Я думаю уже не для кого не секрет, что во время холодной войны — противостояния двух сверхдержав, шла гонка вооружения. Также это время развития атомной энергетики, да и применения атомных технологий в целом. С каждым годом с момента создания первой атомной бомбы, ядерное оружие всё больше усовершенствовалось. Увеличивалась мощность, заряды становились компактнее, а вместе с тем проводилось множество экспериментов и тестов с целью изучения характеристик нового оружия. Помимо обычных наземных ядерных взрывов, проводились также и подводные, подземные, атмосферные и высотные испытания. Но в этом тексте я расскажу про космические ядерные испытания, которые проводились непосредственно в космосе за пределами линии Кармана (100 км).
И в первую очередь поговорим о серии высотных космических взрывов проводившихся СССР под кодовым названием — «Операция-К» которая была проведена в интересах противоракетной обороны, под научным руководством А.Н. Щукина, в период с 27 октября 1961 по 11 ноября 1962. В ходе операции было проведено 5 ядерных взрывов из которых лишь один не космический. Основной целью операции было изучение поражающих факторов высотного ядерного взрыва и других явлений, сопровождающих его. Нет точной информации где именно проводились эти испытания, но в многих источниках указывают на полигон в районе Сары-Шаган в Казахстане. При каждом испытании ядерный заряд доставлялся на заданную высоту на борту баллистической ракеты Р-12 с отделяемой головной частью.
Также в комплекте с зарядом на орбиту выводилось измерительное оборудование упакованное в стальные контейнеры. Внутри такого контейнера устанавливались — измерители инерционной перегрузки во времени и её максимального значения, измерители импульса нагрузки, индикаторы проникающей радиации, а также измерители импульса давления, действующего на контейнер при его облучении рентгеновским излучением ядерного взрыва. После взрыва они падали на землю где их уже искали при помощи гамма радиометров, так как в результате взрыва контейнеры подвергались радиоактивному заражению. Также для измерения радиации — гамма, рентгеновского излучения, бета и нейтронного потоков запускали контрольные ракеты с измерительным оборудованием. В поздних испытаниях запускали по две контрольные ракеты и одну геофизическую ракету на базе Р-5.
К слову из космоса за взрывами наблюдали 20 радиолокационных станций, а также для измерения искусственных радиационных поясов были запущены спутники «Космос-3», «Космос-5» и «Космос-7».
Первый космический взрыв проведённый СССР — «К-1» состоялся 27 октября 1961 года. Р-12 доставила 1.2 кт (1.2 килотоны тротилового эквивалента) заряд на высоту в 150 км.
Во время взрыва на Земле не было ни звука ни ударной волны, лишь яркая вспышка. Этот тест позволил впервые получить данные о влиянии ядерного взрыва на такой высоте на радиосвязь и РЛС. Также были выработанны методы обнаружения высотных маломощных ядерных взрывов на расстояниях до нескольких тысяч километров. Самый мощный электромагнитный импульс наблюдался при испытании «К-3». Далее я сделал таблицу, что бы не писать кучу бесполезного повторяющегося текста.
Также немного воспоминаний очевидцев испытаний:
«27 октября 1961 г., находясь на аэродроме, мы стали свидетелями проведения высотного ядерного испытания. Почти над нашей головой высоко в небе произошла небольшая кратковременная вспышка, которая озарила близлежащее окружающее пространство. Ни ударной волны, ни даже каких-либо звуковых эффектов мы не ощутили».
«1 ноября 1962 г. был ясный холодный день, дул сильный северный ветер. На старте шла подготовка к вечернему пуску. Я забежал после обеда в домик, включил приёмник, убедился в его исправности по всем диапазонам. В 14 часов 10 минут вышел на воздух из домика и стал ждать условного времени. В 14 часов 15 минут при ярком солнце на северо-востоке вспыхнуло второе солнце. Это был ядерный взрыв в стратосфере — испытание ядерного оружия под шифром К-5. Вспышка длилась доли секунды. Взрыв ядерного заряда ракеты Р-12 на высоте 60 километров проводился для проверки возможности прекращения всех видов радиосвязи. По карте до места взрыва было километров 500. Вернувшись быстро к приёмнику, я убедился в эффективности ядерного эксперимента. На всех диапазонах стояла полнейшая тишина. Связь восстановилась только через час с небольшим. Пуск по Марсу состоялся в 19 часов 14 мин». (прим. В один и тот же день с испытанием «К-5» с космодрома Байконур должна была стартовать АМС «Марс-1»)
Результаты: официальных данных о последствиях и воздействии испытаний на окружающую среду конечно же нет. Во время испытаний «К-3» наблюдался самый мощный электромагнитный импульс. Детекторы в Карагандинской области зафиксировали скорость изменения индукции геомагнитного поля 1300 нТ/мин в течении 20 секунд после взрыва. (Для сравнения во время сильнейшей геомагнитной бури 1989 года в Квебеке изменение индукции геомагнитного поля составило всего 480 нТ/мин в течении 92 секунд). Воздействие ЭМИ во время взрыва вызвало сильные радиопомехи системы ПВО в радиусе 1000 км, силовой кабель зарытый на глубине в 1 метр полностью вышел из строя. Также это породило множество коротких замыканий и пожаров в электроприборах.
Далее в хронологическом порядке рассмотрим две американские операции по проведению высотных и космических взрывов — Dominic и Argus.
Операция «Argus» — серия маломощных космических ядерных взрывов проведённых в США в 1958 году над южной частью Атлантического океана. Цель этого эксперимента заключалась в исследовании возможности обезвреживания советских ядерных ракет на их пути к цели. По предположениям, группа маломощных взрывов в космическом пространстве вдоль траектории боеголовки, могли полностью вывести из строя её электронику делая невозможным дальнейшую детонацию.
