Little Boy — название типа атомной бомбы, использованной при бомбардировке японского города Хиросима 6 августа 1945 года во время Второй мировой войны , что сделало ее первым ядерным оружием, использованным в войне. Бомба была сброшена с Boeing B-29 Superfortress Enola Gay, пилотируемого полковником Полом У. Тиббетсом-младшим , командиром 509-й сводной группы , и капитаном Робертом А. Льюисом . Она взорвалась с энергией приблизительно 15 килотонн тротила (63 ТДж ) и имела радиус взрыва приблизительно 1,3 километра, что привело к массовой гибели людей по всему городу. Бомбардировка Хиросимы была вторым ядерным взрывом в истории после ядерного испытания Trinity .
Little Boy был разработан группой лейтенант-коммандера Фрэнсиса Бирча в лаборатории Лос-Аламоса Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны, переделка их заброшенной ядерной бомбы Thin Man . Как и Thin Man, это было оружие деления пушечного типа . Его взрывная сила была получена от ядерного деления урана -235 , тогда как Thin Man был основан на делении плутония-239 . Деление осуществлялось путем выстрела полым цилиндром («пулей») по сплошному цилиндру из того же материала («мишени») с помощью заряда нитроцеллюлозного пороха. Little Boy содержал 64 килограмма (141 фунт) высокообогащенного урана , хотя менее килограмма подверглось ядерному делению. Его компоненты были изготовлены на трех разных заводах, чтобы ни у кого не было копии полной конструкции. В отличие от имплозивной конструкции, которая требовала сложной координации кумулятивных взрывных зарядов, конструкция пушечного типа считалась практически беспроигрышной, поэтому ее не испытывали до первого применения в Хиросиме.
После войны было создано множество компонентов для дополнительных бомб Little Boy. К 1950 году было создано всего пять полных образцов оружия, и они были сняты с вооружения к ноябрю 1950 года.
Существует два основных рассказа о том, как первые атомные бомбы получили свои названия. Роберт Сербер, физик из Лос-Аламосской лаборатории и проекта «Альберта», заявил, спустя много десятилетий, что он назвал первые две конструкции атомных бомб во время Второй мировой войны на основе их форм: « Тонкий человек» и «Толстяк» . «Тонкий человек» был длинным, тонким устройством, и его название произошло от детективного романа Дэшила Хэммета и серии фильмов о «Тонком человеке» . «Толстяк» был круглым и толстым, поэтому его назвали в честь Каспера Гутмана, пухлого персонажа в романе Хэммета 1930 года «Мальтийский сокол» , которого в экранизации 1941 года сыграл Сидни Гринстрит . «Малыш» был назван другими как намек на «Тонкого человека», поскольку он был основан на его дизайне. [1] [2] Иногда его также называли проектом ядерной бомбы «Mark I», где «Mark II» относился к заброшенному «Худышу», а «Mark III» — к «Толстяку». [3]
В сентябре 1945 года другой физик из проекта «Альберта», Норман Ф. Рэмси , заявил в своей краткой «Истории проекта А», что ранние конструкции испытательных баллистических бомб (неуказанные) « представители ВВС » называли их «Худой человек» и «Толстяк» из «соображений безопасности», так что их общение по телефону звучало так, «как будто они модифицировали самолет для перевозки Рузвельта (Худого человека) и Черчилля (Толстяка)», в отличие от модификации B-29 для перевозки двух форм атомных бомб в рамках проекта «Серебряная пластина» осенью 1943 года. [4] [5]
Другое объяснение названий, взятое из засекреченной истории проекта Silverplate ВВС США 1950-х годов, подразумевает возможное примирение двух версий: что термины «Худой человек» и «Толстяк» были впервые разработаны кем-то в Лос-Аламосе или из него (т. е. Сербером), но были сознательно приняты офицерами в Silverplate, когда они принимали собственные кодовые названия для своего собственного проекта (включая «Silverplate»). Поскольку Silverplate включал модификацию B-29 для секретной цели, преднамеренное использование кодовых названий, которые соответствовали бы модификации транспортных средств для Рузвельта и Черчилля, хорошо послужило бы их нуждам. [6]
