Podczas II Wojny Światowej wiele państw prowadziło badania nad bombami wykorzystującymi energię jądrową (Niemcy, Związek Radziecki, Stany Zjednoczone w kooperacji z innymi aliantami), jednak tylko w USA udało się doprowadzić badania do "pomyślnego" końca. W tzw. Projekcie Manhattan uczestniczyli bowiem naukowcy niemal z całego świata, także wielkie umysły uciekające z Europy przed podbojem faszystowskim. Byli wśrod nich m.in. Albert Einstein, Erwin Schrodinger, James Franck, Otto Stern, Max Born, Felix Bloch... Nie wszyscy brali bezpośredni udział w projektowaniu bomb, ale jako naukowcy to właśnie oni byli świadomi skutków użycia broni atomowej. Skutkiem tego były protesty środowiska naukowego wobec decyzji o zrzuceniu bomb na Hiroszimę i Nagasaki. Sam Einstein, z natury pacyfista, który był niejako inicjatorem powstania broni jądrowej, pogodził się z jej istnieniem jedynie z nadzieją, że przyśpieszy ona koniec wojny i uratuje tysiące ludzkich istnień. Kto wie, jak potoczyłyby się losy wojny bez użycia bomb nuklearnych, ale faktem jest, że tysiące ludzi zginęły właśnie przez ich użycie.
Projekt pierwszej "chudej" bomby - "Chłopczyka" został ukończony w lutym roku 1945, zaś sama bomba była gotowa w maju tegoż roku. Brakowało tylko materiału rozszczepialnego, którym było 64 kg silnie wzbogaconego uranu. Uran pochodził z zakładów w Oak Ridge i został ukształtowany w dwie części, jedną w postaci cylindra, a drugą w postaci cylindra wydrążonego tak, by pierwszą część można weń włożyć (a w rzeczywistości - wstrzelić). Część uranu, w której następowała detonacja, została otoczona grubą warstwą karbidu wolframu i warstwą 60 cm stali. W sumie karbid wolframu i stal tworzyły reflektor neutronowy o wadze 2300 kg. Cała bomba gotowa do zrzucenia miała masę 4031 kg, długość 320 cm i średnicę ok. 72 cm. Przewidywana siła eksplozji miała wynosić 13,4 kilotony i detonacja miała nastąpić na wysokości 580 m, co jest wysokością optymalną dla bomby pięciokilotonowej, gdyż liczono się z możliwością słabszej siły wybuchu. W rzeczywistości bomba eksplodowała na zadanej wysokości z błędem ok. 15 m, lecz jej siłę szacuje się obecnie na 12 do 18 kiloton. Wysokość ta nie jest optymalną dla takiej siły rażenia, co zmniejszyło radioaktywne skażenie Japonii. ([8])
"Grubasek" był w swej budowie niemal kopią "Gadżeta", tyle że obudowaną jak bomba i wyposażoną w urządzenia wojskowe niezbędne do zrzucenia jej na cel. Były to m.in. 4 radary umożliwiające dokładne określenie wysokości bomby i przełącznik barometryczny uniemożliwiający detonację na wysokości powyżej 215 m. Podobieństwo do "Gadgeta" oznacza w szczególności, że jako materiału rozszczepialnego bomba ta używała plutonu i miała inny sposób detonacji niż "Little Boy", jednak tę samą (a nawet większą) śmiercionośną siłę. Szacunek z roku 1987 mówi, że moc wybuchu "Fatmana" wynosiła 21 kiloton. Bomba gotowa do zrzutu miała wymiary: długość 365 cm, średnica 152 cm i wagę 4670 kg. Pluton do niej pochodził zapewne (podobnie jak w przypadku testu "Trinity") z reaktorów w Hanford. Po przetransportowaniu w częściach do bazy lotniczej na wyspie Tinian bombę należało zmontować, czego dokonano już 5 sierpnia (nie wkładając jednak rdzenia plutonowego), podczas gdy atak był wyznaczony na 11 sierpnia. Pierwotnym celem była Kokura, jednak niekorzystne prognozy pogody spowodowały przyśpieszenie ataku, a warunki atmosferyczne nad Kokurą podczas misji (mgła) i japońska obrona p-lot zmusiły do obrania celu drugorzędnego, którym była Wojskowa Fabryka Mitsubishi na obrzeżach miasta Nagasaki. Detonacja nastąpiła na wysokości 503 m z błędem 10 m, choć wysokością optymalną byłoby aż ok. 930 m. Również tym razem z tego powodu mniejsze było skażenie radioaktywne. ([8])
