Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Тонкий человек .

Худой человек
Кожаные бомбы для тонких человечков.jpg
Испытательные корпуса плутониевой пушки "Тонкий человек"
ТипЯдерное оружие
Место происхожденияСоединенные Штаты
История производства
ДизайнерЛос-Аламосская лаборатория
Характеристики
Длина17 футов (5,2 м)
Диаметр38 дюймов (97 см)
ЗаполнениеПлутоний

« Тонкий человек » - это кодовое название предлагаемой плутониевой ядерной бомбы пушечного типа с использованием плутония-239, которую США разрабатывали во время Манхэттенского проекта . Они прервали его разработку, когда обнаружили, что скорость спонтанного деления плутония, полученного в их ядерном реакторе, слишком высока для использования в конструкции пушечного типа из-за высокой концентрации изотопа плутония-240 .

Ранние решения [ править ]

В 1942 году, до того как армия взяла на себя атомные исследования во время войны, Роберт Оппенгеймер провел конференции в Чикаго в июне и в Беркли, штат Калифорния , в июле, на которых различные инженеры и физики обсуждали вопросы конструкции ядерной бомбы. Была выбрана конструкция пушечного типа, в которой две подкритические массы сближались бы путем выстрела «пулей» в «цель». [1] Идея ядерного оружия имплозивного типа была предложена Ричардом Толменом, но не получила большого внимания. [2]

Оппенгеймер, рассматривая свои варианты в начале 1943 года, отдавал приоритет оружию пушечного типа [2], но в качестве преграды против угрозы предварительного взрыва он создал группу E-5 в лаборатории Лос-Аламоса под руководством Сета Недермейера для расследования. взрыв. Бомбы имплозионного типа оказались значительно более эффективными с точки зрения взрывной мощности на единицу массы делящегося материала в бомбе, потому что сжатые делящиеся материалы реагируют быстрее и, следовательно, более полно. Было решено, что плутониевая пушка получит основную часть исследовательских усилий, поскольку это был проект с наименьшей степенью неопределенности. Предполагалось, что из него легче будет приспособить урановую бомбу пушечного типа. [3]

Конструкции пушечного и имплозивного типа получили кодовые названия «Тонкий человек» и « Толстяк » соответственно. Эти кодовые имена были придуманы Робертом Сербером , бывшим учеником Оппенгеймера, работавшим над Манхэттенским проектом. Он выбрал их на основе их дизайнерских форм; «Тонкий человек» будет очень длинным устройством, а название произошло от детективного романа Дэшилла Хэммета «Тонкий человек» и серии одноименных фильмов . Бомба «Толстяка» была круглой и толстой и была названа в честь персонажа Сиднея Гринстрита из « Мальтийского сокола» . " Маленький мальчик " будет последним и будет назван только для контраста с "Бомба Тонкого Человека. [4]Кодовые названия Лос-Аламоса «Тонкий человек» и «Толстяк» были приняты военно-воздушными силами США . Была придумана легенда о том, что Silverplate собирался модифицировать автомобиль Pullman для использования президентом Франклином Рузвельтом (Тонкий человек) и премьер-министром Соединенного Королевства Уинстоном Черчиллем (Толстяк) во время секретного тура по Соединенным Штатам. [5] [6]

Развитие [ править ]

Испытательные корпуса плутониевых пушек "Тонкий человек" на армейском аэродроме Вендовер в рамках проекта "Альберта" в рамках проекта "Манхэттен" . За ними виднеются гильзы « Толстяка ».

