50 let vodíkové pumy (část třetí: Třístupňová H-bomba)

Člověk | 03.09.2003

Krize, která zachvátila americký program vývoje H-bomby, byla nepříjemná. Američtí fyzikové si nemohli dovolit, zvláště tváří v tvář úspěchu sovětských vědců, ani minutu odpočinku. O zažehnání krize se v první fázi postaral Stan Ulam, von Neumannův spolupracovník, jemuž se zdařilo provést na ENIACu nové výpočty, které vývoj vodíkové bomby vyvedl ze slepé uličky. Nový směr byl zhodnocen na památném setkání v princetonském Ústavu pro pokročilá studia. Vedle Tellera, von Neumanna a Bethea, se ho zúčastnili nejvýznamnější vědci pracující ve Spojených státech, např. Enrico Fermi či John Wheeler, ba dokonce i Oppenheimer.

Sdílet

Matematik John von Neumann, jenž myšlenku svého spolupracovníka přijal, vedl společně s Jamesem Richardsonem přímo v Los Alamos práce na vývoji nového počítače, který by nahradil poruchový ENIAC. Tento nový stoj byl nazván zkratkou MANIAC (Mathematical Analyzer Numerical Integrator and Computer) a vzbudil zasloužený obdiv. V porovnání se starším ENIACem měl daleko větší paměť, vyznačoval se výpočetní přesností a nadto sám dokázal opravit nepřesné instrukce. Výpočty, které by zabraly tři měsíce, dokázali vědci s pomocí nového počítače vypracovat do deseti hodin.

Koncem srpna roku 1953, kdy Sovětský svaz vydal prohlášení, že vlastní vodíkovou pumu, sice zavládlo v americké administrativě zděšení, ale přesto nebyly Spojené státy zcela bezmocné. Již předcházející rok se jim podařilo odzkoušet zařízení, v níž proběhla jaderná fúze. Problém byl v tom, že nešlo o zbraň, ale o mohutný kolos, který vážil přes 65 tun.

Díky rychlému MANIACu zavládl v Los Alamos optimismus, ale nastaly problémy jiného druhu. Jak jsme už předznamenali v první části, vztahy mezi americkými vědci, kteří pracovali na vývoji H-bomby, nebyly právě ideální. Nakonec vyústily v roztržku. Její „rozbuškou“ byl Edward Teller, jeden z hlavních iniciátorů a organizátorů konstrukce superbomby. Neshody s velkou částí jeho kolegů se natolik prohloubily, že ho dovedly k myšlence založit nové výzkumné středisko, které by bylo na Los Alamos, kde stále ještě vládl duch Roberta Oppenheimera, zcela nezávislé. A protože měl u vedení vojenského letectva nesmírnou autoritu, bylo mu navzdory hlavní komisi vyhověno. Letectvo se totiž bálo, že se o účinnou zbraň bude muset dělit s dalšími složkami armády. Z tohoto důvodu se v roce 1952 začala v americkém městě Livermore budovat nová moderní laboratoř (Livermore National Laboratory), jejíž vedení převzal Teller, Ernest Lawrence a Herbert Young. Od té doby se na vývoji amerických jaderných zbraní pracovalo na dvou místech.

Závěrečného stadia konstrukce první americké H-bomby, nazvané Mike, se v Los Alamos již neúčastnil Teller, její duchovní otec. Práce vedl Marshall Holloway. Vědci měli k dispozici špičkovou technologii, do které vláda investovala čtvrt miliardy dolarů. Bylo například vyvinuto důmyslné zařízení, na němž probíhala nejnebezpečnější část celé konstrukce superbomby. Jednalo se o stanovení kritického množství jádra. Díky tomuto zařízení, nazvanému Jezabel, řídili vědci aparaturu z kontrolního stanoviště, které bylo bezpečně vzdáleno od kritického pásma.

Robert Jungk, historik první fáze vývoje atomových zbraní, poznamenává, že superbomba vznikla ve Spojených státech ze spolupráce mezi Tellerem, von Neumannem, několika sty posedlými vědci, MANIACem a Jezabelou. Američané testovali své superbomby na Marschallových ostrovech v Tichém oceánu, na Eniwetockém atolu, kde zřídili stálou zkušební střelnici pro jaderné zbraně. Jak jsme už předznamenali, v této fázi stále ještě nešlo o bombu, ale o obrovské monstrum. Tritium, umělý izotop vodíku, který se v přírodě nevyskytuje, vyžadoval nízkou teplotu, takže do kolosu bylo zamontováno složité chladící zařízení. Kolos Mike byl umístěn na ostrůvek Elugelab, do velkého betonového bunkru. Tentokrát proběhl zkušební výbuch úspěšně. Mike vybuchl. K obloze se zvedl obrovský mrak kouře. Po Tichým oceánem se otevřel kráter o délce zhruba jednoho a půl kilometru. Tomu, co se stalo, nechtěli vědci zprvu ani uvěřit: ostrůvek Elugelab zmizel.

Edward Teller se ze vzdoru pokusného výbuchu nezúčastnil. Seděl u nesmírně citlivého seizmografu na Kalifornské univerzitě v Berkley a podle jeho vychýlení, způsobeného otřesem Země, poznal, že Mike ve vzdálenosti pěti tisíc mil od Berkley uspěl.

