[Julia]

Quả bom của Andrei Sakharov

12 tháng 8 năm 1953 tại bãi thử Semipalatinsk quả bom khinh khí ( bom hydro hay còn gọi là bom H) đầu tiên trên thế giới được thử nghiệm. Đây là vụ thử vũ khí hạt nhân thứ 4 của Liên Xô. Công suất quả bom được mang mật danh “sản phẩm RDS-6” đạt được là 400 kiloton, gấp 20 lần quả bom nguyên tử đầu tiên của Mỹ và Liên xô. Sau cuộc thử nghiệm, Kurchatov với sự xúc động sâu sắc nói với tổng công trình sư mới 32 tuổi Sakharov [Сахаров] “Xin cám ơn anh, vị cứu tinh của nước Nga”.
Xã hội Nga hiện tại quan tâm đến các vấn đề “nóng bỏng” khác như như mạng Beeline hay MTS tốt hơn, nhưng hơn nửa thế kỷ trước trong nhóm các nhà vật lý hạt nhân Xô-Viết vấn đề bom khinh khí hay bom nguyên tử tốt hơn cũng nóng bỏng không kém. Bom nguyên tử mà người Mỹ làm vào năm 1945, còn chúng ta [người Nga] - năm 1949, được chế tạo trên nguyên tắc giải phóng năng lượng khổng lồ khi phân rã các hạt nhân Uranium hay Plutonium. Bom nhiệt hạch hay còn gọi là bom khinh khí hay bom H được xây dựng trên nguyên lý khác hoàn toàn: năng lượng sinh ra khi tổ hợp các hạt nhân nhẹ đồng vị của hydro, deuterium và tritium. Vật liệu trên cơ sở các nguyên tố nhẹ không có khối lượng tới hạn để có cấu tạo phức tạp như trong bom nguyên tử. Ngoài ra, phản ứng tổng hợp deuterium và tritium có năng lượng được giải phóng ra lớn gấp 4,2 lần phản ứng phân rã hạt nhân U-235 có cùng khối lượng. Tóm lại, bom H có công suất lớn hơn nhiều bom nguyên tử.
Vào những năm này, sức công phá của bom H không làm ai trong số các nhà khoa học sợ hãi. Thế giới bước vào giai đoạn chiến tranh lạnh, tại Mỹ đang sôi sục chủ nghĩa McCarthyism, còn ở Liên xô lại dấy lên phong trào dò xét đấu tố. Sự phản ứng chỉ cho phép một mình Piotr Kapissa (Петр Капица) không xuất hiện thậm chí tại buổi lễ trọng thể của viện Hàn lâm Khoa học Liên xô nhân dịp kỷ niệm 70 năm ngày sinh Stalin. Việc khai trừ Kapissa khỏi viện hàn lâm khoa học đã được bàn bạc đến nhưng chủ tịch viện Hàn lâm Liên xô lúc bấy giờ là Sergei Vavilop [Сергей Вавилов] cứu vãn tình thế bằng cách chỉ ra rằng nếu thế trước tiên cần phải khai trừ nhà văn Sholokhov [Шолохов] đã vì nhà văn này hầu như vắng mặt tất cả các buổi mít ting, hội họp.
Để chế tạo được bom nguyên tử, như đã biết, các nhà khoa học Liên xô đã được giúp đỡ rất nhiều bởi các thông tinh tình báo. Nhưng đối với bom H, tình báo Liên Xô tý nữa thì làm hỏng hết mọi việc. Các kết quả nghiên cứu lấy được từ nhà bác học nổi tiếng Klaus Fuks đã không những đưa người Mỹ mà còn các nhà vật lý Sô viết vào ngõ cụt. Nhóm nghiên cứu của Zeldovich [Зельдович] mất 6 năm để kiểm tra lại các dữ liệu bị sai. Tình báo Xô-viết cung cấp các báo cáo của Nils Bor [Нильс Бор] về “tính không khả thi của siêu bom”. Nhưng ở Liên xô lúc này đã hình thành ý tưởng riêng để chế tạo “siêu bom” mà chứng minh tính khả thi của nó cho Stalin và Beria trong hoàn cảnh khắp nơi đang gấp rút chế tạo bom nguyên tử thì không phải là đơn giản mà thậm chí phần nguy hiểm. Hoàn cảnh lúc này không được phép quên đi khi các chuyện tranh cãi vô bổ về ai có công hơn trong việc tạo ra vũ khí nguyên tử - Tình báo Sô viết hay các nhà khoa học Sô viết.
