«Буревестник»: ждет ли нас мини-Чернобыль?

Еще несколько лет назад, когда о «Буревестнике» объявили впервые, большинство западных СМИ — а вслед за ними и все российские, за исключением одного — оценили проект как простой повтор древней американской идеи. Как не без иронии обозначил эту линию мысли Майкл Кофман из Центра Вильсона: «США попробовали построить [ракету „Плутон”]» в 1964-1967 годах, проект оказался бессмысленным, и поэтому Россия решила попробовать построить его в 2019 году». Сарказм американского аналитика возник не на пустом месте: никто не будет пытаться повторять чужой бессмысленный проект.

Старая американская идея проекта «Плутон» заключалась в прямоточном воздушно-реактивном двигателе, где воздух заходит в нос ракеты, проходит через стержни с ядерным топливом в ее реакторе, нагревается, а затем выталкивается назад.

За счет такой схемы «Плутон» должен иметь высокую сверхзвуковую скорость, а благодаря тому, что вес топлива для реактора крайне мал, — неограниченную дальность.

Tory-IIC, прототип ядерного воздушно-реактивного двигателя для проекта «Плутон»  / © Wikimedia Commons

Проект действительно не имел смысла. Достаточно одного взгляда на получившегося монстра, чтобы понять, почему. Он очень велик, поэтому легко заметен с воздуха (и из космоса) во всех диапазонах. Тепловая мощность реактора 600 мегаватт не просто делала оружие громоздким и неповоротливым, его еще и нельзя было запустить быстро. Чтобы «прямоток» работал, необходимы прогретые трубки с топливом, а вывести их на нужный режим быстро было не так-то просто. 

Межконтинентальные баллистические ракеты были дороже «Плутона», но при этом могли стартовать через минуты после получения приказа, а не через часы — что делало их малоуязвимыми к превентивному удару противника. К тому же они были быстрее, а значит, перехватить их было сложнее.

«Плутон» целиком. Говоря современным языком, это был проект сверхзвукового беспилотника неограниченной дальности. Длина намечалась в районе 20 метров, диаметр — в районе полутора метров, в бомбоотсеках — до 16 термоядерных бомб (прорабатывали и вариант на 24) / © Wikimedia Commons

Естественно, это был еще и в каком-то смысле летающий «мини-Чернобыль». Воздух, проходя через активную зону реактора, «хватал» нейтроны, отчего в нем появлялись радиоактивные изотопы углерода и так далее. Неудивительно, что до испытаний в воздухе у этого проекта дело так и не дошло.

Учитывая все это, реакция Кофмана понятна. «Буревестник», судя по доступным данным, не имеет практически ничего общего со старым американским проектом.

Каков реальный технический облик «Буревестника»?

Из фото и видео известно, что у «Буревестника» есть почти прямые крылья заметной длины. У «Плутона» крылья треугольные и сильно скошенные, что логично для скорости три тысячи километров в час, на которые его исходно рассчитывали.

Прямые крылья исключают сверхзвуковые скорости для российской ракеты, и государственные СМИ прямо называют ее «дозвуковой» не зря. Она такая и есть. На первый взгляд это проблема: выходит, она в три-четыре раза медленнее «Плутона».

Принципиальная схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя, который хотели использовать на «Плутоне». Разумеется, с той поправкой, что там, где на схеме Fuel injection, должна была находиться активная зона атомного реактора с охлаждением набегающим воздухом. Этот воздух, расширяющийся от нагрева активной зоной реактора, и должен был толкать носитель вперед  / © Wikimedia Commons

На второй взгляд все совсем иначе. Если нет потребности в сверхзвуке, то вместо энерготребовательного прямоточного воздушно-реактивного двигателя можно использовать газотурбинный дозвуковой — с невысокой температурой нагрева атмосферного воздуха, забираемого ракетой извне, нагреваемого от реактора и выбрасываемого назад. Для дозвука воздух в турбине достаточно греть до +850 градусов. Это абсолютно посильная температура для металлических теплообменников.

А раз так, то теперь нет нужды пропускать воздух через активную зону реактора. Она остается закрытой, а охлаждать ее можно расплавленным металлом.