Sovětský svaz byl o krůček dále, neboť, jak jsme popsali v druhé části, se mu v té době již podařilo sestrojit suchou vodíkovou bombu. Američtí vědci tedy stáli před úkolem, jak svou superbombu zdokonalit a jak odstranit těžké a neforemní chladící zařízení. Řešení spočívalo v náhradě nestabilního tritia izotopem lithia. Navíc byl přijat návrh, který předpokládal sestrojení tzv. třístupňové bomby, založené na kombinaci štěpení – fúze – štěpení. Šlo v podstatě o tento proces: exploze izotopu uranu 235 nebo plutonia (první stupeň) vyvolá energii pro vznik termonukleární reakce (druhý stupeň) a uvolněný proud neutronů vyvolá nové jaderné štěpení v plášti bomby, zhotovené z uranu (třetí stupeň).

Třístupňová superbomba No. 1, zkonstruovaná za vedení Tellera a Lawrencea, byla odzkoušena na Bikinském atolu 1. března 1954. Uvolnilo se tak obrovské množství energie, že si někteří vědci mysleli, že nad jadernými procesy zcela ztratili kontrolu. Smutným doprovodem, o kterém o čtrnáct dnů později informovala média na celém světě, byl osud japonské rybářské lodi, na kterou se sesypal déšť radioaktivního prachu.

Mezitím se totiž již intenzivně pracovalo na vývoji mezikontinentálních balistických střel (Intercontinental Ballistic Missiles, ICBM). Práce probíhala zejména za přispění německých konstruktérů, kteří se v nacistickém Německu podíleli na programu Peenemünde a po válce se stali americkými občany. Jako neopomenutelná postava se jich účastnil i Wernher von Braun, šéfkonstruktér raket V2, muž, jemuž se ukláněl i sám Adolf Hitler a který se později stal inženýrskou šedou eminencí amerického kosmického programu Apollo. Balistické rakety byly ovšem v polovině 50. let minulého století ještě poměrně nepřesné, odchylovaly se od svého cíle asi o 0,2%, což znamenalo zhruba 100 km. Byl to opět John von Neumann, kdo rozpracoval myšlenku namontovat nesmírně ničivou třístupňovou H-bombu na dalekonosnou balistickou raketu. I nejotrlejším vědcům se zatajil dech. Uvědomovali si totiž, že taková raketa by byla neuvěřitelným nástrojem zkázy, a proto ji označovali jako „absolutní zbraň“.

To už je však další kapitola. Technologie výroby termojaderné pumy již byla známa a ani jedna ze supervelmocí ji nemohla ignorovat. Závěrem našeho seriálu, který i přes svůj rozsah pouze ve stručnosti zachytil jednu z tváří moderní fyziky, stojí za to ocitovat slova Johna Forstera Dullese, státního tajemníka USA z let 1953-59 a autora Eisenhowerovy doktríny, jenž v roce 1956 pro časopis Life řekl: „Byli jsme přivedeni na pokraj války. Schopnost jít až na pokraj války, aniž se do války dostaneme, je užitečné umění.“ Dulles, stejně jako všichni američtí a sovětští vědci, kteří se podíleli na vývoji H-bomby, věděli, že tato válka, pokud by k ní došlo, by pro lidstvo s největší pravděpodobností byla válkou poslední.
Zdroje a doporučená literatura:

Alvazar, Luis: Adventures of a Physicist (1985)
Aspray, William: John von Neumann and the Origins of Modern Computing (1990)
Badash, L.: Scientists and the Development of Nuclear Weapons (1995)
Bankston, John: Edward Teller and the Development of the Hydrogen Bomb (2001)
Bessarabová, Maja: Stranici žizni Landaua (1973)
Bethe, Hans: The Road from Los Alamos (1991)
Byers, Nina: Physicists and the 1945 Decision to Drop the Bomb (2002)
Fermi, Laura: Atoms in the Family (1954, č. Atomy v rodině, 1975)
Groves, Leslie: How Igt Can be Told: The Story of the Manhattan Project (1983)
Herken, Gregg: Brotherhood of the Bomb (2002)
Holloway, David: Stalin and the Bomb (1994)
Jemeljanov, Vasilij: S čego vsjo načalos (1977, č. Jak to začalo, 1979)
Jungk, Robert: Heller als tausend Sonnen (1956, č. Jasnější než tisíc sluncí, 1963)
Lourie, Richard: Sakcharov: A Biography (2002)
Moss, Norman: Klaus Fuchs: The Man who Stole the Atomic Bomb (1987)
Moss, Norman: Men who Play God: The Story of Hydrogen Bomb
Oxtoley, John: John von Neumann 1903-57 (1979)
Pacner, Karel: Atomoví špioni (1994)
Poundstone, William: Prisoners Dilema: John von Neumann, Game Theory and the Puzzle of the Bomb (1993)
Rhodes, Richard: Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb (1996)
Sacharov, Andrej: Trevoga i nadězda (1990, č. Obavy a naděje, 1991)
Shepley, James: The Hydrogen Bomb (1971)
Šůra, Milan: Až na pokraj války (1978)
Teller, Edward: Memoirs: A Twentieth-Century Journey in Science and Politics (2002)
Weinberg, Alvin: The First Nuclear Era (1994)
York, Herbert: The Advisors: Oppenheimer, Teller, and the Superbomb (1989)
York, Herbert: Amrs nad the Physicist (1995)