У чому користь науці від ядерних навчань. Вчені пояснюють сенс радіоактивних вибухів

28 січня 2021, 20:15

Ядерні вибухи принесли величезну шкоду та радіоактивне забруднення всьому навколишньому середовищу Землі. Але вони ж дали і багато наукових даних, які до цього часу вивчають дослідники, пише Микола Воронін, кореспондент Бі-бі-сі з питань науки.

Рано-вранці 27 січня 1951 року на заході США — десь за 100 км від Лос-Анджелеса — прогримів вибух, який на кілька секунд осяяв пустелю Нахава яскравіше полуденного сонця. Там, на щойно відкритому полігоні в Неваді, почалася операція «Рейнджер» — перша серія ядерних випробувань у гонці озброєнь, яка тоді набирала оборотів.

Протягом наступного десятиліття країни-учасниці «холодної війни» підірвали в атмосфері кілька сотень ядерних боєприпасів, безперервно нарощуючи потужність зарядів і в результаті накривши радіоактивною хмарою всю планету.

Наслідки цих вибухів відчуваються донині.

Сліди глобального радіоактивного забруднення можна без зусиль відшукати в будь-якому живому організмі - включно зі стронцієм-90, якого не існує в природі і який виявляють у дитячих молочних зубах, що ще не встигли прорізатися.

Утім у ядерного протистояння, яке ледь не знищило планету під час Карибської кризи 1962 року і яке до цього дня є джерелом правдоподібних варіантів мальовничого армагеддона для голлівудських сценаристів, є й інший, більш світлий бік.

Поки деякі політики продовжують мріяти про ядерну перевагу, вчені знайшли спосіб хоча б частково повернути наслідки гонки озброєнь на користь й залучити «брудний атом» на службу науці.

Піддослідні кролики

NEVADA SITE OFFICE
Фото: NEVADA SITE OFFICE

«Відчуваєш, як тебе накриває хвилею спека від вибуху, а навколо розливається світло», — згадував півстоліття тому ветеран морської піхоти США Френк Фармер секретні ядерні випробування.

«Стає так світло, що тебе просто просвічує наскрізь — в руках можна кістки розглядати», — дивувався він.

У 1950-х роках в команді плавучої майстерні «Хупер-Айленд» Фармер брав участь у підготовці, організації та ліквідації наслідків півтора десятка ядерних випробувань. Якщо бути зовсім точним — 35 вибухів, кожен з яких міг без особливих зусиль стерти з лиця землі місто досить великих розмірів.

Френк на власні очі спостерігав 18 скидів — іноді на відстані лише кількох кілометрів. Причому без будь-якого захисного спорядження: про згубний вплив радіації на організм на той момент відомо було досить мало, а операції були глибоко засекречені.

Лише через багато років Харпер зрозуміє, що він та його товариші по службі попутно виконували в експерименті роль піддослідних кроликів.

Як і ще кілька десятків тисяч американських і радянських солдатів, що підірвали здоров’я на ядерних випробуваннях. До третини свідків експериментальних вибухів стали згодом інвалідами, у багатьох народилися діти з порушеннями розвитку.

Трохи приборкати гонку ядерних озброєнь вдалося лише в 1963 році, коли в Москві підписали Договір про заборону випробувань ядерної зброї в атмосфері, космічному просторі й під водою.

Наполовину порожній чи наполовину повний?

LIBRARY OF CONGRESS
Фото: LIBRARY OF CONGRESS

Проте, за словами професора ядерної хімії Манчестерського університету Сари Хіт, було б неправильно вважати десятиліття атмосферних ядерних випробувань чимось однозначно поганим — такою собі чорною сторінкою світової історії.

«В якомусь сенсі це питання про те, наполовину повний ваш стакан, або ж наполовину порожній. У будь-якому, навіть найбільш негативному досвіді можна відшукати щось позитивне», — запевняє вона.

Так, експериментальні атомні вибухи призвели до незворотних, іноді катастрофічних наслідків для багатьох безпосередніх учасників випробувань, а нашу планету дійсно накрило щільним шаром радіоактивного пилу.