Оппенгеймер собрал команду в лаборатории Лос-Аламоса для работы над конструкцией плутониевой пушки, в которую вошли старший инженер Эдвин Макмиллан и старшие физики Чарльз Кричфилд и Джозеф Хиршфельдер . Кричфилд работал с башмаками , которые, как полагал Оппенгеймер, потребуются Тонкому Человеку для достижения высоких дульных скоростей, необходимых для критического узла . Хиршфельдер занимался внутренней баллистикой . Оппенгеймер сам руководил разработкой до июня 1943 года, когда прибыл капитан ВМС Уильям Стерлинг Парсонс, который взял на себя управление артиллерийским и инженерным отделом и стал непосредственным руководителем проекта «Тонкий человек».[7]

Эти четверо создали и испытали все элементы конструкции «Тонкого человека» в период с апреля 1943 года по август 1944 года. Парсонс, который разработал неконтактный взрыватель для ВМФ, руководил подразделением и поддерживал связь с другими агентствами. В качестве главы группы по снарядам, мишеням и источникам E-6 Критчфилд рассчитал критические массы и ввел систему живых испытаний с масштабными моделями с использованием 20-мм пушки и 3-дюймовых орудий . На изготовление полноразмерных трубок Thin Man ушли месяцы, но их было легко и легко достать. [8] Провести испытания с плутонием не удалось, так как он еще не был доступен. Действительно, реальные физические характеристики металла в то время были не более чем обоснованными предположениями. [9]

Хиршфельдер возглавлял группу внутренней баллистики E-8. Его группа выполнила математические расчеты, но он также должен был выбрать подходящий порох , воспламенитель и капсюль . Его группа провела натурные испытания со своим отбором. [10] Определение физического размера бомбы оказалось важным, когда дело дошло до выбора подходящего самолета для ее перевозки. [9] Группа E-8 оценила начальную скорость орудия примерно в 3000 футов в секунду (910 м / с), что близко к максимальному уровню, достижимому в 1944 году, [11] и подсчитала, что давление в стволе будет повышаться. до 75 000 фунтов на квадратный дюйм (520 000 кПа). [9]

Хотя конструкторы оружия считали, что достаточно просто собрать критическую массу, Сербер предположил, что конструкция также должна включать в себя инициатор . Полоний-210 - бериллий инициатор был выбран потому , что полоний - 210 имеет 140-дневный период полураспада , что позволило ему быть складированы, и он может быть получен из природных руд из Порт - Хоуп, Онтарио . Оппенгеймер попросил, чтобы он также производился в графитовом реакторе X-10 в Ок-Ридже, штат Теннесси, или, когда они стали доступны, в реакторах на площадке в Хэнфорде . [12]

Технические характеристики [ править ]

Конструкция «Тонкого человека» была ранней конструкцией ядерного оружия, предложенной до того, как плутоний был успешно выведен в ядерном реакторе путем облучения урана-238 . Предполагалось, что плутоний, как и уран-235 , можно собрать в критическую массу с помощью пушечного метода, который включал в себя выстреливание одного подкритического элемента в другой. Чтобы избежать преждевременного взрыва или « шипения », плутониевую «пулю» необходимо разогнать до скорости не менее 3000 футов в секунду (910 м / с) - иначе реакция деления начнется до того, как сборка будет завершена. преждевременно разорвать устройство. [11]

Тонкий Человек был 17 футов (5,2 м) в длину, с хвостом и носом в ширину 38 дюймов (97 см) и средней частью 23 дюйма (58 см). Длина была необходима для того, чтобы плутониевая «пуля» могла достичь адекватной скорости перед достижением «цели». Вес окончательной модели оружия составлял около 8000 фунтов (3600 кг). [13] В инвентаре USAAF не было самолетов, которые могли бы нести Тонкого Человека без модификации, и в 1943 году доктор Норман Рэмси предложил британский Avro Lancaster как единственный самолет, который мог нести Тонкого Человека внутри из-за его 33-футовой высоты. -длинный бомбоотсек. [14] Однако американский Boeing B-29 Superfortressмог быть модифицирован, чтобы нести его, удалив часть переборки под основным лонжероном крыла и некоторые кислородные баллоны, расположенные между двумя его бомбовыми отсеками. [15] Эта модификация была выполнена на 58-м серийном экземпляре Boeing Wichita, серийный номер AAF 42-6529. [16]

