МЕДАЛЬНЫЙ ЗАЧЕТ
1
США
46
37
38
121
2
Великобритания
27
23
17
67
3
Китай
26
18
26
70
4
Россия
19
18
19
56

Новый взгляд на старые взрывы

У «Газеты.Ru» оказались сканы американских снимков ядерных взрывов в космосе

Павел Котляр 08.01.2016, 18:03
__is_photorep_included7992983: 1

Восстанавливая тысячи старых кинопленок с записями ядерных испытаний, американские ученые уточняют мощность давно испытанных бомб. Некоторыми редкими кадрами физики поделились с «Газетой.Ru».

Однажды, когда Грегу Сприггсу, ныне сотруднику Ливерморской национальной лаборатории, было 11 лет, его отец, служивший на атолле Мидуэй, разбудил мальчика ночью и повел смотреть на космический ядерный взрыв. Шел 1962 год, и Грег с отцом стали свидетелями эксперимента Starfish Prime — самого мощного из проведенных космических ядерных взрывов.

Баллистическая ракета «Тор» вывела термоядерный заряд мощностью 1,4 мегатонны на высоту 400 км над атоллом Джонстон — это выше сегодняшней орбиты МКС.

«Она осветила небо, и стало светло, будто днем», — вспоминает Сприггс. Боеголовка высвободила столько энергии, что появившееся сияние продолжалось еще 15 минут: небо сначала мерцало белым, затем красным, затем пурпурным цветом. «Знал ли я тогда, что стану физиком-оружейщиком? Наверное, я бы тогда лучше рассмотрел детали», — шутит ученый.

Спустя полвека Сприггс снова смотрит на ядерные взрывы. Однако не воочию, поскольку взрывы в атмосфере запрещены Московским договором еще в 1963 году, — он смотрит их на едва сохранившихся старых кинопленках. В ходе более 200 ядерных испытаний, проведенных в атмосфере, американское правительство сделало тысячи кинозаписей, которые задокументировали ядерные взрывы с разного расстояния и под разными углами. Теперь же в Ливерморской национальной лаборатории Сприггс основал проект по восстановлению этих записей, оцифровке и получению из них важнейших сведений, не известных ранее.

Современные физики, специализирующиеся на создании новых образцов атомного оружия, находятся в необычном положении: согласно Договору о запрете ядерных испытаний в трех средах ученые потеряли возможность испытывать новые образцы вооружений. Однако возможность применения старых и новых образцов ядерного оружия исключать нельзя, и ученым необходимо предсказывать их разрушительную мощь. Выход один — новые и более совершенные компьютерные модели. Но эти модели изначально опирались на данные о реальных взрывах — тех, что устраивались до международных запретов.

Сприггс занимался компьютерными расчетами взрывов несколько лет назад, когда задумался о надежности исходных данных, лежащих в их основе. Его удивило, что некоторые параметры — например, высота облаков, возникающих после взрывов бомб одинаковой мощности, — разнятся от взрыва к взрыву. «Мы хотели выяснить, спрятана ли в этом какая-то новая физика, которую мы не учли», — рассказал физик изданию Wired. Он пришел к выводу, что оценки мощности бомб, основанные в том числе на анализе кинозаписей взрывов, часто делались «на коленке», в спешке и неаккуратно. Поэтому физик начал копать.

Целый год ученый потратил на то, чтобы опросить архивы и библиотеки и проследить судьбу 7 тыс. пленок, сделанных в Лос-Аламосской национальной лаборатории, где создавался знаменитый Манхэттенский проект. Однако в ходе поисков выяснилось:

пленки лежали в архивах так долго, что их владельцы забыли об их существовании. При этом около 2,5 тыс. пленок найти не удалось.