Gwoli ścisłości należy zaznaczyć, że Amerykanie wyraźnie i otwarcie stawiali Japonii ultimatum, jednak dopiero dwie prezentacje niszczycielskich właściwości nowej broni przekonały Japonię do kapitulacji. Ameryka była przygotowana na jeszcze jeden nalot nuklearny, który na szczęście nie doszedł do skutku. Inna rzecz, że zamiast gęsto zaludnionych miast można było zbombardować kilka japońskich wysepek na Pacyfiku i w ten sposób uniknąć tak dużej liczby ofiar. Na tę myśl jednak amerykańscy dowódcy nie wpadli. Po wojnie opracowano bardziej efektywne niż używane dotychczas metody detonacji, pozwalające na wykorzystanie naraz obu rodzajów paliwa jądrowego: uranu 235U i plutonu 239Pu oraz polepszające działanie reflektora ([8]). Jest to również omówione w dziale "Praktyka". Wprawdzie Związek Radziecki prowadził równolegle badania na bronią jądrową, to nie uzyskał pozytywnych rezultatów, a sukcesy odniósł w dużej mierze dzięki szpiegom pracującym w Los Alamos, którzy dostarczyli Rosjanom dużo informacji na temat amerykańskiego "Gadgeta". Jednym z nich był Klaus Fuchs, naukowiec głęboko wtajemniczony w sprawy techniczne projektu. Głośną po dziś dzień stała się sprawa jego oraz małżeństwa Rosenbergów, którzy służyli z skrzynkę kontaktową. Informacje o systemie konwencjonalnych ładunków wybuchowywch niezbędnym do eksplozji przekazywał również David Greenglass, mechanik. Ponadto nie został wykryty jeszcze jeden z agentów w gronie naukowców, który nosił pseudonim "Perseus" ([8]).
O tym, że we wnętrzu Słońca zachodzą reakcje syntezy, wiedziano już na początku XX w., jednak na dokładniejszy ich opis trzeba było jeszcze poczekać parędziesiąt lat. Nie myślano także wcześniej nad ich praktycznym wykorzystaniem do czasu gdy stwierdzono, że w wyniku eksplozji atomowych powstają temperatury zdolne zainicjować taką reakcję. Co ciekawsze, naukowcy niemieccy podczas wojny mieli teorię, że fuzję można też uzyskać przy pomocy konwencjonalnych ładunków wybuchowych, ale nigdy nie osiągnęli zadowalających wyników. Projekt bomby wodorowej był także częścią Projektu Manhattan, jednak do zakończenia wojny przeprowadzano tylko prace teoretyczne. Zintensyfikowano je po wojnie, zwłaszcza w skutek zaniepokojenia Stanów Zjednoczonych posiadaniem broni jądrowej przez ZSRR. Niemniej do roku 1951 nie istniała koncepcja na tyle rozsądna, by poddać ją badaniom eksperymentalnych. ([8]) Z ojców bomby wodorowej uważa się fizyka Edwarda Tellera i matematyka Stanisława Ulama. To własnie ten drugi opracował ideę broni wielostopniowej, teoretycznie pozwalającej na budowę głowic o nieskończonej sile rażenia, czego, Bogu dzięki, nie sprawdzano w praktyce. Teller udoskonalił jego koncepcję pod względem technicznym i od ich nazwisk pochodzi nazwa tego typu bomb wykorzystywanych dotąd na świecie - konfiguracja Tellera-Ulama. Szczegóły budowy bomby termojądrowej znajdują się w dziale "Praktyka". Nim przystąpiono do budowy właściwych broni wodorowych, przeprowadzono w ramach programu "Greenhouse" kilka eksplozji tzw. bomb o wzmożonej sile wybuchu, zawierających w swych rdzeniach deuter i/lub tryt. Wprawdzie osiągnięto znaczny wzrost wydzielonej energii, jednak ich celem nie było wprowadzenie nowego typu głowic do wyposażenia armii (choć z tej możliwości skwapliwie skorzystano), tylko zbadanie, czy wzbudzenie reakcji syntezy jest w ogóle możliwe do osiągnięcia. Wynik tych testów był pozytywny.
