Tsar Bomba

Bối cảnh

Năm 1960, lệnh cấm thử nghiệm hạt nhân đã có hiệu lực đối với Liên Xô, Mỹ và Anh. Lợi dụng ưu thế đi trước trong phát triển hạt nhân, kho vũ khí hạt nhân của Mỹ thời kỳ đó tỏ ra rất đáng nể và họ còn lợi dụng lệnh cấm để mở rộng tiềm năng kho bom hạt nhân của mình, trong khi Liên Xô không còn được thử nghiệm để phát triển vũ khí hạt nhân mới. 
Với Liên Xô, điều vô cùng hệ trọng không những là bảo đảm thế đồng đẳng mà còn phải tạo ưu thế vượt lên hẳn so với kho vũ khí của Mỹ, nhưng nếu không thể tiến hành thử nghiệm hạt nhân thì không thể làm điều đó. Giới lãnh đạo tối cao Liên Xô đã thông qua nghị quyết Dự án vũ khí hạt nhân
Vào trung tuần tháng 7 năm 1961, dự án thiết kế và chế tạo siêu bom mang mật danh AH602 được khởi động tại thành phố bí mật Arzamas-16 (là thành phố Sarov ngày nay).

Thiết kế

Viện khoa học- nghiên cứu thử nghiệm NII-1011 Minsredmash (nay là Viện khoa học-nghiên cứu vật lý kỹ thuật toàn Nga) có trụ sở tại thành phố Snhezinsk vùng Chelyabinsk) là đơn vị chịu trách nhiệm chính trong thiết kế AH602. Viện này được thành lập ngày 5 tháng 5 năm 1955 để thực hiện các dự án vũ khí hạt nhân. Sau này, cũng chính Viện đã thiết kế chế tạo 70% tất cả các bom hạt nhân, tên lửa hạt nhân và ngư lôi hạt nhân cho quân đội Liên Xô.
Tsar Bomba là một quả bom khinh khí ba giai đoạn với một đương lượng nổ 57 megaton (Mt). Nó tương đương 10 lần lượng thuốc nổ được sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ hai, gồm cả Little Boy và Fat Man, những quả bom đã tàn phá Hiroshima và Nagasaki. Một quả bom H ba giai đoạn sử dụng một quả bom hạt nhân ban đầu để tạo ra một phản ứng nhiệt hạch tiếp theo, như trong hầu hết các quả bom H, và sau đó sử dụng năng lượng từ vụ nổ này để tạo ra một giai đoạn nhiệt hạch lớn hơn nữa. Tuy nhiên, có bằng chứng rằng Tsar Bomba có một số giai đoạn thứ ba chứ không phải chỉ là một giai đoạn rất lớn duy nhất.
Thiết kế ba giai đoạn ban đầu có khả năng tạo ra vụ nổ xấp xỉ 100 Mt, nhưng sẽ tạo ra quá nhiều bụi hạt nhân. Để giới hạn bụi hạt nhân, giai đoạn ba, và có thể cả giai đoạn hai, có một tamper chì thay cho một tamper uranium-238 (nó khuếch đại cực mạnh phản ứng bằng cách phân hạt các nguyên tử uranium với các neutron nhanh từ vụ nổ nhiệt hạch). Điều này giúp làm hạn chế sự phân hạt nhanh bằng các neutron ở giai đoạn tổng hợp, vì thế xấp xỉ 97% tổng năng lượng có được từ sự tổng hợp hạt nhân (như vậy, nó là một trong những quả bom hạt nhân "sạch nhất" từng được chế tạo, tạo ra một khối lượng bụi hạt nhân khá nhỏ so với đương lượng nổ). Có một sự khuyến khích rất lớn với kiểu thiết kế này bởi hầu hết bụi hạt nhân của vụ thử nghiệm bom sẽ rơi trên vùng lãnh thổ có người ở của Liên xô.
Các thành phần được thiết kế bởi một đội các nhà vật lý dưới sự lãnh đạo của viện sĩ Julii Borisovich Khariton và gồm cả Andrei Sakharov, Victor Adamsky, Yuri Babayev, Yuri Smirnov, và Yuri Trutnev. Một thời gian ngắn sau khi Tsar Bomba được cho nổ, Sakharov bắt đầu phát biểu chống lại các loại vũ khí hạt nhân, cuối cùng biến ông trở thành một người bất đồng.