Cuộc chạy đua chế tạo bom H trở thành cuộc đối đầu trí tuệ đầu tiên trong lịch sử loài người. Để chế tạo bom nguyên tử - “mồi” của bom H, quan trọng đầu tiên cần giải quyết các bài toán kỹ thuật khó, triển khai các công việc đồ sộ tại các mỏ và xí nghiệp. Bom H đã làm xuất hiện các hướng nghiên cứu khoa học mới như vật lý plasma nhiệt độ cao, vật lý siêu năng lượng, vật lý siêu áp suất. Lần đầu tiên phải nhờ đến mô phỏng toán học. Lạc hậu so với Hoa kỳ trong lĩnh vực máy tính điện tử ( ở Hoa kỳ lúc này đã có máy tính của von Neiman), các nhà khoa học Xô-viết bù lại bằng ứng dụng các phương pháp tính mẹo trên các máy tính cơ học thô sơ. Nhóm tính toán trong chương trình bom H do viện sỹ nổi tiếng Keldush (Ке́лдыш) lãnh đạo.
Tóm lại đây là cuộc chiến trí tuệ đầu tiên trên thế giới và cuộc chiến này Liên xô đã chiến thắng. Một sơ đồ khác của bom H được Andrei Sakharov và một nhà khoa học chưa có tên tuổi của nhóm Zeldovich [Yakov Zel'dovich] đề xuất. Ngay từ năm 1949, Sakharov đã đề nghị một ý tưởng đặc biệt được gọi là “ bánh nướng có lớp – layer cake”, nơi mà thay vì sử dụng các nguyên liệu hạt nhân hiệu suất cao thì sử dụng uran- 238 rẻ tiền, vật liệu mà khi sản xuất tinh chế uran làm bom nguyên tử được coi như là rác thải. Tuy nhiên, nếu những “rác này” bị bắn phá bởi các neutron của phản tống hợp nhiệt hạch, năng lượng gấp 10 lần bị bắn phá bởi các neutron của phản ứng phân rã hạt nhân, thì uran-238 bắt đầu phân rã và giá thành mỗi Kt (kiloton) nhận được giảm đi rất nhiều. Hiện tượng nén ion hóa nhiên liệu nhiệt hạch là cơ sở của quả bom H đầu đầu tiên của Sô viết cho đến nay mang tên nhà khoa học Nga vĩ đại này và được gọi là “saharizatsia”. Nhiên liệu nhiệt hạch được Vitaly Ginzburg đề nghị là lithium deuteride. Đây là “ý tưởng thứ nhất của Sakharov”. Bản chất của “ bánh nướng có lớp – layer cake” là trong lõi lớp vật liệu phân rã được cuốn lần lượt các lớp nhiên liệu tổ hợp - lithium deuteride trong hỗn hợp với tritium.
Dự án chế tạo bom nguyên tử và bom hạt nhân được thực hiện song song. Ngay trước khi vụ thử bom nguyên tử năm 1949, Vavilov và Hariton thông tin cho Beria về “bánh nướng có lớp – layer cake”. Sau thông tư/chỉ đạo nổi tiếng của tổng thống Mỹ Truman năm 1950, tại hội nghị của ủy ban đặc biệt dưới sự lãnh đạo của Beria đã đưa ra quyết định tăng cường công tác nghiên cứu theo sơ đồ của Sakharov với công suất 1 Megaton và thời hạn chót cho thử nghiệm là năm 1954.