Из-за своей кажущейся простоты конструкция ядерного оружия пушечного типа была первым подходом, которого придерживались ученые, работавшие над проектированием бомбы во время Манхэттенского проекта . В 1942 году еще не было известно, какой из двух путей получения расщепляющихся материалов , которые одновременно рассматривались — уран-235 или плутоний-239 — окажется успешным, или существуют ли существенные различия между двумя видами топлива , которые повлияют на проектную работу. Координация с британскими учеными в мае 1942 года убедила американских ученых во главе с Дж. Робертом Оппенгеймером , что атомную бомбу будет несложно спроектировать и что сложность будет заключаться только в производстве топлива. Ранние расчеты летом 1942 года физиками-теоретиками, работавшими над проектом, укрепили идею о том, что обычный ствол артиллерийского орудия сможет придать достаточную скорость снаряду из расщепляющегося материала. [7]
Несколько различных конструкций оружия, включая автокаталитическую сборку, зарождающуюся версию имплозии и альтернативные конструкции пушек (например, использование взрывчатых веществ в качестве топлива или создание «двойной пушки» с двумя снарядами) рассматривались в первые годы проекта, пока строились объекты для производства расщепляющегося материала. Вера в то, что конструкция пушки станет легкой инженерной задачей, как только будет доступно топливо, привела к чувству оптимизма в Лос-Аламосе, хотя Оппенгеймер создал небольшую исследовательскую группу для изучения имплозии в качестве запасного варианта в начале 1943 года. [8] Полная программа по разработке орудий была создана к марту 1943 года с экспертизой, предоставленной Э. Л. Роузом, опытным конструктором и инженером-оружейником. Была начата работа по изучению свойств стволов, внутренней и внешней баллистики и тамперов орудийного оружия. Оппенгеймер руководил некоторыми аспектами работы, говоря Роузу, что «в настоящее время [май 1945 года] наши оценки настолько плохо обоснованы, что я думаю, что лучше мне взять на себя ответственность за их выдвижение». Вскоре он делегировал работу военно-морскому капитану Уильяму Стерлингу Парсонсу , который вместе с Эдом Макмилланом , Чарльзом Критчфилдом и Джозефом Хиршфельдером должен был отвечать за воплощение теории в практику. [9]
Опасения, что примеси в выращенном в реакторе плутонии могут сделать преддетонацию более вероятной, привели к тому, что большая часть работ по проектированию пушки была сосредоточена на плутониевой пушке. Для достижения высоких скоростей снаряда плутониевая пушка имела длину 17 футов (5,2 м) с узким диаметром (что предполагает ее кодовое название как «Худой человек»), что создавало значительные трудности в ее баллистике, сбрасываемой с самолета и помещаемой в бомбовый отсек B-29. [10]
Весной 1944 года Эмилио Г. Сегре и его группа P-5 в Лос-Аламосе получили первые образцы плутония, произведенного в ядерном реакторе, графитовом реакторе X-10 на заводе Clinton Engineer Works в Оук-Ридже, штат Теннесси . Анализируя его, они обнаружили, что присутствие изотопа плутония-240 (Pu-240) увеличивало скорость спонтанного деления плутония до неприемлемого уровня. Предыдущие анализы плутония проводились на образцах, созданных циклотронами , и не содержали такого большого количества загрязняющего изотопа. Они пришли к выводу, что если бы выращенный в реакторе плутоний использовался в конструкции типа пушки, он бы детонировал , заставив оружие самоуничтожиться до достижения условий для крупномасштабного взрыва. [11]
В результате обнаружения проблемы загрязнения Pu-240 в июле 1944 года почти все исследования в Лос-Аламосе были перенаправлены на плутониевое оружие имплозивного типа , и лаборатория была полностью реорганизована вокруг проблемы имплозии. Работа над оружием пушечного типа продолжилась в Отделе артиллерийского вооружения (O) Person's Ordnance (O) Division, для использования исключительно с высокообогащенным ураном в качестве топлива. Все проектирование, разработка и техническая работа в Лос-Аламосе были объединены под руководством группы лейтенант-коммандера Фрэнсиса Бирча . [12]
В отличие от ядерного оружия имплозивного типа на основе плутония и плутониевого оружия деления типа пушки, урановое оружие типа пушки было гораздо проще в разработке. Поскольку высокоскоростная пушка больше не требовалась, общая длина ствола пушки могла быть значительно уменьшена, и это позволило оружию без труда поместиться в бомбовый отсек B-29. Хотя это и не было оптимальным использованием расщепляющегося материала по сравнению с имплозивной конструкцией, оно рассматривалось как почти гарантированное оружие. [2]