Detonacja "Ivy Mike'a" całkowicie zniszczyła wyspę Elugelab, pozostawiając na jej miejscu podwodny krater głęboki na 50 m i szeroki na 1900 m. Odpowiada to ponad 80 milionom ton ziemi wyrzuconej w powietrze, a chmura w kształcie grzyba po 5 minutach osiągnęła wysokość 41150 m, czyli sięgnęła stratosfery. ([8])
Rosjanie tym razem nie byli dużo gorsi i nie kopiowali rozwiązań zachodnich. Ich pierwsza bomba wykorzystująca reakcje fuzji była wspólnym dziełem Andrieja Sacharowa i Witalija Ginzburga. Stanowiła połączenie "pierwszego pomysłu" autorstwa Sacharowa i "drugiego pomysłu", którego autorem był Ginzburg. "Pierwyj" polegał na obłożeniu rdzenia bomby rozszczepialnej paliwem złożonym z deuteru i trytu i otoczeniu tego wszystkiego reflektorem z uranu 238, który podczas eksplozji też miałby ulec rozszczepieniu. "Wtaroj" zakładał użycie deuterku litu. Z połączenia obu koncepcji powstała bomba typu "przekładaniec", wynaleziona także na Zachodzie, gdzie nazywano ją "budzikiem", lecz nie stosowano, gdyż posiadała wiele ograniczeń obcych konfiguracji Tellera-Ulama. Paliwo fuzyjne miało być właściwie wzmacniaczem neutronów do wtórnej reakcji rozszczepienia, czyli była to tak naprawdę bomba o wzmożonej sile wybuchu. ([8])
Najpotężniejszą eksplozją, jaka kiedykolwiek wstrząsnęła światem była rosyjska próba z jesieni 1961r. Bomba, którą wtedy zdetonowano miała moc 58 Mt, czyli prawie 4000 razy większą niż bomba z Hiroszimy. Była to bomba dwustopniowa, jej działanie kończyło się na fazie syntezy, ale moc można było zwiększyć jeszcze około dwukrotnie przez dodanie płaszcza z naturalnego uranu, z czego na szczęście zrezygnowano. ([3] s. 24) W ciągu następnych lat gwałtownie wzrosła ilość prób atomowych atmosferycznych, zarówno na Zachodzie, jak i Wschodzie. Stosowano coraz mocniejsze ładunki, ale również przeprowadzano "małe" eskplozje dla cywilnych placówek naukowych. Różne państwa miały różne poligony: Stany Zjednoczone prowadziły swe próby początkowo w Newadzie, później przeniosły je na atole Bikini i Eniwetok; Związek Radziecki korzystał z poligonów w Nowej Ziemi w północnej części Azji; Chiny testowały broń jądrową w swej zachodniej części (LopNor); Francja początkowo w Algierii, później na atolach Mururoa i Fangataufa; Wielka Brytania zaś w rejonie Wysp Bożego Narodzenia. W sumie do 1980r. przeprowadzono na świecie 423 próby atmosferyczne o łącznej mocy 545,4 Mt, z czego 217,4 Mt pochodziło z reakcji rozszczepienia, a 228 Mt z reakcji syntezy. Poniższa tabela podaje bardziej szczegółowy rozkład czasowy testów nuklearnych napowietrznych (za [4] s. 32):
Po dużej ilości wybuchów ładunków megatonowych, których chmury radioaktywne wznosiły się do stratosfery, zorientowano się, że spowodowany nimi opad ma charakter globalny i może zagrozić ludziom na całej planecie. Czwartego sierpnia 1963r. doszło więc do pierwszego Traktatu o Zakazie Prób Nuklearnych podpisanego przez 3 ówczesne mocarstwa atomowe: Stany Zjednoczone, Wielką Brytanię oraz Związek Radziecki. Tylko one w latach 1945-1958 zdołały zdetonować odpowiednio: USA - 48 Mt w 156 eksplozjach, ZSRR - 21 Mt w 52 eksplozjach i Wielka Brytania - 18 Mt w 21 eksplozjach. ([5] s. 155) Traktat obejmował próby atmosferyczne, podwodne i w przestrzeni kosmicznej. Mimo tego dużo jeszcze radioaktywnych pierwiastków przedostało się do atmosfery nim na dobre zerwano z takimi testami. Rezygnacja z wybuchów napowietrznych nie oznacza jednak całkowitej rezygnacji z eksplozji atomowych. Aby uniknąć szkodliwych opadów kontunuowano je pod ziemią na głębokości pozwalającej uniknąć wyrzucenia materii w atmosferę. Takie testy prowadzone są niemal do dziś, w 1996r. zakończyła je Francja, w maju 1998r. trzy próby przeprowadziły Indie, a Chiny być może cały czas nad nimi pracują. Dokładniejsze informacje o ilości tych testów dostępne są w internecie ([7]). Efektem myśli naukowo-technicznej były głowice jądrowe o bardzo różnych mocach (od dziesiątek czy nawet ułamków ton po setki megaton) przeznaczone do różnych środków przenoszenia. Są wśród nich klasyczne bomby swobodnie spadające, pociski rakietowe powietrze-ziemia, ziemia-ziemia czy balistyczne pociski rakietowe, miny jądrowe morskie i lądowe, torpedy, pociski artyleryjskie czy wręcz miniaturowe pociski do granatników. ([3] s. 24-25, [6]) Można do tego dodać tzw. bomby walizkowe, czyli bomby jądrowe, które mógłby przenosić i obsługiwać jeden tylko człowiek. Nowoczesne głowice jądrowe mogą zawierać tylko kilka kilogramów materii w rdzeniu, co wraz z resztą osprzętu (reflektor neutronów, układ detonujący itp.) daje masę całkowitą rzędu kilkunastu kilogramów. ([5], [13]) W efekcie wyścigu zbrojeń w arsenałach różnych krajów, głównie ZSRR i USA, nagromadziły się zastraszające ilości broni jądrowej zdolnej zniszczyć ekosystem całej Ziemi. Poniższe wykresy przedstawiają ilościowe porównanie arsenałów atomowych kilku państw na przestrzeni lat skończywszy w latach 90-tych (za [5] s. 252, cytujące "The Bulletin of Atomic Scientist, Nuclear Notebook" z grudnia 1993r. i listopada 1994r.): ![]() Obecnie państwami dysponującymi bronią atomową są: Stany Zjednoczone Ameryki Północnej, Rosja, Wielka Brytania, Francja, Chiny. Trzy państwa: Ukraina, Kazachstan i Białoruś, powstałe po rozpadzie Związku Radzieckiego, były jakiś czas w posiadaniu znacznego arsenału jądrowego, ale zrzekły się go na rzecz Rosji lub uległ on demontażowi. Są niestety także państwa rozwijające techniki broni jądrowych. O posiadanie takowej podejrzane są: Indie, Iran, Izrael, Libia, Korea Północna oraz Pakistan. Niektóre z nich mają już za sobą udane próby jądrowe i termojądrowe. Niektóre inne państwa wcześniej prowadzące badania zrezygnowały z ich kontynuacji. Są wśród nich: Argentyna, Brazylia, Irak, RPA, Korea Południowa, Szwecja, Szwajcaria, Tajwan, Algieria. Większość z nich odstąpiła od projektów wraz z ratyfikacją traktatu NPT, o którym niżej. Chyba jedynie Irak stara się wyprodukować głowice jądrowe i dlatego jest częstokroć kontrolowany przez inne państwa (w głównej mierze USA). Ponadto są na świecie państwa posiadające potencjalną możliwość produkcji broni atomowej, jednak