Состояние кинопленки с записью эксперимента Trinity — первого ядерного испытания, проведенного... Los Alamos National Laboratory
Состояние кинопленки с записью эксперимента Trinity — первого ядерного испытания, проведенного 16 июля 1945 года

«В Лос-Аламосе сказали: «Мы думаем, что у нас есть оригиналы. Никто не вспоминал про них 40 лет, но мы поищем их для вас», — рассказывает ученый. Ему, физику по образованию, пришлось в кратчайшие сроки освоить технологию обращения со старыми кинопленками. Дело в том, что современные пленки, сделанные на основе полиэстера, скорее выведут из строя проектор, чем порвутся сами. Однако старые киноленты, сделанные из ацетилцеллюлозы, требуют более бережного обращения, особенно спустя полвека.

Спустя десятилетия пленка разлагается и даже приобретает своеобразный запах за счет выделения уксусной кислоты. «Это называют уксусным синдромом», — говорит Сприггс.

В ходе этого процесса старые пленки становятся хрупкими и сморщенными, а поскольку время их жизни составляет максимум сто лет, способов остановить разложение нет. Единственный выход сохранить записи — сканирование и оцифровка.

Для этого ученые заказали в Швеции специальный сканер, который проматывает пленку, не вставляя зубцы в перфорационные отверстия. Именно такие сканеры используют голливудские киностудии для восстановления старых фильмов. Прогонять старую пленку через обычный проектор — значит, неминуемо порвать ее.

Кроме того, к восстановлению были привлечены два голливудских консультанта — Питер Куран и Джим Мойе.

Ранее Куран продюсировал фильм «Тринити и что было потом» об атмосферных ядерных испытаниях и написал книгу «Как фотографировать атомную бомбу».

За прошедшие годы команда ученых отсканировала более 3 тыс. из обнаруженных 7 тыс. пленок, и теперь пришло время их анализировать. Чтобы определить энергию взорванной бомбы, необходимо знать, как ударная волна распространяется со временем. Подставив эти данные в уравнения, ученые могут сказать, сколько ядерной энергии высвободилось при взрыве.

Однако как проследить распространение ударной волны, которая обычно движется быстрее звука?

Дело в том, что ударная волна не совпадает с движением видимого края огненного шара, а уже спустя миллисекунды после взрыва, когда температура продуктов деления падает, значительно опережает его.

Поэтому для слежения за ударной волной физики придумали запускать вверх за мгновение до взрыва на одинаковом расстоянии друг от друга специальные дымовые шашки.

Именно они оставляют странные вертикальные следы, часто видные на многочисленных записях тестовых ядерных испытаний.

Ударная волна, дойдя до этих следов, изгибает их один за одним, и по кинозаписи можно восстановить скорость ее движения. «Это очень разумно», — соглашается Сприггс.

Однако в 1950-е годы эта оценка производилась вручную. Физики проецировали запись на экран с сеткой и, двигая ее ячейки, отмечали, когда ударная волна доходила до определенных точек. Ручное измерение, выяснил Сприггс, вносило погрешность в 20%, однако в гонке вооружений это было не важно. «Производилось по одному взрыву каждые пять дней. Было снято столько пленки, что не хватало рук, чтобы детально их анализировать», — поясняет ученый.

Этот процесс ученые и решили доверить компьютерам, которые способны оценить мощность взрывов гораздо точнее. При помощи компьютерного анализа стало проще измерять радиус огненного шара в эпицентре взрыва. «Чтобы измерить его, нам не нужно смотреть на сетку и надеяться, что мы угадали. Теперь мы можем отметить точный край взрыва», — пояснил физик.

Первым шагом в сканировании пленок является их рассекречивание.

Для этого Сприггс, сидя в лаборатории, заполняет специальную форму для каждой пленки и отправляет ее в министерство обороны США. Двумя такими недавно рассекреченными пленками в Ливерморской лаборатории поделились с «Газетой.Ru».

«Это огромная бюрократия, которая шлется туда-сюда», — сетует физик. Как только пленку рассекретят, Сприггс с коллегами могут начать сканирование, на которое уйдет до двух лет. Когда последняя пленка будет отсканирована, физик намерен уволиться. «Я не хочу увольняться, пока проект не будет завершен, поскольку это волнует меня», — признался ученый. Тем более в руки ему пока так и не попались кадры со взрывом Starfish Prime, который он видел маленьким мальчиком.