Ядерный арсенал США: «Минитмен», заряд W47 и провал MIRV
W59 — боеприпас высокого класса мощности
W59 — термоядерное ЯЗУ (ядерное зарядное устройство, физпакет) с расчётным энерговыделением 800 кт (3,2 ПДж). С 1962 по 1969 год этим зарядом оснащали ограниченное число ракет — три эскадрильи, около 150 единиц, что и определило тираж зарядов. Речь идёт о МБР Minuteman первой модификации, LGM-30A (Minuteman IA). Этот же заряд планировали сделать основной БЧ (боевой частью) баллистической ракеты «воздух — земля» GAM-87 Skybolt (носитель — B-52), однако проект отменили. На базе американской конструкции в Великобритании, по ряду источников, создали заряд WE.177, и он применялся как авиабомба свободного падения в ВВС и морской авиации страны вплоть до середины 1990-х годов.
Разработку первой в мире твёрдотопливной малогабаритной (стартовый вес 29 тонн) межконтинентальной баллистической ракеты «Минитмен-1» санкционировали в феврале 1958 года. Уже к марту завершились исследования по возможной боеголовке для новой ракеты, а в апреле для дальнейшей работы одобрили концепцию заряда от Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (ЛЛНЛ), будущего XW-56 (само обозначение присвоят позднее, в ноябре 1959 года). Программа потребовала значительных усилий и сопровождалась проблемами с финансированием.
Промежуточные детали проекта и сроки до сих пор засекречены. Известно лишь, что в декабре 1960 года или даже раньше ВВС решили подстраховаться: утвердили вторую программу, боеголовку высокого класса мощности (свыше 1 Мт) для «Минитмена». Начало производства назначили на июль 1962 года, а полномасштабный выпуск — на декабрь 1962 года. Работы поручили более опытному конкуренту ЛЛНЛ, лаборатории ЛАНЛ. В марте 1961 года этой боеголовке присвоили обозначение XW-59.
В январе 1961 года объединённой рабочей группе по боевым блокам (ББ) Mark 5, уже занятой стыковкой ЯЗУ XW-56 с этим блоком, поручили проделать то же самое и с зарядом XW-59: к началу 1961 года военные ещё не определились с выбором заряда для приоритетной для них ракеты «Минитмен». В мае 1961 года сформировали вторую, отдельную группу по боевым блокам нового типа Mark 11. Блоки Mark 11 планировали ввести в строй в январе 1963 года, а затем заменить ими на ракетах все блоки Mark 5.
В мае 1961 года компания Avco и национальная лаборатория Sandia объединили усилия по адаптации заряда к новому боевому блоку. Боеголовка должна была подходить и к системе БРВЗ Skybolt, а все электрические компоненты, кроме внешних инициаторов, уже выпускались серийно. Безопасность обеспечивали сразу три решения: в боеголовке отсутствовал собственный источник питания, применялись электростатические разрядники, а для детонации требовалось получить два пусковых сигнала в правильном порядке.
Лётные испытания боевых блоков провели в конце 1961 года, а конструкцию боеголовки Mark 59 Mod 0 представили в декабре 1961 года. Срок ввода «Минитмена» в эксплуатацию пришлось перенести из-за серии аварий: все 10 первых пусков (июль — сентябрь 1962 года) оказались неудачными. Тем не менее график производства боеголовки не сдвинулся, и первый заряд сдали по плану, в июне 1962 года. В итоговом отчёте по Mark 59 Mod 0 отмечалось, что боеголовка соответствовала всем проектным требованиям, за исключением нескольких засекреченных пунктов. Всего с июня 1962 по июль 1963 года выпустили 150 зарядов W59. К июню 1969 года все они были сняты с вооружения.