Технические условия на проектирование были завершены в феврале 1945 года, и были заключены контракты на изготовление компонентов. Использовались три разных завода, чтобы ни у кого не было копии полной конструкции. Орудие и казенная часть были изготовлены на военно-морском оружейном заводе в Вашингтоне, округ Колумбия; корпус мишени и некоторые другие компоненты — на военно-морском артиллерийском заводе в Сентер-Лайн, штат Мичиган ; а хвостовой обтекатель и монтажные кронштейны — на Expert Tool and Die Company в Детройте, штат Мичиган . [13] Бомба, за исключением урановой боевой части, была готова в начале мая 1945 года. [14] Инженер округа Манхэттен Кеннет Николс ожидал 1 мая 1945 года, что будет иметь обогащенный уран «для одного оружия до 1 августа, а второго — где-то в декабре», предполагая, что второе оружие будет пушечного типа; рассматривалась возможность разработки имплозивной бомбы для обогащенного урана, и это увеличило бы темпы производства. [15] Снаряд из обогащенного урана был завершен 15 июня, а мишень — 24 июля. [16] Предварительные сборки мишени и бомбы (частично собранные бомбы без делящихся компонентов) покинули военно-морскую верфь Хантерс-Пойнт , Калифорния, 16 июля на борту тяжелого крейсера USS Indianapolis и прибыли 26 июля. [17] За мишенью последовали воздушные вставки 30 июля. [16]
Хотя все его компоненты были индивидуально испытаны, [16] ни одно полное испытание ядерного оружия пушечного типа не проводилось до того, как Little Boy был сброшен на Хиросиму . Единственным испытательным взрывом концепции ядерного оружия было устройство имплозивного типа, использующее плутоний в качестве расщепляющегося материала, которое состоялось 16 июля 1945 года на ядерном испытании Trinity . Было несколько причин не испытывать устройство типа Little Boy. В первую очередь, была проблема доступности расщепляющегося материала. K-25 на заводе Clinton Engineer Works был спроектирован для производства около 30 килограммов обогащенного урана в месяц, а конструкция Little Boy использовала более 60 килограммов на бомбу. Таким образом, испытание оружия повлекло бы за собой значительную задержку в использовании оружия. (Для сравнения, реактор B на объекте в Хэнфорде был спроектирован для производства около 20 килограммов плутония в месяц, а каждая бомба Fat Man использовала около 6 килограммов материала.) [18] Из-за простоты конструкции пушечного типа лабораторные испытания могли установить, что ее части работали правильно сами по себе: например, фиктивные снаряды можно было выстрелить из ствола пушки, чтобы убедиться, что они правильно «посажены» на фиктивную цель. Отсутствие полномасштабного испытания в конструкции имплозивного типа значительно усложнило установление того, была ли достигнута необходимая одновременность сжатия. Хотя был по крайней мере один выдающийся ученый ( Эрнест О. Лоуренс ), который выступал за полномасштабное испытание, к весне 1945 года Little Boy считался почти гарантированным и, как ожидалось, имел более высокую мощность, чем имплозивные бомбы первого поколения. [19]
Хотя Little Boy включал в себя различные предохранительные механизмы, случайная детонация полностью собранного оружия была вполне возможна. Если бомбардировщик, несущий устройство, терпел крушение, полая «пуля» могла попасть в цилиндр «цели», возможно, взорвав бомбу только под действием силы тяжести (хотя испытания показали, что это маловероятно), но легко создав критическую массу , которая высвободила бы опасное количество радиации. [20] Крушение B-29 и последующий пожар могли бы привести в действие взрывчатку, заставив оружие детонировать. [21] При погружении в воду урановые компоненты подвергались бы эффекту замедлителя нейтронов , который не вызывал бы взрыва, но высвобождал бы радиоактивное загрязнение . По этой причине пилотам рекомендовалось падать на суше, а не в море. [20] В конечном итоге Парсонс решил не помещать взрывчатку в бомбу Little Boy до тех пор, пока B-29 не взлетит, чтобы избежать риска крушения, которое могло бы разрушить или повредить военную базу, с которой было запущено оружие. [22]