Mùng 1 tháng 11 năm 1952 tại đảo Enewetak (Enewetak atolle) Mỹ, “quả bom” nhiệt hạch có nickname “ Ivy Mike” có công suất hơn 10 Mt, gấp 500 làn quả bom nguyên tử ném xuống Hirosima được thử nghiệm. Nhưng “Mike” khó có thể gọi là bom vì đây là một thiết bị thử nghiệm có kích thước tương đương với một ngôi nhà 3 tầng. Tuy nhiên công suất vụ nổ cũng quá sức tượng tượng. Dòng neutron lớn đến mức phát hiện được thêm 2 nguyên tố mới là einsteinium và fermium.
Lúc này tại Liên xô tất cả mọi nguồn lực được huy động cho bom H. Cái chết của Stalin và vụ bắt Beria cũng không hề làm ảnh hưởng và chậm tiến độ công tác nghiên cứu chế tạo bom H. Cuối cùng, 12 tháng 8 năm 1953 tại bãi thử tại Sempalatinsk quả bom H đầu tiên trên thế giới được thử nghiệm thành công. Hậu quả về sinh thái thật là khủng khiếp. So sánh trên tổng các vụ nổ hạt nhân của tất cả các thời kỳ thì 82% Strontium-90 và 75% Cesium-137 thuộc về vụ nổ nhiệt hạch đầu tiên*.
Vụ thử nghiệm thành công của Mỹ (quả bom Ivy Mike) vào tháng 11 năm 1952 đã chứng tỏ có thể chế tạo được các siêu bom có công suất tới Megaton, Liên xô thực hiện dự án khác mà ý tưởng -“ý tưởng thứ 2” - được Zigburg đề xuất từ tháng 11 năm 1948 trong đó - lithium deuteride được sử dụng khi bị bắn phá bới dòng neutron tạo thành tritium và giải phóng deuterium.
Có thể nói thành công trong lĩnh vực quân sự, dự án với quả bom H đầu tiên thành công là động lực cho ngành vũ trụ Sô Viết phát triển nhanh như vũ bão. Sau những vụ thử hạt nhân, phòng thiết kế thực nghiệm (OKB) giao cho tổng công trình thư Korolev nhiệm vụ nghiên cứu phát triển tên lửa đạn đạo liên lục địa (IBM) như là một phương tiện mang đầu đạn hạt nhân đến lãnh thổ kẻ thù. Kết quả nghiên cứu của nhóm Korolev là tên lửa mang tên huyền thoại nổi tiếng thế giới “R-7” hay “Semurka”. Con cháu của gia đình R-7 ngày nay vẫn tiếp tục phục vụ có hiệu quả trong ngành vũ trụ nước Nga hiện đại. Thành tịu hạt nhân này giúp cho Liên xô đi trước Mỹ trong lĩnh vực chinh phục vũ trụ trong hơn 10 năm cho đến khi Mỹ thực hiện thành công chương trình Apollo. Đơn giản là Mỹ không quan tâm nhiều đến tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (IBM) vì lý do Mỹ đã có các tầu sân bay và lực lượng ném bom chiến lược hung hậu nhất thế giới. Kết quả là Liên xô phát triển tên lửa đạn đạo tầm xa trước. Trong 10 năm (1957-1967), Liên xô là người dẫn đầu trong các cuộc đua chinh phục vũ trụ, và có uy tín cao trong các chương trình vũ trũ có người lái. Tiềm năng khoa học kỹ thuật, tổ chức của LX đã cho phép Liên xô trong vòng 10 năm đầu giải quyết các vấn đề quan trọng như : (i) tạo ra tên lửa xuyên lục địa đầu tiên trên thế giới, (ii) phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên, (iii) đặt quốc huy đầu tiên trên mặt trăng, (iv) chụp ảnh bề mặt tối của mặt trăng đầu tiên, (v) chuyến bay đầu tiên của con người vào vũ trụ với Yuri Gagarin, (vi) chuyến bay đầu tiên của phụ nữ vào vũ trụ Valentina Tereshkova, (vii) cuộc đi bộ đầu tiên trong vũ trụ Alexei Leonov, (viii) độ bộ nhẹ nhàng trạm tự động lên mặt trang và truyền tín hiệu video ảnh của bề mặt mặt trăng về trái đất, (ix) là người đầu tiên đưa trạm tự động vào bầu khí quyển sao Kim, (x) trạm vũ trụ lắp ghép đầu tiên trên thế giới. Nước Mỹ thực sự bị rung chuyển.