Почему именно им, а не чем-то еще? Крылатая ракета должна быть как можно компактнее. Охлаждать ее водой или газами, делая при этом компактной, не получится: теплоотвод от единицы объема будет ограниченным, поэтому активную зону реактора придется делать больше, а передача тепла во второй контур будет идти медленнее. Жидкие металлы позволяют сделать активную зону размером с крупный продолговатый арбуз. Собственно, СССР еще в 1960-х начал запускать подобные атомные реакторы — на быстрых нейтронах, с охлаждением натрий-калиевой жидкой смесью — в космос.

Двигатель «Буревестника» по принципиальной схеме совсем иной, примерно как на этой иллюстрации. Разница в основном в том, что вентилятор в нем не особенно нужен, а примерно там, где на схеме турбина высокого давления, находится теплообменник реактора, по совместительству играющий роль части второго контура охлаждения реактора  / © Wikimedia Commons

И все-таки сомнительно, что реактор «Буревестника» в первом контуре содержит натрий-калий (обычно в таких смесях 22 процента натрия, остальное — калий). Причин этому две. Во-первых, натрий-калий при контакте с воздухом исключительно быстро и энергично горит. Любая его утечка ведет к бурному пожару или взрыву (достаточно вспомнить большой взрыв на Y-12 в США в 1999 году).

Во-вторых, в инциденте 2019 года в Неноксе речь шла об испытаниях радиоизотопного генератора энергии (РИТЭГ). Согласно официальным данным Росгидромета, после этого инцидента в воздухе были зафиксированы следы стронция-91, изотопов бария и цезия. Такие изотопы образуются при распаде благородных газов, «стравливаемых» при некоторых режимах работы реактора наружу, поскольку радиоактивное заражение от них (при таком режиме выпуска) мало и не угрожает здоровью людей. Поэтому нетрудно понять, почему на Западе инцидент в Неноксе сочли частью испытаний компонентов «Буревестника», включая его реактор.

Российская крылатая ракета с ядерным реактором на борту имеет аэродинамику, слабо совместимую с атомным двигателем открытого цикла: прямые крылья не могут сочетаться со сверхзвуковой скоростью. То есть речь идет о дозвуковой ракете, а значит, и двигатель у нее не может быть прямоточным (его КПД на дозвуке слишком мал) / © Wikimedia Commons

Известно, что в инциденте от химического (неатомного) взрыва погибли пять ученых ВНИИЭФ. Там не занимаются реакторами, зато занимаются РИТЭГАми (а еще ядерными боеприпасами). Зачем реактору «Буревестника» РИТЭГ?

И это есть «во-вторых»: РИТЭГ там имеет смысл в основном в том случае, если используется для поддержания крылатой ракеты в состоянии постоянной готовности к пуску.

Дело в том, что у натрий-калия есть неплохой аналог: чистый металлический натрий. Позитивные его особенности в том, что натрий куда менее опасен при контакте с воздухом. Да, он тоже горит при контакте с воздухом, но достаточно умеренно по интенсивности, и, что не менее важно, не будет взрываться (а калий-натрий при определенных условиях может — см. США).

Отказ от сверхзвука резко снизил требования к мощности реактора: по оценкам западных специалистов, он как минимум в десятки раз слабее, чем в проекте «Плутон». Поэтому, если на фоне двигателя первого человек смотрится небольшим, то на фоне российской ракеты в сборке человек таким же маленьким не кажется  / © Wikimedia Commons

У натрия только один минус: чтобы он был жидким, его надо как-то держать подогретым почти до 100 градусов. Натрий-калий становится жидким при температурах ниже нуля по Цельсию, поэтому его легко можно подогревать электрическим ТЭНом. А вот греть натрий до сотни градусов таким же образом будет сложно: надо много электричества. Где его взять в удаленных местах, где часто размещают ядерное оружие? Что будет, если дизель-генератор там сломается — как выполнять внезапную команду на пуск?

РИТЭГ здесь вполне логичен: он сможет много лет поддерживать натрий жидким без шансов на поломку (в РИТЭГе ломаться нечему) и без логистических сложностей и техобслуживания. Идеальное подспорье для контейнерного хранения «Буревестника».

Не «мини-Чернобыль»

Итак, из имеющихся данных получается, что атомный реактор на борту «Буревестника» именно «натриевый». Другие теплоносители не подходят, потому что теплопередача от них много хуже, чем натрия или натрий-калия. 