Little Boy был 120 дюймов (300 см) в длину, 28 дюймов (71 см) в диаметре и весил приблизительно 9700 фунтов (4400 кг). [23] В конструкции использовался метод пушки для взрывного соединения полой субкритической массы обогащенного урана и твердого цилиндра-мишени в сверхкритическую массу, инициируя ядерную цепную реакцию . [24] Это достигалось путем выстреливания одного куска урана в другой с помощью четырех цилиндрических шелковых мешочков с кордитовым порошком. Это было широко используемое бездымное топливо, состоящее из смеси 65 процентов нитроцеллюлозы , 30 процентов нитроглицерина , 3 процентов вазелина и 2 процентов карбамита , которое было выдавлено в трубчатые гранулы. Это давало ему большую площадь поверхности и быстрое горение, и могло достигать давления до 40 000 фунтов на квадратный дюйм (280 000 кПа). Кордит для Little Boy военного времени поставлялся из Канады; топливо для Little Boy послевоенного периода поставлялось из арсенала Пикатинни . [25] Бомба содержала 64 килограмма (141 фунт) обогащенного урана. Большая часть была обогащена до 89%, но некоторые содержали только 50% урана-235, что в среднем составляло 80%. [24] Менее килограмма урана подверглось ядерному делению , и из этой массы только 0,7 грамма (0,025 унции) было преобразовано в несколько форм энергии, в основном кинетическую энергию , а также тепло и излучение. [26]
Внутри оружия материал урана-235 был разделен на две части, следуя принципу пушки: «снаряд» и «цель». Снаряд представлял собой полый цилиндр с 60% от общей массы (38,5 кг [85 фунтов]). Он состоял из стопки из девяти урановых колец, каждое диаметром 6,25 дюйма (159 мм) с 4-дюймовым (100 мм) отверстием в центре и общей длиной 7 дюймов (180 мм), спрессованных вместе в передний конец тонкостенного снаряда длиной 16,25 дюйма (413 мм). Оставшееся пространство за этими кольцами в снаряде заполнял диск из карбида вольфрама со стальной спинкой. При воспламенении снаряд проталкивался на 42 дюйма (1100 мм) вдоль гладкоствольного ствола пушки длиной 72 дюйма (1800 мм), шириной 6,5 дюйма (170 мм). «Вставка» снаряда представляла собой 4-дюймовый цилиндр, 7 дюймов в длину с осевым отверстием 1 дюйм (25 мм). Снаряд составлял 40% от общей массы делящегося материала (25,6 кг или 56 фунтов). Вставка представляла собой стопку из шести шайбообразных урановых дисков, несколько более толстых, чем кольца снаряда, которые надевались на 1-дюймовый стержень. Затем этот стержень выдвигался вперед через вольфрамово-карбидную пробку, ударопоглощающую наковальню и упор носовой пробки, в конечном итоге выступая из передней части корпуса бомбы. Вся эта сборка мишени была закреплена на обоих концах контргайками. [27] [28]
Когда снаряд с полой передней частью достигал цели и скользил по вставке цели, собранная сверхкритическая масса урана была полностью окружена тампером и отражателем нейтронов из карбида вольфрама и стали, оба материала имели общую массу 2300 килограммов (5100 фунтов). [29] Нейтронные инициаторы внутри сборки активировались ударом снаряда по цели. [30]
Материал был разделен почти пополам, с одной стороны, группа колец из высокообогащенного урана с 40% сверхкритической массы, а с другой стороны, другая группа немного большего размера с 60% сверхкритической массы, которая была запущена в меньшую группу, с четырьмя полониево-бериллиевыми нейтронными инициаторами, чтобы взорвать сверхкритическую массу. [31] [32]
Отверстие в центре большего куска рассеивало массу и увеличивало площадь поверхности, позволяя большему количеству нейтронов деления выходить, тем самым предотвращая преждевременную цепную реакцию. [33] Но для того, чтобы этот больший, полый кусок имел минимальный контакт с тампером из карбида вольфрама , это должен быть снаряд, поскольку только задний конец снаряда контактировал с тампером до детонации. Остальная часть тампера из карбида вольфрама окружала целевой цилиндр субкритической массы (называемый конструкторами «вставкой») с воздушным пространством между ним и вставкой. Такое расположение упаковывает максимальное количество делящегося материала в конструкцию сборки пушки. [33]
В течение первых пятидесяти лет после 1945 года каждое опубликованное описание и чертеж механизма Little Boy предполагали, что небольшой твердый снаряд выстреливался в центр более крупной неподвижной цели. [34] Однако соображения критической массы диктовали, что в Little Boy более обширная полая часть будет снарядом. Полые цилиндры имеют более высокие критические массы, чем твердые куски делящегося материала, потому что любые нейтроны, встречающиеся или генерируемые материалом, с большей вероятностью будут рассеиваться в воздухе, чем продолжать цепную реакцию. Более крупный кусок также избежит эффектов отражения нейтронов от тампера из карбида вольфрама, пока он не будет полностью соединен с остальным топливом. После соединения и с его отраженными нейтронами собранное делящееся ядро будет содержать более двух критических масс урана-235. [35] В 2004 году Джон Костер-Маллен , водитель грузовика и изготовитель моделей из Иллинойса, который изучил каждую фотографию и документ по бомбе, сброшенной на Хиросиму, чтобы сделать точную модель, исправил ранее опубликованные отчеты. [31]