Для сбора данных о грядущими испытаниями, 26 июля был запущен спутник «Explorer-4» который был рассчитан на шесть дней работы. 24 августа попытка запустить «Explorer-5» с той же задачей не увенчалась успехом.
Место проведения экспериментов располагалось в 1800 км от Кейптауна. С 27 августа по 2 сентября было проведено три запуска. Для выведения боеприпасов на заданную высоту использовали модифицированную ракету Lockheed X-17A. Ядерный заряд представлял из себя боеголовку W-25 с мощностью в 1.7 кт (Данная боеголовка стояла на вооружении ВВС США с 1957 по 1984 года). Далее представлена таблица с данными о запусках:
Результаты: в последствии операции «Argus» был создан искусственный пояс из бета-частиц, который просуществовал несколько недель. В ходе опытов и измерений выяснилось, что предположения выдвинутые ранее были верны и ядерный взрыв на такой высоте создаёт помехи для связи. А радиационные пояса представляют опасность для людей находящихся на орбите, а также могут серьёзно повредить начинку межконтинентальной баллистической ракеты противника, как и сам взрыв. Впервые о операции публично заявили в 1959 году в журнале New York Times под заголовком — «величайший научный эксперимент из когда-либо проводившихся».
В апреле 1962 года США провели неудачную «операцию в заливе свиней» в попытке свергнуть коммунистическую власть Ф. Кастро на Кубе. По этой причине Н. Хрущёв объявил об окончании трёхлетнего моратория на испытания ядерного оружия, и уже 1 сентября СССР возобновили испытания. В ответ Д. Кеннеди санкционировал проведение операции «Dominic» которая в итоге стала крупнейшей программой ядерных испытания из когда либо проводившихся в США. В этот проект также входили две независимые операции «Fishbowl» и «Plowshare». Последняя была серией подземных взрывов, так что мы её рассматривать не будем, а подробно остановимся на операции «Fishbowl». Так как военные США опасались, что вспышка светового излучения во время взрыва может вызвать проблемы со здоровьем у жителей океанских островов, местом проведения испытаний стал небольшой остров — Джонстон находящийся в Тихом океане, в 1450 км от Гавайев. Его выбрали потому, что он находился достаточно далеко от густонаселённых районов Тихого океана.
Первой попыткой был тест под названием «Bluegill». 2 июня 1962 года ракета «Тор» — («Thor») стартовала с острова, но затем радары потеряли её из виду, и не могли мониторить её траекторию. По этому была отдана команда на самоуничтожение. Ядерного взрыва не было.
Вторая также неудачная попытка состоялась 19 июня. Кодовое название «Starfish». Спустя 59 секунд после старта, у ракеты отключились двигатели и она начала разрушатся. Также была выдана команда на самоуничтожение.
Третья попытка оказалась самой успешной. Кодовое название — «Starfish Prime». 9 июля ракета «Тhor» стартовала с острова (16.73365°N 169.52534°W), и успешно вывела термоядерную боеголовку W-49 на высоту 400 км, где на 13 минуте 41 секунде полёта, и произошла детонация (16.46842°N 169.63008°W). Мощность взрыва оценивается от 1.4 до 1.45 Мт (Мега тоны тротил. эквивалента).
Взрыв породил электромагнитный импульс гораздо мощнее чем ожидалось, настолько мощнее, что многая электроника вышла из строя и провести дальнейшие измерения было сложно. Также для измерений практически одновременно с зарядом с острова Джонстон Атолл и Кауаи было запущено 27 ракет с научным оборудованием. Этот импульс даже достиг Гавайев и вырубил около 300 уличных фонарей, вывел из строя телефонные линии, а также вызвал поломки многих электроприборов. После взрыва наблюдалось зрелищное свечение которое было видно даже с расстояния нескольких тысяч километров. Вот снимки очевидцев с Гавайев (1500 км):
Огромная территория южного Тихого океана была на некоторе время освещена северным, или если так можно выразится экваториальным сиянием. А радиосвязь пропала на несколько часов. Свечение вызванное литием и ионизацией атмосферы бета-частицами продолжалось ещё несколько дней, а в космосе на протяжении нескольких месяцев, а по некоторым данным и все 5 лет, находился искусственный радиационный пояс, который вывел из строя ряд американских спутников: Traac, Transit 4B, Injun-1, Telstar-1, Explorer 14, Explorer 15 и Relay-1. Также радиация на орбите повредила и вывела из строя британский Ariel-1 и советский Космос-5. Далее таблица с информацией о всех взрывах:
Хоть последние три испытания не были космическими, а высотными, я не могу не показать вам доступные фотографии:
Какие же можно сделать выводы: при любом космическом взрыве не возникает ударной волны, но световое излучение представляет огромную опасность для людей и животных. В зависимости от высоты и мощности взрыва возникает электромагнитный импульс из-за которого радиосвязь и любые виды радиолокации не работаю в течении нескольких часов. Также ЭМИ может вызывать сбои в работе электроприборов и проводки. Сейчас подробно о природе ЭМИ: в момент взрыва испускается интенсивное рентгеновское и гамма излучение. Это излучение ионизирует молекулы воздуха выбивая из них электроны, которые вместе с положительно заряженными атомами двигаются создавая сильное электрическое поле. А как мы помним со школьных уроков физики электрическое поле порождает магнитное. Такие магнитные «очаги» могут просуществовать довольно долго за счёт ионизации альфа и бета-излучением коротко живущих продуктов деления. Магнитные поля препятствуют правильному отражению радиоволн от ионосферы, и вызывают сильные токи в проводке, что приводит к короткому замыканию. Интенсивное излучение гарантированно выведет вражескую боеголовку из строя. Они также представляют опасность для любых спутников и астронавтов.