Дело в том, что натриевые реакторы на быстрых нейтронах (а они все на быстрых нейтронах) имеют сильную отрицательную обратную связь. То есть если вы как-то сумели перегреть активную зону такого реактора, то в нем начнет падать плотность топлива, за счет чего ядерная реакция будет самотормозиться. 

Американский натриевый реактор EBR-II. В апреле 1986 года для проверки его самозаглушаемости в критической ситуации на реакторе отключили насосы системы охлаждения. Весьма быстро топливо расширилось от роста температур, и цепная реакция замерла, показав высокую пассивную безопасность натриевых реакторов. Другие тесты в том же месяце того же года, но на графитовом реакторе, как известно, закончились трагедией: там конструкция реактора была намного менее совершенной / © Wikimedia Commons

Аварийные остановки в таких системах возможны, но разрушения корпуса реактора при них весьма маловероятно. Не будет и активации воздуха при штатной работе летающего реактора: нейтронный поток вне активной зоны реактора намного ниже, чем в ней. То есть, в отличие от «Плутона», активация углерода и прочего в воздухе у «Буревестника» будет минимальной.

Отметим: если версии западной прессы об инциденте в Неноксе верны, то это подтверждает большую безопасность такого реактора. В пробах воздуха, в том числе взятых в Норвегии, есть следы только газообразного «выхлопа» из реактора, но нет никаких следов утечки жидких или твердых материалов. То есть корпус реактора при возможном инциденте остался целым. Собственно, оно и неудивительно: по описанным выше причинам санитарная зона натриевых реакторов на АЭС не просто так не больше километра (в то время как у АЭС с реакторами ВВЭР она 25 километров).

Но что это тогда и зачем оно нужно?

Больше всего вопросов разработка вызывает не в смысле своей радиационной опасности — как мы показали выше, она весьма мала. Ключевой вопрос в другом: зачем такая разработка вообще была задумана?

Дозвуковая крылатая ракета на первый взгляд сбивается проще баллистической ракеты. Имеющиеся вне России ПРО пока не могут устойчиво сбивать даже МБР прошлых поколений. Баллистическая ракета при этом долетит до цели за 20-30 минут, а не за дюжину часов, как «Буревестник». 

Кроме того, у России уже и сегодня есть крылатые ракеты дальностью 6500 километров — так называемые Х-БД на Ту-160. Зачем же тогда нужны новые, ядерные? По логике, они будут явно дороже.

Ким Чен Ыну во Владивостоке демонстрируют новые крылатые ракеты Х-Бд, дальность — 6500 километров. Ту-160 поднимает их в количестве 12 штук. С такой дальностью крылатые ракеты, выпущенные над Кольским полуостровом, теперь могут достигнуть Нью-Йорка (но не Вашингтона) / © Министерство обороны

Начнем с первого вопроса. Баллистические ракеты действительно летят быстрее и сбиваются сложнее. Но и у них есть минусы: число их «носителей» — шахты, подводные лодки или мобильные грунтовые комплексы типа «Ярс» — ограничено, а замаскировать их непросто. Если противник наносит первый удар внезапно, трудно исключить вероятность поражения им части баллистических ракет. Чем тогда наносить ответный удар?

«Буревестник», судя по внешнему виду, явно менее метра в диаметре и не более десятка метров в длину. Мобильный пусковой комплекс для него будет компактным и небольшим. И даже стационарный пусковой контейнер с ним замаскировать и рассредоточить по малонаселенной местности куда проще, чем огромную межконтинентальную баллистическую ракету.

Обычные крылатые ракеты в этом отношении хуже. Дело в том, что при дальностях от восьми тысяч километров и выше масса и габариты крылатых ракет на химическом топливе начинают очень быстро расти. Фактически, их уже можно делать двухступенчатыми — настолько большими они выходят. А двухступенчатая крылатая ракета будет по габаритам похоже на «Буревестник», если не больше.

Выправляя баланс

Важнейшей задачей «Буревестника» может стать выправление баланса. США не имеют крылатых ракет дальностью даже в половину от самых дальних российских. Но им и не надо: страны НАТО предоставили Штатам возможности для размещения крылатых ракет в Европе. Уже не действующий ДСНВ не мешает теперь поставить там ядерные боеголовки. В этом случае после первой волны обмена ядерными ударами Вашингтон может нанести удары еще и крылатыми ракетами с находящихся на дежурстве в воздухе бомбардировщиков-носителей. 

