности контроля за подземными взрывами. Однако радиоактивное заражение возникает лишь при взрывах в атмосфере, космосе и океане. В 1962 г. Сахаров убедил министра атомной промышленности СССР ограничить соглашение об испытаниях этими тремя средами. В 1963 г. был заключен Московский договор, в котором эта идея была реализована.