W56 — трёхступенчатое устройство
W56 (первоначально называвшееся Mark 56) — термоядерное трёхступенчатое устройство, выпускавшееся с 1963 года и стоявшее на вооружении до 1993 года на межконтинентальных баллистических ракетах Minuteman IB и Minuteman II. Расчётное энерговыделение составляло 1,2 Мт в тротиловом эквиваленте (5,0 ПДж), а продемонстрированное отношение мощности к весу — 4,96 кт на килограмм веса ЯЗУ (20,8 ПДж/т). Это очень близко к расчётному показателю удельной мощности 5,1 кт/кг (21 ПДж/т).
Самым высоким удельным энерговыделением среди трёхступенчатых зарядов (где первая ступень — деление с подсветом синтезом, вторая — синтез с делением урановой оболочки, третья — деление этой оболочки быстрыми нейтронами) вооружённых сил США обладала авиабомба B41, дававшая 25 Мт в тротиловом эквиваленте (100 ПДж). Однако B41 на полную мощность так и не испытали. W56, напротив, подтвердил расчётные характеристики натурным подрывом в ходе теста Bluestone.
Производство W56 первой модели (Mod 1) началось в марте 1963 года. Выпуск следующей и последней модификации Mod 4 шёл с мая 1967 по май 1969 года. Всего изготовили около 1000 боеголовок всех модификаций (Mod 1–4); на последнюю, Mod 4, пришлось 455 единиц. С вооружения их сняли в 1991–1993 годах, а последний блок W56/Mk11 демонтировали в июне 2006 года. Сообщается, что во время демонтажа в 2005 году одна из боеголовок едва не взорвалась: в её взрывных линзах находилось высокоэффективное, но чувствительное взрывчатое вещество на полимерной связке, и при разборке на него оказали небезопасное ударное давление.
Программа W56 началась с ТТЗ (тактико-технического задания) Министерства обороны США на разработку двух новых боеголовок для системы вооружения WS-133A. В американской печати того времени сообщалось, что ВВС изучают для WS-133A проекты новых твёрдотопливных малогабаритных МБР: «Мюрок», «Миджетмен» (это наименование четверть века спустя присвоят другому проекту МБР) и «Майтимен». О «Мюроке» известно, например, что он должен был иметь на 24 % меньший стартовый вес и на 37 % меньшую длину, чем «Минитмен». На конкурсе победил «Минитмен» компании Boeing.
В исследовании, опубликованном в марте 1958 года, изначально предлагалось создать два типа ЯЗУ для боеголовок «Минитмена»: 330-фунтовое (150 кг) и 550-фунтовое (250 кг). Они должны были иметь максимально возможную мощность при заданном весе и поступить на вооружение в середине 1962 года. Группа по технико-экономическому обоснованию собралась 5 мая 1958 года. Получив задание завершить работу в кратчайшие сроки, уже через день она пришла к выводу: требование по облегчённой боеголовке можно выполнить за счёт модификации ЯЗУ W50 от оперативно-тактической БР MGM-31A «Першинг», а тяжёлую боеголовку — разработать на основе W47 от БРПЛ «Поларис А-1». Однако в 1958 году эти выводы остались без последствий из-за нехватки финансирования программы.
В марте 1959 года вышло второе технико-экономическое обоснование. В нём говорилось, что вес заряда W47 можно ещё уменьшить, хотя он и так был на грани возможного для своего класса мощности. Поскольку США приостановили ядерные испытания, требовалось сосредоточиться на конструкции, не нуждающейся в проверке подрывом, то есть построенной на уже отработанной схеме. Позже в том же месяце Центр специальных вооружений ВВС ускорил программу «Минитмен» и запросил у Sandia новую дату ввода БЧ в строй. В Sandia ответили, что главное препятствие — необходимость провести шесть лётных испытаний боеголовок примерно за год до начала производства. Если бы W47 использовали без изменений, испытания завершились бы к декабрю 1959 года, но при глубокой модификации они растянулись бы минимум на год.
В августе 1960 года Объединённый комитет начальников штабов утвердил требования к боеголовке: максимальный диаметр ЯЗУ — не более 20 дюймов (510 мм), длина — 60 дюймов (1500 мм), вес — 600 фунтов (270 кг), при максимально возможной мощности в этих габаритах. Разработку боевого блока и блока автоматики поручили компании Avco Manufacturing.
