Ядерное оружие должно быть запрещено! Да здравствует термоядерное оружие 4-го поколения малой мощности!
Предупреждаю сразу. Материал , если серьезно вникать в тематику, очень тяжел для восприятия. Если кратко – в ближайшее время возможно (теоретически?) будут созданы термоядерные боеприпасы мощностью 100-500 тонн в тротиловом эквиваленте на не стандартных физических принципах. Без радиационного заражения. В формате артиллерийского снаряда или ракеты РЗСО калибром 203-280мм и ценой 150-200 тысяч долларов за выстрел.
Итак, цитирую оригинал:
Не так давно несколько ничем не связанных событий принудили написать несколько мыслей о ядерном оружии четвёртого поколения. Прошло несколько месяцев, и события зашевелились. Однако сначала кратко о предмете.
Ядерное оружие создавалось в результате научных и технических прорывов. Первое поколение было результатом научного прорыва к цепной реакции деления урана: сначала управляемой в реакторе, потом неуправляемой в оружии. Второе поколение было прорывом к реакции неуправляемого синтеза: сначала к повышению эффективности и надёжности заряда деления дейтерий-тритиевым синтезом (первое испытание в 1951), потом к термоядерным зарядам большой мощности (первое испытание в 1952). Третье поколение было скромным прорывом к управлению эффектами ядерных реакций, но развитие получилось минимальным: были созданы и приняты на вооружение нейтронные заряды (испытания заряда W66 шли в конце шестидесятых). Четвёртое поколение должно было стать масштабным прорывом к ядерному оружию мечты (или кошмара, смотря кто первый начал): сверхмалая мощность в диапазоне между мощными химическими (до ~1т) и существующими ядерными (от ~100т) зарядами, ничтожное или околонулевое радиоактивное заражение, незначительный электромагнитный импульс, снижение затрат на оружейный комплекс и повышение научно-технического отрыва от уже догоняющих "shithole countries"(c) до недосягаемого. Четвёртое поколение принципиально позволяет вести войну почти как обычно, но достигая тактических и стратегических эффектов как в ядерной. Однако полёт научно-технической мысли был грубо прерван распадом СССР, и масштабными сокращениями в штатах всего что стало не так нужно после окончания военного противостояния с СССР.
Как всегда, вопреки желаниям и надеждам, что-то пошло не так, и даже получилось как всегда. У ряда "shithole countries" появилось ядерное оружие второго поколения, и средства доставки его куда угодно. Лидеры научно-технических прорывов прошлого оказались в ненормальной ситуации качественного паритета летальности с "shithole countries"(с). Совсем неважно сколько тысяч совершенных зарядов и ракет у вас под кнопкой на столе, если будущее вашей страны, и всё что вы цените, зависит от одной или нескольких не самых лучших ракет с не самыми лучшими ядерными зарядами под кнопками странных человечков — это качественный паритет летальности, и так жить совершенно нельзя. И вот эта проблема принципиально решается ядерным оружием четвёртого поколения, которое очень элегантно не запрещено никакими ограничительными договорами, и в некоторых вариантах даже не требует запретных материалов, вроде высокообогащённого урана.
В начале работ по этой теме было множество подходов, большая часть которых оказались нереалистичными или неинтересными. Наиболее практичным и одновременно привлекательным во всех аспектах подходом стало использование антипротонов для катализа реакции деления, причём наилучшим материалом для деления антипротонами оказался уран-238, который сам не делится. Много подробностей об этом было в ответах на коменты в прошлой теме. Цепочка зависимостей для четвёртого поколения получается такой:
1. оружейный комплекс должен создать производство 1е18 антипротонов в сутки;
2. для производства антипротонов оптимален метод рождения пар в лазерном луче петаваттного класса;
3. пороговая интенсивность лазерного луча для создания пар протон-антипротон составляет порядка 1e23 Вт·см-2.
С такими лазерами случилась большая задержка, примерно на одно поколение физиков, но проблема уже решена.
Внезапно петаваттные лазеры возникают.. практически у всех.
1. Европа строит комплекс Extreme Light Infrastructure, в составе которого будут модули мощностью 10 петаватт, интенсивностью луча 1е23~1е24 Вт·см-2, и возможностью объединения таких модулей в один лазер мощностью 200 петаватт, что позволяет предположить увеличение интенсивности до 1е25.