Система взрывателя была разработана для срабатывания на самой разрушительной высоте, которая, по расчетам, составляла 580 метров (1900 футов). Она использовала трехступенчатую систему блокировки: [36]
Предварительные сборки Little Boy были обозначены как L-1, L-2, L-3, L-4, L-5, L-6, L-7 и L-11. Из них L-1, L-2, L-5 и L-6 были израсходованы в испытательных сбросах. Первый испытательный сброс был проведен с L-1 23 июля 1945 года. Он был сброшен над морем около Тиниана, чтобы проверить радиолокационный высотомер с B-29, позже известного как Big Stink , пилотируемого полковником Полом У. Тиббетсом , командиром 509-й сводной группы . Еще два испытательных сброса над морем были проведены 24 и 25 июля с использованием подразделений L-2 и L-5, чтобы проверить все компоненты. Тиббетс был пилотом в обеих миссиях, но на этот раз использованный бомбардировщик был тем, который впоследствии стал известен как Jabit . L-6 использовался в качестве генеральной репетиции 29 июля. B-29 Next Objective , пилотируемый майором Чарльзом У. Суини , вылетел на Иводзиму , где отрабатывались экстренные процедуры по загрузке бомбы на резервный самолет. Эта репетиция была повторена 31 июля, но на этот раз L-6 был перезагружен на другой B-29, Enola Gay , пилотируемый Тиббетсом, и бомба была сброшена в ходе испытаний около Тиниана. L-11 был сборкой, использованной для бомбы, сброшенной на Хиросиму, и был полностью собран с ядерным топливом к 31 июля. [37] [38]
.jpg/1280px-Enola_Gay_(plane).jpg)
Парсонс, оружейник Enola Gay , был обеспокоен возможностью случайной детонации, если самолет разобьется при взлете, поэтому он решил не загружать четыре мешка с кордитом в казенную часть пушки, пока самолет не будет в полете. После взлета Парсонс и его помощник, второй лейтенант Моррис Р. Джеппсон , пробрались в бомбовый отсек по узкому мостику с левого борта. Джеппсон держал фонарик, пока Парсонс отсоединял провода капсюля, снимал заглушку казенной части, вставлял мешки с порохом, заменял заглушку казенной части и снова подсоединял провода. Перед тем, как подняться на высоту для подхода к цели, Джеппсон переключил три предохранительных заглушки между электрическими разъемами внутренней батареи и пусковым механизмом с зеленого на красный. Затем бомба была полностью активирована. Джеппсон следил за цепями бомбы. [39]
Бомба была сброшена примерно в 08:15 (JST) 6 августа 1945 года. После падения в течение 44,4 секунды, таймер и барометрические триггеры запустили механизм взрыва. Детонация произошла на высоте 1968 ± 50 футов (600 ± 15 м). Она была менее мощной, чем « Толстяк» , сброшенный на Нагасаки , но ущерб и число жертв в Хиросиме были намного выше, так как Хиросима находилась на равнинной местности, в то время как эпицентр Нагасаки находился в небольшой долине. Согласно данным, опубликованным в 1945 году, 66 000 человек погибли в результате непосредственного взрыва в Хиросиме, а 69 000 получили ранения различной степени тяжести. [40] Более поздние оценки говорят о том, что число погибших достигло 140 000 человек. [41] По оценкам Управления стратегических бомбардировок США , из 24 158 солдат Императорской армии Японии, находившихся в Хиросиме во время бомбардировки, 6 789 были убиты или пропали без вести в результате бомбардировки. [42]
Точное измерение взрывной мощности бомбы было проблематичным, поскольку оружие никогда не испытывалось. Президент Гарри С. Трумэн официально объявил, что мощность составила 20 килотонн тротила (84 ТДж). Это было основано на визуальной оценке Парсонса, что взрыв был сильнее, чем тот, что он видел во время ядерного испытания Trinity . Поскольку это было оценено в 18 килотонн тротила (75 ТДж), спичрайтеры округлили до 20 килотонн. Дальнейшее обсуждение было затем подавлено из-за опасения уменьшить воздействие бомбы на японцев. Данные были собраны Луисом Альваресом , Гарольдом Агню и Лоуренсом Х. Джонстоном на самолете-инструменте The Great Artiste , но в то время они не использовались для расчета мощности. [43] Более строгие оценки мощности бомбы и эквивалента обычной бомбы были сделаны, когда было получено больше данных после окончания войны. Исследование 1985 года оценило мощность бомбы примерно в 15 килотонн тротила (63 ТДж). [44]