Американская двухступенчатая твердотопливная баллистическая ракета UGM-27 Polaris A-1
W47 — шедевр, который подвело исполнение
На устройстве W47 нужно остановиться особо. Этот шедевр научно-технической и инженерной мысли конца 1950-х и сегодня остаётся непревзойдённой конструкцией, но лишь теоретически, ведь подвело техническое исполнение.
Осенью 1956 года на совещании в Минобороны, где присутствовали все проектанты, Фрэнк Э. Босуэлл, руководитель испытательной станции морских боеприпасов, поднял вопрос о твёрдотопливных баллистических ракетах для подводных лодок: стартовый вес — не более 30 000 фунтов, дальность — от 1000 до 1500 миль. Тут же он обратился к разработчикам ядерных боеприпасов:
«Вы сможете создать за пять лет компактное устройство весом 1000 фунтов и мощностью 1 мегатонна?»
Представители Лос-Аламоса сразу отказались. Эдвард Теллер в мемуарах (Memoirs, 2001) пишет:
«Я встал и сказал: мы в Ливерморе можем сделать его за пять лет, и оно даст 1 мегатонну. Когда я вернулся в Ливермор и рассказал своим ребятам о работе, которая им предстоит, у них волосы встали дыбом. Они мне ответили: „Что вы наделали, мы не сможем создать такое устройство за такой короткий срок“».
За ракету взялись фирмы Lockheed (ныне Lockheed Martin) и Aerojet. Программа получила название «Поларис», и уже 24 сентября 1958 года состоялся первый (аварийный) пуск ракеты «Поларис А-1X» с наземной ПУ. Следующие четыре также были аварийными, и только 20 апреля 1959 года очередной старт прошёл успешно. В это время флот переделывал один из своих проектов, многоцелевую атомную подводную лодку (ПЛАТ) «Скорпион» (SSN-589), в первую в мире ПЛАРБ, атомную ракетную лодку «Джордж Вашингтон» (SSBN-598). Её надводное водоизмещение составляло 6019 тонн, подводное — 6880 тонн. Для этого в центральную часть лодки, за ограждением выдвижных устройств (рубкой), встроили 40-метровую секцию с 16 вертикальными пусковыми шахтами. Круговое вероятное отклонение ракеты при стрельбе на максимальную дальность 2200 километров составляло 1800 метров. Ракету оснащали отделяющейся в полёте моноблочной головной частью Mk-1 с термоядерным зарядом W47.
В конце концов Теллеру и его команде удалось создать революционное для своего времени ЯЗУ W47. Оно было очень компактным (460 мм в диаметре и 1200 мм в длину) и весило 330 кг (в корпусе боеголовки Mk-1/Y1) или 332 кг (Mk-1/Y2). Модификация Y1 формально имела мощность 600 кт (2,5 ПДж), причём «формально» потому, что на испытаниях, как будет показано ниже, заряд недотягивал до расчёта; Y2 теоретически была вдвое мощнее — 1,2 Мт (5,0 ПДж). Боевой блок W47/Mk-1 в снаряжённом виде весил 1000 фунтов (454 кг). Эти очень высокие даже по современным меркам показатели обеспечила трёхступенчатая конструкция. Согласно недавно рассекреченным британским документам, W47 содержало:
- плутониевый сердечник массой 2,5 кг (5,5 фунта), Pu-239 с содержанием 95 % (первичный модуль SCUA 5/5);
- урановый рукав третьей ступени массой 60 кг (130 фунтов), U-238;
- 36 кг (79 фунтов) дейтерида лития во вторичном модуле;
- 4 грамма (0,14 унции) трития — нейтронный генератор.