2. Россия достраивает аналогичный лазерный комплекс XCELS (Exawatt Center for Extreme Light Studies), с модулями мощностью по 10 петаватт, возможностью увеличения до 15 петаватт, и объединения таких модулей в один лазер мощностью 180 петаватт, с интенсивностью луча порядка 1е25 Вт·см-2. Также предусмотрено дальнейшее увеличение мощности до уровня 2.2 экзаватт, с интенсивностью луча порядка 1е26 Вт·см-2. В списке задач лазерного комплекса на седьмом месте указано:
Изучение пространственно-временой структуры вакуума излучением с интенсивностью более 1е25 Вт·см-2, […] производство материи и антиматерии с помощью излучения.
3. Китай немного отстаёт с созданием лазерных установой такого уровня, но уже работает установка номинальной мощностью 10 петаватт (пока реально лишь половина) и есть проект установки на 100 петаватт на основе таких модулей.
4. Штаты подозрительно молчали, давно имея технологию создания петаваттных лазеров, и при этом помогая европейскому проекту в самых важных частях проекта, однако это было до того как там случился Трамп. И вот, учёные ливерморской национальной лаборатории (LLNL) при поддержке DoEпредлагают усовершенствовать NIF, увеличив мощность лазерного комплекса до… 200 петаватт, а интенсивность до ~1е26 Вт·см-2.
Для большой науки достаточно одного Большого Адронного Коллайдера на всех, или множества самых разнообразных исследовательских плазменных установок для работ по термоядерному синтезу, но похоже каждая ядерная держава (кроме "shithole countries"(с)), независимо от заявленных целей большой и светлой науки, хочет построить для себя и у себя свой собственный лазерный комплекс с удивительно одинаковыми параметрами: мощность ~200 петаватт, и интенсивность от ~1е25 Вт·см-2. Это позволяет сделать вывод что реальная мотивация создания такого количества похожих комплексов со сравнимыми характеристиками гораздо ближе к незаявленным суверенным задачам, чем к заявленным научным.
И вот снова новость от команды Трампа: штатам нужны маломощные ядерные заряды. Такие заряды, чтобы можно было бахнуть, но чтобы ничего за это не было — полностью отрицаемо, очень чисто и значительно меньше порога эскалации. Самые лучшие маломощные ядерные заряды сегодня не позволяют бахнуть отрицаемо и очень чисто — всё будет обнаружено моментально, столь же моментально окажется в интернетах, и обиженная сторона нажмёт на свою красную кнопку. Кроме того, даже протащить такое оружие через законодательные препятствия очень трудно — в штатах это пытались делать не раз, и неудачно. Если же заряд вообще не вписывается в определение "ядерного" — в конструкции не используются материалы, считающиеся "ядерными оружейными" — шансы на успех значительно выше. Работы по четвёртому поколению в штатах велись давно, в РФ велись ещё относительно недавно, что в целом позволяет предположить что они на каком-то уровне велись и в штатах, и в РФ, и возможно у других ядерных держав, которые сейчас внезапно озаботились созданием ключевого компонента оружейного комплекса для четвёртого поколения — вот таких специфических лазерных установок.
Врядли что-то из этого попадёт в новости. Иногда оно попадает, но авторы быстро получают по рукам или сразу по голове.
Air Force pursuing antimatter weapons / Program was touted publicly, then came official gag order
Keay Davidson, Chronicle Science Writer ~ October 4, 2004
[…]
Following an initial inquiry from The Chronicle this summer, the Air Force forbade its employees from publicly discussing the antimatter research program. Still, details on the program appear in numerous Air Force documents distributed over the Internet prior to the ban.
These include an outline of a March 2004 speech by an Air Force official who, in effect, spilled the beans about the Air Force's high hopes for antimatter weapons. On March 24, Kenneth Edwards, director of the "revolutionary munitions" team at the Munitions Directorate at Eglin Air Force Base in Florida was keynote speaker at the NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) conference in Arlington, Va.
Известно что одной из перспективных концепций НАСА в области космических двигателей является импульсный ядерный ракетный двигатель с антипротонным катализом реакции. Однако появление приглашённого военного из управления по "революционным боеприпасам" показывает связь между закрытыми военными и открытыми космическими работами. У них много общих задач, например длительное хранение антипротонов и управление их потоком в конструкциях. Однако с тех пор даже НАСА поудаляла упоминающие об этом материалы со своих серверов, но кое-что интересное в тёмных углах интернета до сих пор осталось.