jej nie wykorzystujące. Większość swych wysiłków naukowych skierowały w stronę rozwoju elektrowni jądrowych. Do nich należą: Australia, Kanada, Niemcy, Japonia i Holandia. Bardziej szczegółowe informacje na temat stanu arsenałów i instalacji jądrowych poszczególnych państw można znaleźć w internecie ([11]). Pierwszym porozumieniem międzypaństwowym był wspomniany wyżej Traktat o Zakazie Prób Nuklearnych z 1963r. podpisany razem z Traktatem Antarktycznym zakazującym wojskowego wykorzystania kontynentu Antarktydy. Tego samego dnia uchwalono też Traktat o Nierozprzestrzenianiu Broni Jądrowej (tzw. NPT od angielskiego "Nuclear Non-Proliferation Treatry"), który do kwietnia 1997r. podpisało 186 państw. Nie podpisały go m.in.: Izrael, Indie, Pakistan, Kuba i Brazylia. NPT ratyfikowano w 1970r. na okres 25 lat, a w 1995r. - jednomyślnie przedłużono na konferencji w Nowym Jorku. ([11]) Pierwszy układ o ograniczeniu zbrojeń podpisano 26 maja 1972r. i nazywał się on "Strategic Arms Limitation Talks" (w wolnym tłumaczeniu "Rozmowy o Ograniczeniu Broni Strategicznych"). Podpisały go Stany Zjednoczone oraz Związek Radziecki i określał on limity w tworzeniu nowej broni jądrowej obu krajów, nie traktował jednak o już istniejących arsenałach. Mimo terminu ważności upływającego z październikiem 1977r., oba państwa honorowo zobowiązały się nie przekraczać utalonych limitów także później. Drugi układ, czyli "S.A.L.T. II" został podpisany przez Stany Zjednoczone, Związek Radziecki oraz Wielką Brytanię 18 czerwca 1979r. Ten układ nakładał dużo ostrzejsze wymogi zarówno ilościowe, jak i jakościowe. Konieczne okazało się zniszczenie części głowic, by sprostać tym wymaganiom. ([11]) "Strategic Arms Reduction Talks I", czyli pierwsze rozmowy o redukcji broni jądrowej rozpoczęły się jeszcze w 1991r. między USA i ZSRR, jednak po rozpadzie tego drugiego pod postanowieniami podpisali się wszyscy jego atomowi spadkobiercy, tj. Rosja, Ukraina, Kazachstan i Białoruś. Postanowienia te mówiły o ok. 30-procentowej redukcji arsenałów amerykańskiego i rosyjskiego pochodzenia i weszły w życie w grudniu 1994r. Tymczasem w 1993r. już prowadzono drugie rozmowy o redukcji - "S.T.A.R.T. II". Układ ten zakładał redukcję ilości głowic do 3000-3500 u obu sygnatariuszy, którymi były Stany Zjednoczone i Rosja. Senat USA ratyfikował ten traktat już w styczniu 1996r., ale nie wszedł on w życie z powodu braku akceptacji rosyjskiej Dumy. ([11]) Wreszcie we wrześniu 1996r. uchwalono traktat o całkowitym zakazie prób nuklearnych ("Comprehensive Test Ban Treaty"). Zakazuje on wszystkim państwom posiadającym broń nuklearną (wg wynegocjowanej definicji "broni nuklearnej") jakichkolwiek testów z jej użyciem. W ciągu miesiąca przystąpiło do niego 111 państw, jednak pakt nie wejdzie w życie póki nie ratyfikują go wszystkie państwa posiadające reaktory nuklearne i (co za tym idzie) możliwość produkcji wzbogaconego paliwa do głowic. Obecnie jest 6 takich państw stroniących od porozumienia: Algieria, Egipt, Bangladesz, Korea Północna, Indie i Pakistan. ([11]) |