Россия запускает гигантский лазер для испытаний своего ядерного оружия

Энди Экстанс

В закрытом городе Сарове, примерно в 350 километрах к востоку от Москвы, ученые заняты работой над проектом, который поможет сохранить работоспособность российского ядерного оружия в долгосрочной перспективе. Внутри огромного объекта высотой в 10 этажей, занимающего площадь в два футбольных поля, строят то, что официально известно как УФЛ-2М — или, как его окрестили российские СМИ, «Царь-лазер». Если он будет завершен, это будет самый мощный лазер в мире.

Высокоэнергетические лазеры могут концентрировать энергию на группах атомов, повышая температуру и давление для запуска ядерных реакций. Ученые могут использовать их для моделирования того, что происходит при взрыве ядерной боеголовки. Создавая взрывы в небольших образцах материала — либо исследовательских образцах, либо небольших количествах существующего ядерного оружия — ученые могут затем рассчитать, как может работать полноценная бомба. Со старой боеголовкой они могут проверить, работает ли она по назначению. Лазерные эксперименты позволяют проводить испытания, не выпуская ядерную бомбу. «Русские инвестируют значительные средства в свое ядерное оружие», — говорит Джеффри Льюис, исследователь ядерного нераспространения в Институте международных исследований Миддлбери в Калифорнии.

До сих пор Россия была единственной среди наиболее авторитетных ядерных держав, не имеющей высокоэнергетического лазера. В Соединенных Штатах есть Национальная установка зажигания (NIF), которая в настоящее время является самой мощной лазерной системой в мире. Его 192 отдельных луча в совокупности дают 1,8 мегаджоуля энергии. С одной стороны, мегаджоуль — это не такая уж большая сумма: он эквивалентен 240 калориям еды, как и легкая еда. Но концентрация этой энергии на крошечной области может создать очень высокие температуры и давления. Тем временем во Франции есть свой лазер «Мегаджоуль», 80 лучей которого в настоящее время излучают 350 килоджоулей, хотя к 2026 году она планирует иметь 176 лучей, дающих 1,3 мегаджоуля. Британский лазер «Орион» производит 5 килоджоулей энергии; Китайский лазер SG-III, 180 килоджоулей.

В случае завершения Царь Лазер превзойдет их всех. Как и NIF, он будет иметь 192 луча, но с более высокой совокупной мощностью — 2,8 мегаджоулей. Однако на данный момент запущена только первая очередь. На заседании Российской академии наук в декабре 2022 года официальный представитель сообщил, что в нынешнем состоянии лазер имеет 64 луча. Их общая мощность составляет 128 килоджоулей, что составляет 6 процентов от запланированной конечной мощности. Следующим шагом будет их тестирование, сказал чиновник.

Когда дело доходит до создания лазеров, вызывающих ядерные реакции, «чем больше, тем лучше», — говорит Стефано Ацени, физик из Римского университета, Италия. Более крупные предприятия могут производить более высокую энергию, а это означает, что материалы могут подвергаться более высоким температурам или давлениям или могут быть протестированы большие объемы материалов. Расширение границ экспериментов потенциально дает исследователям-ядерщикам больше полезных данных.

В экспериментах эти лазеры переводят материалы мишени в высокоэнергетическое состояние вещества, известное как плазма. В газах, твердых телах и жидкостях электроны обычно плотно прижаты к ядрам своих атомов, но в плазме они перемещаются свободно. Плазма испускает электромагнитное излучение, такое как вспышки света и рентгеновские лучи, а также частицы, такие как электроны и нейтроны. Поэтому лазерам также необходимо оборудование для обнаружения, которое может фиксировать, когда и где происходят эти события. Эти измерения затем позволяют ученым экстраполировать, как может вести себя полная боеголовка.

Лорен Гуд

Джулиан Чоккатту

Уилл Найт

До сих пор отсутствие у России такого лазера не было большим недостатком для обеспечения функционирования ее оружия. Это потому, что Россия стремится постоянно перерабатывать плутониевые «ямы» — взрывные ядра, обнаруженные во многих ядерных бомбах, названные в честь твердых сердцевин фруктов, таких как персики. Если вы можете легко заменить старые взрывные ямы на новые, у вас будет меньше необходимости использовать лазеры для проверки того, насколько они деградировали с годами. «В США мы бы тоже перерабатывали наше ядерное оружие, но у нас нет возможности производить большое количество ядерных боеголовок», — говорит Льюис. Крупнейшее производственное предприятие в США в Роки-Флэтс, штат Колорадо, закрылось в 1992 году.

Блог