Вообще непонятно, зачем было открывать две новые и довольно затратные программы, W59/Mk5 и W56/Mk5 для «Минитмена», когда под рукой имелся приличный заряд того же высокого класса мощности (1,2 Мт) и сопоставимой массы боевого блока (до 1000 фунтов, ≈450 кг). На первый взгляд, его нужно было лишь довести до ума, и одно это обошлось бы дешевле, чем две новые грандиозные по расходам программы по идентичной теме. Адаптировать W47 под боевые блоки «Минитмена», что Mk5, что более поздний Mk11, — работа как раз для Sandia, причём работа копеечная. В СССР именно так и поступали: универсализация — закон плановой экономики. Видимо, американцам неведома русская пословица «Лучшее — враг хорошего» или другая, «От добра добра не ищут». Правда, как покажет дальнейшая история, масштаб дефектов W47 в тот момент ещё не был ясен, и «довести до ума» оказалось далеко не копеечной задачей.
Дело в том, что у W47 были серьёзные проблемы с надёжностью. В 1966 году 75 % запасов из 300 единиц наиболее мощной модификации Y2 считались неисправными и не могли быть использованы. Любопытно заглянуть в историю тестовых испытаний устройства XW47: там больше объективной и точной информации о реальной мощности этого ЯЗУ, чем в любом справочнике по БРПЛ «Поларис». Из шести взрывов 1958 года первые четыре — это испытания первичных модулей (плутониевых запалов); все они выдали мощность, близкую к расчётной, от 0,3 кт (небустированный) до 20 кт. Два последних испытания ЯЗУ провели на полную мощность: первое, «Аспен» (14 июня 1958 года), дало 319 кт, а второе, «Редвуд» (27 июня 1958 года), — 412 кт. В итоге всей этой возни с революционным и инновационным зарядом Эдвард Теллер не выполнил своего обещания по надёжности: как показала эксплуатация, устройство получилось ненадёжным и с большим недобором мощности.
Возвращение к W56: от XW-56 к Mod 4
В сентябре 1960 года уточнили требования к ядерной боеголовке для «Минитмена». Она должна была иметь взрыватель для наземного и воздушного подрыва, требовать минимального обслуживания и обходиться без ТО до трёх лет. Кроме того, боеголовку лишали первичного источника нейтронов (генератора) и оснащали датчиком условий полёта (environmental sensing device), разрешающим взведение только в штатной обстановке; его размещали внутри так, чтобы свести к минимуму вероятность несанкционированного (саботажного) ядерного взрыва. Разработку изначально поручили ЛЛНЛ, и в ноябре 1959 года программе присвоили наименования XW-56 и XW-56-X1.
ЯЗУ XW-56 создавали на основе W47, но в Sandia полагали, что неядерные компоненты выйдут легче, а общий вес устройства составит около 670 фунтов (300 кг). Поскольку новых материалов не требовалось, а все компоненты применялись в других проектах, производство планировали начать уже в середине 1962 года. Параллельно разрабатывали боеголовку XW-56-X1/Mk5A, усовершенствованную версию XW-56/Mk5. Однако к августу 1960 года в ЛЛНЛ решили рассматривать XW-56-X1/Mk5A как совершенно новое оружие, в котором учтены все возможные улучшения. Изначально его планировали ставить на «Минитмен», но если бы ракеты ввели в строй до запланированного на июль 1963 года пополнения запасов, вместо него использовали бы XW-56.
К тому же августу 1960 года стало ясно, что сроки производства «Минитмена» срываются и промежуточная боеголовка XW-56/Mk5 не так уж необходима. Возник вопрос: не замедляет ли одновременная разработка двух типов создание XW-56-X1/Mk5A и не ставит ли его под сомнение? В ЛЛНЛ считали, что неплохо иметь менее совершенную, но испытанную XW-56/Mk5 наряду с более совершенной, но не прошедшей полный цикл испытаний XW-56-X1/Mk5A. Командование ВВС, напротив, не видело преимуществ в сочетании испытанных и непроверенных боеголовок и потребовало выпускать только XW-56-X1/Mk5A. В декабре Управление военного применения отменило программу XW-56. В сентябре 1960 года ЯЗУ XW-56-X1, по всей видимости, получило первичный модуль новой конструкции от Лос-Аламосской национальной лаборатории, а 13 октября 1960 года боеголовку одобрили для «Минитмена».