Хотя Рэмси предложил «Ланкастер», генерал ВВС США, Генри Х. «Хэп» Арнольд отклонил это предложение, указав американский тип, в частности B-29. Перед тем, как начать испытания макетов бомб Thin Man и Fat Man, Лесли Гроувз из Манхэттенского проекта предложил использовать Lancaster для испытаний, поскольку B-29, хотя и производился, все еще оставался в дефиците. [17] И снова Арнольд отклонил это предложение, поскольку он много вложил в разработку B-29. [18]

Проблемы с дизайном [ править ]

Аэродинамика [ править ]

Большая длина бомбы «Тонкий человек» привела к аэродинамической нестабильности. Подмасштабные модели бомбы были сброшены с Grumman TBF Avenger на испытательном полигоне ВМС США в Далгрене, штат Вирджиния, начиная с августа 1943 года. [19] Бомбы вращались вбок после падения и разбивались при падении на землю. [20]

В марте 1944 года было произведено 24 сброса, прежде чем испытания были прекращены, чтобы можно было улучшить Тонкого Человека. Бомбы не взорвались немедленно, что расстроило калибровочные испытания. В том, что оказалось последним испытательным полетом серии 16 марта, Thin Man был преждевременно выпущен, когда B-29 все еще находился на пути к испытательному полигону, и упал на двери бомбового отсека, серьезно повредив испытательный самолет. [13] Модифицированные механизмы буксирного крюка планера, используемые для подвешивания бомбы в бомбоотсеке, вызвали сбои во всех четырех случаях из-за большого веса бомб. Они были заменены британскими одноточечными приспособлениями Type G и выпусками Type F, которые использовались на Lancaster для перевозки 12000-фунтовой (5400 кг) бомбы Tallboy.. [21]

Преддетонация [ править ]

Возможность создания плутониевой бомбы была поставлена ​​под сомнение в 1942 году. 14 ноября Джеймс Конант услышал от Уоллеса Акерса , директора проекта British Tube Alloys , что Джеймс Чедвик «пришел к выводу, что плутоний не может быть практическим расщепляющимся материалом для оружия из-за примеси ". [22] Конант проконсультировался с Эрнестом Лоуренсом и Артуром Комптоном , которые признали, что их ученые в Беркли и Чикаго соответственно знали об этой проблеме, но не могли предложить готового решения. Конант проинформировал директора Манхэттенского проекта бригадного генерала Лесли Р. Гровса-младшего., которые, в свою очередь, собрали специальный комитет, состоящий из Лоуренса, Комптона, Оппенгеймера и Макмиллана для изучения вопроса. Комитет пришел к выводу, что любые проблемы можно решить, потребовав более высокой чистоты. [23]

В апреле 1944 года эксперименты Эмилио Г. Сегре и его группы P-5 в Лос-Аламосе над плутонием, полученным в новом реакторе в Ок-Ридже и Хэнфорде, показали, что он содержит примеси в виде изотопа плутония-240 . У него гораздо более высокая скорость спонтанного деления, чем у плутония-239 . Материал, произведенный на циклотроне, на котором проводились первоначальные измерения, имел гораздо более низкие следы плутония-240. Его включение в плутоний реакторного происхождения оказалось неизбежным. Это означало, что скорость самопроизвольного деления плутония в реакторе была настолько высока, что весьма вероятно, что он взорвется заранее.и разорвется на части во время начального образования критической массы. [24] Расстояние, необходимое для ускорения плутония до скоростей, при которых преддетонация будет менее вероятной, потребует слишком длинного ствола орудия для любого существующего или планируемого бомбардировщика. Таким образом, единственный способ использовать плутоний в работающей бомбе - это взрыв - гораздо более сложная инженерная задача. [25]