Quay trở lại với nhà khoa học Sakharov. Cuối năm 1953 nhà vật lý Vitor Davudenko [Виктор Давиденко] đề nghị bố trí lõi thứ nhất ( phân rã) và lõi thứ hai (tổng hợp) trong những ngăn riêng rẽ như vậy đã lặp lại sơ đồ của Teller- Ulam. Tuy nhiên, bước tiến lớn tiếp theo được các nhà bác học Xô- Viết đứng đầu là Sakharov và Zeldovich đề nghị và phát triển vào năm 1953 đó chính là dự án 49 ( project 49) trong đó tia rơn-ghen được sử dụng cho phản ứng phân rã để nén lithium deuteride lại trước khi phản ứng tổng hợp. Đây là “ý tưởng thứ 3” của Sakharov và được thử nghiệm thành công vào tháng 11 năm 1955 với công suất bom là 1,6Mt
Ngày 6 tháng 11 năm 1955 lần đầu tiên bom H được thử nghiệm ném từ máy bay ném bom TU-16. Tại Mỹ, bom H được ném từ máy bay chỉ vào ngày 21 tháng 5 năm 1956. Tuy nhiên, quả bom đầu của Sakharov cũng là ngõ cụt, và nó không được tiếp tục nghiên cứu phát triển nữa. Trước đó ngày 1 tháng 3 năm 1954 tại đảo Bikini, Mỹ quả bom kinh khí có công suất chưa từng có – 15 Megaton đã thử nghiệm thành công. Qủa bom này được chế tạo trên cơ sở ý tưởng của Teller (Edward Teller) và Ulam (Stanislaw Ulam) về nén nhiên liệu nhiệt hạch không bằng năng lượng cơ khí và dòng neutron nhanh mà bằng tia của vụ nổ đầu được gọi là gọi là “kích hoạt” (sơ đồ Teller- Ulam).
Sau vụ thử nghiệm gây ra hậu quả chết người, Igor Tamm (Игорь Тамм) yêu cầu đồng nghiệp từ chối các ý tưởng trước đây, thậm chí cả niềm tự hào quốc gia “Bánh nướng có lớp” và tìm một con đường mới hoàn toàn: “Tất cả những gì chúng ta làm cho đến nay không ai cần. Chúng ta thất nghiệp. Tôi tin rằng sau một vài tháng chúng ta sẽ đạt được mục đích”. Và mùa xuân năm 1954 các nhà khoa học Sô viết đã đi đến ý tưởng “kích hoạt nổ”. Tác giả của ý tưởng này là Zeldovich (Yakov Zel'dovich) và Sakharov. Đây là ý tưởng thứ 3 của Sakharov. Ngày 22 tháng 11 năm 1955 máy bay TU-16 ném xuống bãi thử tại Semipalatinsk quả bom H công suất 3,6 Megaton. Trong khi thực hiện các thử nghiệm này có người bị hy sinh, bán kính phá hủy đạt 350 km. Phía trước là cuộc chạy đua vũ trang. Nhưng năm 1955 đã rõ ràng là Liên xô đạt được thế cân bằng hạt nhân với Mỹ.
Ghi chú: *Trước đây vào những năm 70 của thế kỷ trước, quan niệm bom H là vũ khí sạch, tức là so với bom nguyên tử gây ô nhiễm môi trường do chất thải phóng xạ trên nguyên lý phân rã hạt nhân, còn nguyên lý của bom H là tổng hợp hạt nhân không gây ra / ít gây raô nhiễm. Tuy nhiên thực tế không phải như vậy mà còn tùy thuộc vào dạng phản ứng của từng thiết kế. Ví dụ khi sử dụng U-238 thì công suất tăng lên gấn 5 lần nhưng lượng phóng xạ tăng lên từ 5-10 lần.
Nguồn chính: theo nguồn của anh SSX đã đưa tổng hợp thêm một số nguồn khác.
Бомба Андрея Сахарова Sergei Leskov