Vụ thử nghiệm

Tsar Bomba được đưa tới nơi thử bởi một chiếc máy bay ném bom Tu-95V đã được sửa đổi đặc biệt, do Thiếu tá Andrei Durnovtsev điều khiển, cất cánh từ một sân bay trên bán đảo Kola. Chiếc máy bay ném bom được tháp tùng bởi một máy bay quan sát Tu-16 lấy các mẫu trên không và quay phim vụ thử nghiệm. Cả hai máy bay đều được sơn sơn phản quang trắng đặc biệt để hạn chế hư hại do nhiệt.
Quả bom, cân nặng 27 tấn, quá lớn với chiều dài 8 mét và đường kính 2 mét khiến chiếc Tu-95V chở nó phải bỏ các cửa khoang bom và thùng nhiên liệu trong thân. Quả bom được gắn một dù giảm tốc 800 kilôgam, để chiếc máy bay ném bom và máy bay quan sát có thời gian bay khoảng 50 km trước khi vụ nổ hạt nhân xảy ra, cơ trưởng cùng phi hành đoàn có thể an toàn trong vụ thử nghiệm.
Tsar Bomba được kích nổ lúc 11:32 ngày 30 tháng 10 năm 1961 trên khu vực thử nghiệm hạt nhân Vịnh Mityushikha (Sukhoy Nos Zone C), phía bắc Vòng Bắc Cực trên hòn đảo Novaya Zemlya tại Biển Arctic. Quả bom được thả từ độ cao 10.5 km; nó được dự định nổ ở độ cao 4 km trên mặt đất (4.2 km trên mực nước biển) bằng các cảm biến khí áp.
Ước tính ban đầu về đương lượng nổ của Hoa Kỳ là 57 Mt, nhưng từ năm 1991 mọi nguồn tin của Nga đều nói rằng nó có đương lượng nổ 50 Mt. Bởi 50 Mt là 2,1×10¹⁷ jun, năng lượng trung bình được tạo ra trong toàn bộ quá trình tổng hợp-phân hạch, kéo dài khoảng 39 phần triệu giây, là khoảng 5,4×10²⁴ watt hay 5,4 yottawatt. Nó tương đương với xấp xỉ 1.4% tổng công suất phát xạ của Mặt Trời. Khrushchev đã cảnh báo trong một bài phát biểu được quay phim trước nghị viện Cộng sản về sự tồn tại của một quả bom 100 Mt (về kỹ thuật việc thiết kế một quả bom có đương lượng nổ này là có thể). Quả cầu lửa chạm tới mặt đất, gần tới cao độ của chiếc máy bay ném bom, và được nhìn thấy và cảm thấy từ 1000 km từ ground zero. Sức nóng của vụ nổ có thể gây bỏng độ ba 100 km (62 dặm) từ ground zero. Đám mây hình nấm sau đó cao khoảng 64 km (gần cao hơn sáu lần Núi Everest) và rộng 40 km. Vụ nổ có thể được quan sát và cảm nhận thấy ở Phần Lan, làm vỡ kính cửa sổ tại Phần Lan và Thuỵ Điển. Hội tụ khí quyển gây ra thiệt hại ở khoảng cách lên tới 1000 km. Sóng địa chấn do vụ nổ gây ra có thể đo được thậm chí ở lần chạy quanh Trái đất thứ ba. Mức sóng địa chấn của nó khoảng 5 tới 5.25. Lượng năng lượng khoảng 7.1 trên thang Richter, nhưng bởi quả bom được cho nổ trên không chứ không phải ngầm dưới đất, đa số năng lượng không được chuyển thành sóng địa chấn.
Tsar Bomba là thiết bị vật lý mạnh nhất từng được sử dụng trong suốt lịch sử loài người. Kích thước và trọng lượng của nó khiến nó không thể được vận chuyển thành công trong trường hợp một cuộc chiến tranh thực tế. Trái lại, vũ khí lớn nhất từng được chế tạo tại Hoa Kỳ, quả bom B41 hiện đã bị giải giáp vào tháng 10 năm 2011 (sau khi hiệp định cắt giảm vũ khí hạt nhân giữa Nga và Mĩ được ký kết), có đương lượng nổ được dự đoán ở mức 25 Mt, và thiết bị hạt nhân lớn nhất từng được Hoa Kỳ thử nghiệm (Castle Bravo vào năm 1951) có đương lượng nổ 15 Mt (vì một phản ứng nhanh; đương lượng nổ thiết kế xấp xỉ 5 Mt).

Tài liệu

Cảnh từ một bộ phim tài liệu Liên xô về quả bom được chiếu trong Trinity and Beyond: The Atomic Bomb Movie (Visual Concept Entertainment, 1995), nơi nó được gọi là bom quái vật Nga. Bộ phim đã nói không chính xác rằng dự án Tsar Bomba đã phá vỡ sự đình hoãn thử vũ khí hạt nhân. Người Liên Xô đã tái khởi động các vụ thử của mình hai tháng trước Tsar Bomba, và không có sự đình hoãn de jure đang có hiệu lực ở thời điểm đó (Hoa Kỳ đã thông báo rằng họ coi mình tự do nối lại thử nghiệm mà không cần thông báo thêm).