ЯЗУ XW-56-X1, теперь именуемое Mark 56 Mod 1, наметили на апрель 1963 года. Серию лётных испытаний боеголовки Mark 11 вели с июля 1962 года, выпуск планировали на май 1963 года. В июне 1961 года запросили новую дату, февраль 1963 года, вместе с ускорением производства на ранних этапах, но после обсуждения трудностей запрос отклонили. В январе 1962 года добавили новое требование: внешнее инициирующее устройство и полностью цифровой блок автоматики. Так появилась боеголовка XW-56-X2. Решили, что прежний XW-56-X1 лишается названия Mark 56 Mod 1; теперь серийное обозначение Mod 1 закрепляется за новой версией, XW-56-X2. НИОКР по этому ЯЗУ завершились к маю 1962 года, производство началось в марте 1963 года.
ЯЗУ в сборе имело диаметр 17,4 дюйма (440 мм), длину 47,3 дюйма (1200 мм) и весило 600 фунтов (270 кг). Зарядное устройство и блок автоматики устанавливались в корпус ББ Mark 11. В декабре 1962 года отметили, что предпринимаются усилия по защите боеголовки от ударной волны, например при срабатывании ядерных БЧ противоракет. Способ крепления к платформе полезной нагрузки решили изменить: вместо одного плоского стального фланца между боеголовкой и ячейкой платформы установили дюралюминиевую сотовую панель-переходник, равномерно поглощавшую ударную нагрузку. Эта промежуточная конструкция, XW-56-X3/Mk5A, получила серийное обозначение W56 Mod 2/Mk11. Она не была взаимозаменяема с ББ W56 Mod 1/Mk5, и её выпуск планировали начать в апреле 1964 года.
Конструкция W56 Mod 2/Mk11, за небольшими исключениями, повторяла W56 Mod 1/Mk11. Изменения коснулись инерциальных акселерометров, не выдерживавших ударных нагрузок (их заменили новыми), и нейтронного генератора усовершенствованной конструкции. В результате столь длительных и тщательных доработок новый боевой блок получил наименование Mark 11A. Общий вес ЯЗУ с корпусом и блоком автоматики (без КСП ПРО — комплекса средств преодоления ПРО) составил 831 фунт (377 кг). ББ имел диаметр основания конуса 32 дюйма (810 мм) и длину (высоту конуса) 80,5 дюйма (2040 мм). Однако суммарный забрасываемый вес W56/Mk11 в сравнении со старой W56/Mark 5 (ранним проектным вариантом блока, о котором шла речь выше) всё равно вырос, причём значительно, с 370 до 590 кг, из-за десяти ловушек-имитаторов Tracor Mk11 в составе ГЧ, имитировавших ЭПР, инфракрасный след и скорость истинной боеголовки. Производство W56/Mk11 наладили в августе 1964 года.
В мае 1966 года лаборатория Sandia и ЛЛНЛ начали программу повышения стойкости W56/Mk11 к жёсткому (высокоэнергетическому) рентгеновскому излучению. Точный перечень изменений до сих пор засекречен, но одним из них стал передний (носовой) защитный экран. Модифицированное ЯЗУ получило обозначение XW-56-X4 и серийное наименование W56 Mod 3. Существующие заряды Mod 2 довели до уровня Mod 3, первые поставки прошли в феврале 1967 года.
Разработка последнего образца, W56 Mod 4, началась в марте 1967 года и преследовала ту же цель — дальнейшую защиту от рентгеновских лучей. Производство началось в мае 1967 года. Прочие подробности о Mod 4 не разглашаются; в печать просочились лишь сведения о повышении мощности именно у этой модификации до 2 Мт (тогда как ранние модификации, на которых основаны приведённые выше расчёты, давали 1,2 Мт), а также о том, что само ЯЗУ немного потяжелело, до 680 фунтов (310 кг).
Продолжение следует
Информация