После того, как Хиросима была выбрана в апреле 1945 года, она была избавлена от обычных бомбардировок, чтобы служить нетронутой целью, где можно было наблюдать последствия ядерной бомбы в неповрежденном городе. [45] Хотя ущерб можно было изучить позже, выход энергии непроверенной конструкции Little Boy можно было определить только в момент детонации, используя приборы, сброшенные на парашюте с самолета, летевшего в строю с тем, который сбросил бомбу. Радиопереданные данные с этих приборов указывали на выход около 15 килотонн. [44]
Сравнение этого выхода с наблюдаемым ущербом дало эмпирическое правило, называемое правилом летальной зоны 5 фунтов на квадратный дюйм (34 кПа ). Примерно все люди внутри области, где ударная волна несла такое избыточное давление или больше, погибли бы. [46] В Хиросиме эта область была 3,5 километра (2,2 мили) в диаметре. [47]
Ущерб был вызван тремя основными факторами: взрывом, пожаром и радиацией. [48]
Взрыв ядерной бомбы является результатом того, что нагретый рентгеновскими лучами воздух (огненный шар) посылает ударную волну или волну давления во всех направлениях, изначально со скоростью, превышающей скорость звука, [49] аналогично грому, создаваемому молнией. Знания о городских разрушениях от взрыва в значительной степени основаны на исследованиях «Маленького мальчика» в Хиросиме. Здания в Нагасаки получили аналогичные повреждения на схожих расстояниях, но бомба в Нагасаки взорвалась в 3,2 километрах (2,0 мили) от центра города по холмистой местности, которая была частично лишена зданий. [50]
В Хиросиме почти все в радиусе 1,6 км (1,0 мили) от точки непосредственно под взрывом было полностью разрушено, за исключением около 50 сильно укрепленных, устойчивых к землетрясениям бетонных зданий, от которых остались стоять только оболочки. Большинство из них были полностью выпотрошены, их окна, двери, створки и рамы были вырваны. [51] Периметр серьезных повреждений от взрыва примерно следовал контуру 5 фунтов на квадратный дюйм (34 кПа) на расстоянии 1,8 км (1,1 мили).
Более поздние испытательные взрывы ядерного оружия с домами и другими испытательными сооружениями поблизости подтвердили порог избыточного давления в 5 фунтов на квадратный дюйм. Обычные городские здания, испытывавшие его, были раздавлены, опрокинуты или уничтожены силой давления воздуха. На фотографии справа показаны эффекты волны давления в 5 фунтов на квадратный дюйм, созданной ядерной бомбой, на испытательном сооружении в Неваде в 1953 году. [52]
Главным последствием такого рода структурных повреждений стало создание условий для возникновения пожаров, которые одновременно начались по всему региону серьезных разрушений.
Первым эффектом взрыва был ослепительный свет, сопровождаемый лучистым теплом от огненного шара. Огненный шар Хиросимы был 370 метров (1200 футов) в диаметре, с температурой поверхности 6000 °C (10 830 °F), примерно такой же температурой, как на поверхности Солнца. [53] Около эпицентра все горючее вспыхнуло пламенем. Одна известная, анонимная жертва Хиросимы, сидевшая на каменных ступенях в 260 метрах (850 футов) от гипоцентра, оставила постоянную тень , поглотив тепло огненного шара, которое навсегда обесцветило окружающий камень. [54] Одновременно пожары начались по всей поврежденной взрывом территории из-за жара огненного шара и перевернутых печей и горнов, электрических замыканий и т. д. Через двадцать минут после взрыва эти пожары слились в огненный шторм , втягивая приземный воздух со всех сторон, чтобы подпитывать ад, который поглотил все горючее. [55]
Огненный шторм в Хиросиме был примерно 3,2 километра (2,0 мили) в диаметре, что близко соответствовало зоне серьезных разрушений от взрыва. (См. карту USSBS [56] , справа.) Поврежденные взрывом здания стали топливом для огня. Строительные пиломатериалы и мебель были разбросаны и разбросаны. Заваленные мусором дороги мешали пожарным. Сломанные газовые трубы подпитывали огонь, а сломанные водопроводные трубы сделали гидранты бесполезными. [55] В Нагасаки пожары не смогли объединиться в единый огненный шторм, и площадь, поврежденная огнем, составила всего четверть от площади Хиросимы, отчасти из-за юго-западного ветра, который отогнал пожары от города. [57]