А вот Россия в ответ может накрыть крылатыми ракетами с термоядерными боеголовками только Европу. Нет, Ту-160 может, конечно, достать и до Нью-Йорка или даже Лос-Анджелеса, не вылетая с российской территории. Но более далекие американские города и военные базы — даже Вашингтон, не говоря уже о Далласе — без больших рисков поразить не выйдет.

Кроме дальности ракет Ту-160, есть еще и вопрос цены. «Плутон» США должен был стоить 34 миллиона долларов за штуку. По расчетам западных специалистов, дозвуковой «Буревестник» должен иметь в сотни раз более слабый реактор. С учетом меньших габаритов, в серии он будет стоить максимум несколько миллионов долларов. То есть даже дюжина таких ракет будет много дешевле одного Ту-160 по закупочной цене. Учитывая, что «Буревестнику» не нужен ни керосин, ни экипажи, в эксплуатации он будет еще дешевле. 

Если принять вес ядерной боевой части «Буревестника» за 400 килограммов, конструктивное совершенство российских ядерных боеголовок за 1980-е, то их мощность будет ~500 килотонн. Для крылатой ракеты опасно подниматься выше 50 метров, поэтому высота ядерного взрыва вряд ли будет заметно больше. В таком случае подрыв в условиях Лос-Анджелеса приведет к серьезному поражению взрывной волной и гамма-лучами лишь 40 квадратных километров. А вот площадь, на которой выпадут ядерные осадки с интенсивностью, исключающей выживание незащищенного человека, составит 430 квадратных километров — то есть будет на порядок больше. Тысяча таких крылатых ракет дадут общую площадь выпадения ядерных осадков в США в ~400 тысяч квадратных километров, что в полтора раза больше площади местной городской застройки / © Wikimedia Commons

Напомним: обычная серийная МБР на десяток боеголовок в России стоит несколько менее сотни миллионов долларов. Вместе с шахтой, подвижным комплексом на колесах или лодкой-носителем эта цена может вырасти в несколько раз. Даже тысяча «Буревестников» — которым для старта нужна лишь простая наземная пусковая — будет стоить как несколько десятков МБР. Это не очень большая цифра на фоне общей стоимости ядерных арсеналов.

За эти деньги «Буревестник» предлагает две возможности, которых без него России не получить. Во-первых, он позволяет ответить на удар американскими крылатыми ракетами с ядерными боеголовками напрямую. Они теперь смогут достигнуть не только европейских союзников США, но и собственно Штатов, ранее доступных только МБР.

Во-вторых, в условиях ядерной войны «Буревестник» может стать последним козырем деэскалации. После обмена ударами МБР обе стороны останутся без них: все будут стремиться выстрелить баллистические ракеты как можно быстрее, чтобы противник не успел поразить их носители своими ракетами в самом начале войны.

И вот обе стороны остаются без баллистических ракет с ядерными боеголовками. Но при этом Москва успеет поднять в воздух — для чего нужны считаные минуты — например, тысячу крылатых ракет с ядерными боеголовками и неограниченной дальностью. 

Кадр из фильма «Доктор Стрейнджлав, или Как я перестал бояться и полюбил бомбу» / © Columbia Pictures

Это вполне эффективный рычаг воздействия на противника с целью деэскалации. Намного проще попросить «Скажи „мир”, и я отзову тысячу ядерных ракет, которые пока кружат в воздухе», чем попросить «Скажи „мир”» без такого же аргумента. Тем более что с точки зрения радиоактивного заражения в районе взрыва каждая такая ракета куда опаснее ядерной боеголовки, доставляемой обычной МБР (смотри картинку выше).

Разумна ли ставка на «Буревестника», который на Западе, в силу его природы, называют «оружием второго удара»? Не откажутся ли лидеры НАТО от предложенного мира даже под напором такого аргумента? Узнать об этом наверняка мы можем только в случае ядерной войны. Будем надеяться, что само развертывание такого оружия, планируемое к 2027-2028 годам, лишит нас этой возможности, отвратив мысли обитателей высоких кабинетов от такого конфликта.