Jak mała może być bomba atomowa?

Bomba zrzucona na Hiroszimę miała długość 3 metrów i ważyła ponad 4 tony. Czy nie dałoby się skonstruować broni jądrowej w nieco poręczniejszym formacie?

Krótko: Już niedługo po zakończeniu wojny przystąpiono do miniaturyzacji arsenałów jądrowych, co doprowadziło do produkcji taktycznych głowic i pocisków nuklearnych o masie zaledwie kilkudziesięciu kilogramów. Istniała nawet klasa ładunków “walizkowych” i “plecakowych” – jakimi dysponowała sowiecka KGB.

Wielką energię utożsamiamy na ogół z wielkimi rozmiarami. Skojarzenie to jest nieprzypadkowe i ma swoje uzasadnienie. Najbardziej znane z podręczników historii bomby atomowe – Gadżet zdetonowany w ramach testu Trinity, Little Boy i Fat Man spuszczone na Japonię, czy sowiecki RDS-1 – ważyły po parę ton i mierzyły trzy lub cztery metry długości. Stanowiły oręż równie śmiercionośny co nieporęczny, którego wykorzystanie na polu bitwy wiązało się z niemałym wyzwaniem logistycznym. Nic dziwnego, że tak Amerykanie jak i Sowieci stawiali na równoległy rozwój posiadanych arsenałów w dwóch rozbieżnych kierunkach. Z jednej strony prężące muskuły mocarstwa testowały kolejne ładunki o coraz większej, monstrualnej sile rażenia; z drugiej zaś pracowały nad znacznie słabszymi, ale kompaktowymi bombkami, możliwymi do zdetonowania w niemal każdym miejscu i czasie.

Mogłoby się wydawać, że to żadne wyzwanie. Skoro chcemy ograniczyć masę i moc, to po prostu zmniejszamy ilość użytego materiału. Zamiast kilkudziesięciu kilogramów plutonu, bierzemy więc kilka gramów i konstruujemy swój wymarzony nuklearny nabój do pistoletu, bądź atomowy święty granat. Prawda?

Nieprawda. Takie rozumowanie mogłoby się sprawdzić przy okazji klasycznych ładunków wybuchowych, ale nie w przypadku ładunków nuklearnych. W tym miejscu na naszej drodze staje sama fizyka i zagadnienie masy krytycznej.

Mówiąc najkrócej, jeżeli pragniemy zainicjować reakcję łańcuchową konieczną do powstania grzyba atomowego, potrzebujemy pewnej minimalnej ilości materiału rozszczepialnego. Odwołując się do sprawdzonych wzorców, najlepiej uzbroić się w 52-kilogramową kulę uranu U-235, 40 kilogramów plutonu Pu-240 lub 10 kilogramów plutonu Pu-239. Czy istnieje jakaś sztuczka, która pozwoliłaby obejść ten warunek? W zasadzie tak[1], ale nie jest to oszczędność, która umożliwiłaby drastyczne zmniejszenie wagi. Z punktu widzenia konstruktorów bomb małogabarytowych znacznie istotniejsza pozostawała miniaturyzacja i maksymalne uproszczenie pozostałych podzespołów broni.

Sukces osiągnięto na początku lat 60. ubiegłego stulecia, gdy Amerykanie rozpoczęli masową produkcję W54. Głowica ważyła 23 kilogramy i z zewnątrz przypominała raczej zwykły pocisk artyleryjski, aniżeli potomka Little Boya. Co najważniejsze dla wojska, była to broń taktyczna i nie wymagała angażowania ociężałego bombowca. Głowicę o średnicy 40 centymetrów niosła niewielka rakieta M388 Davy Crockett miotana z prostego naziemnego działka o zasięgu 2 kilometrów. W swojej podstawowej wersji W54 eksplodowała z mocą niecałej 1/4 kilotony – sześćdziesiąt razy słabiej od wybuchu nad Hiroszimą.

Manewry z użyciem Davy Crockett i głowicy W54. Około 1:30 sam test jądrowy.

Skoro udało się z bronią taktyczną, to dlaczego nie pójść o krok dalej i nie opracować bomby jądrowej o przeznaczeniu sabotażowym? Tak właśnie pomyślano po czerwonej stronie żelaznej kurtyny. W latach 90. rosyjski polityk i były wojskowy, Aleksandr Lebied, publicznie przyznał, że KGB dysponowało setką sztuk tzw. bomb walizkowych. Jak nazwa wskazuje, były to niewielkie ładunki opakowane w rodzaj walizki, możliwe do uzbrojenia i zdetonowania przez jednego agenta. Poza tym, postsowieccy oficerowie pochwalili się “bombą plecakową” o rozmiarach… trzech puszek kawy. Jednak wielu specjalistów wątpi w istnienie aż tak mikrego ładunku jądrowego, zwłaszcza że nigdy nie podano do wiadomości żadnych szczegółów dotyczących jej specyfikacji.

Makieta sowieckiej bomby walizkowej prezentowana podczas konferencji przez kongresmena Dana Burtona.

Nie zmienia to faktu, że nawet kilkunastokilogramowa walizka robi wrażenie. I budzi niepokój[2].

[+]
Fizyka spadającego kota Dlaczego Ameryka boi się atomu? Awaria w Three Mile Island 7 intrygujących galaktyk