Как показывает карта, огненный шторм в Хиросиме перепрыгнул через естественные противопожарные полосы (речные русла), а также через подготовленные противопожарные полосы. Распространение огня остановилось только тогда, когда он достиг края зоны, поврежденной взрывом, столкнувшись с меньшим количеством доступного топлива. [58] В отчете Манхэттенского проекта по Хиросиме подсчитано, что 60% немедленных смертей были вызваны огнем, но с оговоркой, что «многие люди вблизи центра взрыва получили смертельные травмы от более чем одного эффекта бомбы». [59]
Местные осадки — это пыль и пепел из кратера от бомбы, загрязненные радиоактивными продуктами деления. Они падают на землю с подветренной стороны кратера и могут создать, с одной только радиацией, летальную зону, намного большую, чем от взрыва и пожара. При воздушном взрыве продукты деления поднимаются в стратосферу , где они рассеиваются и становятся частью глобальной окружающей среды. Поскольку Little Boy был воздушным взрывом на высоте 580 метров (1900 футов) над землей, не было кратера от бомбы и локальных радиоактивных осадков. [60]
Однако, вспышка интенсивного нейтронного и гамма-излучения произошла непосредственно от деления урана. Его летальный радиус составил приблизительно 1,3 километра (0,8 мили), [61] [62] покрыв около половины площади огненного шторма. По оценкам, 30% непосредственных жертв были людьми, которые получили смертельные дозы этого прямого излучения, но умерли в огненном шторме до того, как их радиационные поражения стали бы очевидными. Более 6000 человек пережили взрыв и пожар, но умерли от радиационных поражений. [59] Среди пострадавших, выживших, 30% имели радиационные поражения , [63] от которых они выздоровели, но с пожизненным увеличением риска рака . [64] [65] На сегодняшний день не было обнаружено никаких связанных с радиацией свидетельств наследственных заболеваний среди детей выживших. [66] [67] [68]
После того, как капитуляция Японии была завершена, ученые Манхэттенского проекта немедленно начали обследовать город Хиросима, чтобы лучше понять ущерб и, в частности, пообщаться с японскими врачами о радиационных эффектах. Сотрудничество переросло в Комиссию по жертвам атомной бомбардировки в 1946 году, совместный американо-японский проект по отслеживанию радиационных поражений среди выживших. В 1975 году ее работа была заменена Фондом исследований радиационных эффектов . [69]
В 1962 году ученые в Лос-Аламосе создали макет Little Boy, известный как «Проект Ичибан», чтобы ответить на некоторые из оставшихся без ответа вопросов о точном выходе радиации бомбы, что было бы полезно для установления контрольных показателей для интерпретации связи между воздействием радиации и последующими последствиями для здоровья. Но это не смогло прояснить все вопросы. В 1982 году в Лос-Аламосе создали копию Little Boy по оригинальным чертежам и спецификациям. Затем ее испытали с обогащенным ураном, но в безопасной конфигурации, которая не вызвала бы ядерного взрыва. Для перемещения снаряда использовался гидравлический подъемник, и были проведены эксперименты по оценке нейтронной эмиссии. [70]
После окончания военных действий группа исследователей из Манхэттенского проекта, в которую входили Уильям Пенни , Роберт Сербер и Джордж Т. Рейнольдс, была отправлена в Хиросиму для оценки последствий взрыва. Оценив воздействие на объекты и сооружения, Пенни пришел к выводу, что мощность составила 12 ± 1 килотонн. [71] Более поздние расчеты, основанные на обугливании, указали на мощность от 13 до 14 килотонн. [72] В 1953 году Фредерик Рейнес рассчитал мощность как 15 килотонн тротила (63 ТДж). [43] На основании данных проекта Ичибан и данных о волне давления из The Great Artiste мощность в 1960-х годах оценивалась в 16,6 ± 0,3 килотонн. [73] Обзор, проведенный ученым в Лос-Аламосе в 1985 году, пришел к выводу, на основе существующих данных о взрыве, термических и радиологических данных, а также современных моделей воздействия оружия, что наилучшая оценка мощности составила 15 килотонн ТНТ (63 ТДж) с неопределенностью 20% (±3 кт). Для сравнения, наилучшее значение для бомбы Нагасаки было оценено как 21 килотонна ТНТ (88 ТДж) с неопределенностью 10% (±2 кт), разница в неопределенности объясняется наличием лучших данных по последней. [44]