1999 :: Гарольд Герриш (НАСА/Маршалл) и другие считают что улучшения аппаратуры для замедления и хранения антипротонов могут уменьшить затраты до 5 килобаксов за микрограмм. Новый инжектор в Фермилаб (Чикаго) позволит увеличить производство десятикратно, с 1.5 до 15 нанограмм в год.
2003 :: Полная работающая модель двигательной установки требует испытаний в летательном аппарате с целью определения совпадения теоретических и экспериментальных значений мощности и энергии. Испытательный полигон и постоянный исследовательский комплекс также нужны. Также нужно обеспечить больше финансирования для исследований по двигательным установкам с антипротонами. Например, когда работы в Пенсильванском университете нормально финансировались, им удалось уменьшить стоимость производства антипротонов с 60 мегабаксов до 5 килобаксов за микрограмм.
Можно подвести итоги.
1. Работы по четвёртому поколению никогда полностью не прекращались ни в штатах, ни в РФ, и в других ядерных державах тоже про них не забывали. Ключевая технология для четвёртого поколения неотличима от научных исследований или технологических разработок для космоса, потому все такие работы можно считать военными.
2. Некогда мощное сдерживающее действие законодателей в штатах, не позволившее развернуть работы по маломощному ядерному оружию на основе существующего, препятствием больше не является — одновременное желание Трампа иметь применимое оружие, и демонстрация успехов корейской ядерной программы, достаточны для преодоления таких препятствий.
3. Одновременное и быстрое создание лазерных комплексов с одновременно рекордными и почти одинаковыми характеристиками, превышающими пороговый уровень для синтеза антипротонов, можно считать достаточным признаком работ по созданию четвёртого поколения. Эти комплексы либо уже работают, либо начнут работу в этом году, с быстрым выходом на целевые уровни мощности и интенсивности.
4. Некогда астрономическая стоимость и недостаточные количества доступных антипротонов больше не являются принципиальным препятствием. Кроме производства антипротонов, остальные технологии (ловушки и подобное) для четвёртого поколения уже созданы в ходе научных исследований.
5. Все препятствия для создания четвёртого поколения можно считать преодолёнными; потребности военных в таком оружии осознаны властью и самими военными; развитие международных отношений и предпочтение решения международных проблем быстро смещающся в сторону методов несения добра, тепла и света.
6. Принципиальная асимметрия и разрыв между обладателями технологий четвёртого поколения, и их врагами и конкурентами, исключает опасения и сдерживающие факторы времён холодной войны: масштабное радиоактивное заражение территорий и катастрофическое изменение климата невозможны, если война ведётся маломощным оружием четвёртого поколения. При этом стратегические ядерные силы с оружием второго поколения остаются надёжным сдерживающим фактором для всех развитых ядерных держав: они могут быть уверены в ненападении других развитых ядерных держав, и одновременно нести добро, тепло и свет в третьи страны, таким образом решая все накопившиеся в международных отношениях проблемы и сложности, и не создавая себе новых.
7. При всей ожидаемой чистоте и аккуратности оружия четвёртого поколения, как и в старые добрые времена, каждый сколько-нибудь честный человек должен всегда помнить: не смотри на вспышку.
P.S.
При правильной имплозиии уран-238 от антипротонов делится с выходом до 20 (!) нейтронов на ядро. При меньшем качестве имплозии — порядка 16. Для антипротонов нужна плотность мишени: имплозия и максимально плотное ядро оптимальны для уменьшения нужного для запуска реакции количества антипротонов. Функция урана в таком заряде — поджечь D-T смесь. Если всё сделано правильно, и антипротонов достаточно, весь уран в ходе реакции делится либо антипротонами, либо термоядерными нейтронами. Это принципиально позволяет уменьшить его количество до грамм и меньше.
Без тяжёлых ядер нужно на несколько порядков больше антипротонов — это может стать "пятым поколением", но четвёртое уже оформилось, и будет "практически чистым", но не "абсолютно чистым". Антипротонов сейчас производится очень мало, а плотность их хранения в ловушках является ограничивающим фактором.