На совещании, состоявшемся 17 июля 1944 года, была достигнута договоренность о невозможности создания бомбы пушечного типа, использующей плутоний. Вся работа в области пушечного типа в Манхэттенском проекте была направлена ​​на разработку урановой пушки Little Boy, и почти все исследования на Лаборатория Лос-Аламоса была переориентирована на проблемы взрыва бомбы Толстяка. [25] [26]

Заметки [ править ]

  1. ^ Hoddeson et al. 1993 , с. 42–44.
  2. ^ a b Hoddeson et al. 1993 , стр. 55.
  3. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 87.
  4. ^ Serber & Crease 1998 , стр. 104.
  5. Перейти ↑ Bowen 1959 , p. 96.
  6. Перейти ↑ Rhodes 1986 , p. 481.
  7. ^ Hoddeson et al. 1993 , с. 83–84.
  8. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 83–84, 111–112.
  9. ^ a b c Hoddeson et al. 1993. С. 126–128.
  10. ^ Hoddeson et al. 1993. С. 112–114.
  11. ^ а б Хансен 1995 , стр. 106.
  12. ^ Hoddeson et al. 1993. С. 119–123.
  13. ^ a b Кэмпбелл 2005 , стр. 76–77.
  14. Перейти ↑ Rhodes 1986 , p. 478.
  15. Перейти ↑ Hansen, 1995 , pp. 107, 119.
  16. ↑ Миссия Невероятная, Грант Ньюман, Ежемесячный журнал Airplane, август 2020, стр. 52
  17. Перейти ↑ Rhodes 1986 , p. 479-480.
  18. ^ Greatest бомбардировщик Lancaster Второй мировой войны, Лео McKinstry, Джон Мюррей, 2009, p.495
  19. ^ Кэмпбелл 2005 , стр. 42.
  20. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 380.
  21. Перейти ↑ Campbell 2005 , pp. 8–10.
  22. Перейти ↑ Nichols 1987 , p. 64.
  23. Перейти ↑ Nichols 1987 , pp. 64–65.
  24. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 228.
  25. ^ a b Hoddeson et al. 1993 , с. 240–244.
  26. Перейти ↑ Nichols 1987 , pp. 138–139.

Ссылки [ править ]

  • Боуэн, Ли (1959). Vol. I, проект Silverplate 1943–1946 (PDF) . История участия ВВС в программе по атомной энергии, 1943–1953 гг. Вашингтон, округ Колумбия: ВВС США, историческое бюро по связям с авиационным университетом. Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2014 года . Проверено 28 июля 2013 года .
  • Кэмпбелл, Ричард Х. (2005). Бомбардировщики Silverplate: история и реестр Enola Gay и других B-29, сконфигурированных для перевозки атомных бомб . Джефферсон, Северная Каролина: McFarland & Company. ISBN 0-7864-2139-8. OCLC  58554961 .
  • Хансен, Чак (1995). Том V: История ядерного оружия США . Мечи Армагеддона: Разработка ядерного оружия США с 1945 года. Саннивейл, Калифорния: Публикации Чукели. ISBN 978-0-9791915-0-3. OCLC  231585284 .
  • Ходдесон, Лилиан ; Хенриксен, Пол В .; Мид, Роджер А .; Вестфол, Кэтрин Л. (1993). Критическая сборка: техническая история Лос-Аламоса в годы Оппенгеймера, 1943–1945 . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-44132-3. OCLC  26764320 .
  • Николс, Кеннет Д. (1987). Дорога к Троице . Нью-Йорк: Уильям Морроу и компания. ISBN 0-688-06910-X. OCLC  15223648 .
  • Родс, Ричард (1986). Создание атомной бомбы . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 0-671-44133-7. OCLC  13793436 .
  • Сербер, Роберт ; Crease, Роберт П. (1998). Мир и война: Воспоминания о жизни на рубеже науки . Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета. ISBN 978-0-231-10546-0. OCLC  37631186 .