Чтобы поместить эти числовые различия в контекст, необходимо знать, что острые эффекты ядерных взрывов, особенно взрывные и тепловые эффекты, масштабируются не линейно, а в целом как кубический корень . В частности, расстояние этих эффектов масштабируется как функция мощности, возведенной в экспоненциальную степень 1 ⁄ 3 . [74] Таким образом, диапазон повреждения избыточным давлением 5 фунтов на квадратный дюйм (34 кПа), ожидаемый от взорванного 12-килотонного оружия с высотой взрыва 1968 футов (600 м), как ожидается, составит 0,98 мили (1,58 км), тогда как 20-килотонное оружие будет иметь тот же диапазон, простирающийся до 1,12 мили (1,80 км), разница всего в 0,14 мили (0,23 км). Площадь пораженных участков для каждого из них составит 3,02 квадратных мили (7,8 км 2 ) и 3,91 квадратных мили (10,1 км 2 ) соответственно. Таким образом, практические различия в эффектах в этих диапазонах урожайности меньше, чем может показаться на первый взгляд, если предположить, что существует линейная зависимость между урожайностью и ущербом. [75]
Хотя Little Boy взорвался с энергетическим эквивалентом около 15 килотонн тротила, в 1946 году Strategic Bombing Survey подсчитал, что такой же взрыв и эффект пожара могли бы быть вызваны 2,1 килотонны обычных бомб, равномерно распределенных по той же целевой области: «220 B-29, несущие 1,2 килотонны зажигательных бомб , 400 тонн фугасных бомб и 500 тонн противопехотных осколочных бомб ». [76] Поскольку цель была распределена по двумерной плоскости, вертикальная составляющая одного сферического ядерного взрыва была в значительной степени потрачена впустую. Модель кассетной бомбы из более мелких взрывов была бы более энергетически эффективной для соответствия цели. [76]
Когда война закончилась, не ожидалось, что неэффективная конструкция Little Boy когда-либо снова понадобится, и многие планы и схемы были уничтожены. Однако к середине 1946 года реакторы Hanford Site сильно страдали от эффекта Вигнера . Столкнувшись с перспективой отсутствия плутония для новых сердечников и полония для инициаторов для уже произведенных сердечников, директор Манхэттенского проекта генерал-майор Лесли Р. Гроувс приказал подготовить несколько Little Boy в качестве временной меры, пока не будет найдено решение. Сборки Little Boy не были доступны, и не удалось найти полный набор схем Little Boy, хотя имелись чертежи различных компонентов и запасы запасных частей. [77] [78]
На базе Сандиа три офицера армии, капитаны Альберт Бетел, Ричард Мейер и Бобби Гриффин, попытались воссоздать «Малыш». Их курировал Харлоу В. Расс, эксперт по «Малыш», который служил в проекте «Альберта» на Тиниане, а теперь был руководителем группы Z-11 отдела Z Лос-Аламосской лаборатории в Сандиа. Постепенно им удалось найти нужные чертежи и детали и выяснить, как они работают вместе. В конце концов, они построили шесть сборок «Малыш». Хотя оболочки, стволы и компоненты были испытаны, обогащенный уран для бомб не поставлялся. К началу 1947 года проблема, вызванная эффектом Вигнера, была на пути к решению, и трех офицеров переназначили. [77] [78]
В 1947 году военно-морское бюро вооружений начало производить 25 «переработанных» механических узлов Little Boy для использования на ядерном авианосце Lockheed P2V Neptune (который мог запускаться с авианосцев класса Midway , но не приземляться на них ). Компоненты производились на военно-морских заводах в Покателло, штат Айдахо , и Луисвилле, штат Кентукки . К 1948 году было доступно достаточно расщепляемого материала для создания десяти снарядов и мишеней, хотя инициаторов хватало только на шесть. Однако к концу 1948 года фактически расщепляемые компоненты не были произведены, и были доступны только два внешних корпуса. [79] К концу 1950 года было построено только пять полных узлов Little Boy. Все они были сняты с вооружения к ноябрю 1950 года. [80]
Смитсоновский институт выставлял Little Boy (полностью, за исключением обогащенного урана) до 1986 года. Министерство энергетики забрало оружие из музея, чтобы удалить его внутренние компоненты, чтобы бомбу нельзя было украсть и взорвать с помощью расщепляющегося материала. Правительство вернуло опустевший корпус Смитсоновскому институту в 1993 году. Три других обезвреженных бомбы выставлены в Соединенных Штатах; еще одна находится в Имперском военном музее в Лондоне. [34]