Однак саме ці ж вибухи дозволили зробити низку найважливіших наукових відкриттів і породили цілі нові галузі знання.

Якісь із них стали закономірним продовженням проведених військових експериментів. Найбільш очевидний приклад — атомна енергетика.

«Мирний атом» названий так саме тому, що зобов’язаний своєю появою атому військовому — тобто розробкам і випробуванням ядерної зброї.

За словами професорки Хіт, будівництво атомної електростанції «Колдер Холл» — першої АЕС у Британії і другої в світі - це «прямий наслідок наших спроб створити атомну бомбу».

«Бомба — це коли ти випускаєш енергію і дозволяєш їй досягти надкритичних значень, — пояснює вчена. — Але попутно ти розумієш, як працює ця технологія і як безпечно керувати реактором — а значить, той же процес можна використовувати для виробництва енергії».

LIBRARY OF CONGRESS
Фото: LIBRARY OF CONGRESS

Ще один схожий, але не настільки очевидний приклад наводить старший науковий співробітник російського Інституту міжнародних досліджень Андрій Баклицький.

Підготовка ядерних випробувань і аналіз вже проведених вибухів вимагали такого обсягу найскладніших обчислень, що дали потужний поштовх розвитку обчислювальної техніки. Проведені електронікою розрахунки економили стільки часу і коштів, що оборонні відомства охоче витрачалися на ці розробки, і це у підсумку призвело до появи окремого типу ЕОМ — суперкомп’ютерів.

Таємний інформатор

За сім десятиліть, що минули з початку ядерних випробувань, придумали масу способів використовувати і радіоактивне забруднення в інтересах науки.

Наприклад, вченим вдалося значно краще зрозуміти Світовий океан, відстежуючи атоми тритію, що утворилися під час морських вибухів. Спостереження за тим, як тритій переміщається між океанськими шарами, тривають досі.

Несподіване застосування радіоактивного забруднення знайшли мистецтвознавці: вони навчилися з високою точністю визначати підробки робіт відомих художників.

Справа в тому, що у звичного нам вуглецю є природний радіоактивний ізотоп, вуглець-14. Зазвичай він утворюється у невеликих кількостях у верхніх шарах атмосфери під дією космічного випромінювання, відносно рівномірно розноситься по всій планеті - і рано чи пізно опускається на землю з опадами.

Оскільки вуглець становить основу органічного життя і міститься у всіх живих клітинах, його (нарівні зі звичайним ізотопом) вбирають рослини. Звідти він потрапляє в організм травоїдних тварин, а потім і хижаків.

Період напіврозпаду вуглецю-14 відомий і становить близько 5700 років — тобто після цього строку половина радіоактивних атомів перетворяться на звичайні.

Коли організм вмирає, надходження в нього нових радіоактивних атомів припиняється — а вже наявні продовжують розпад, так що з часом співвідношення двох ізотопів починає змінюватися. Саме на цьому заснований метод радіовуглецевого аналізу, розроблений американським фізиком Уіллардом Ліббі - він дозволяє досить точно встановити дату народження або смерті.

GETTY IMAGES
Фото: GETTY IMAGES

Відкриття зробили у середині 1940-х, а в 1960 році Ліббі отримав за нього Нобелівську премію.

Як пояснює Сара Хіт, ядерні випробування призвели до викиду багатьох радіоактивних елементів, але вуглець-14 виявився серед них найбільш довготривалим. Його концентрація в атмосфері злетіла настільки, що всі живі організми, які з’явилися на світ з середини минулого століття, разюче відрізняються за хімічним складом.

А значить, їх досить нескладно визначити в лабораторних умовах.

Саме так і сталося в 2014 році, коли італійські ядерні фізики виявили, що картина, що нібито належить пензлю французького художника-кубіста Фернана Леже, написана на полотні, виготовленому щонайменше через чотири роки після смерті ймовірного автора.

Якби, як стверджували власники картини, полотно справді написав у 1914 році сам Леже, в ньому ніяк не могло залишитися слідів ядерних випробувань, проведених через півстоліття.

«Ми не можемо змінити жахи минулого»

NASA
Фото: NASA

Іноді відлуння ядерних випробувань можна знайти у найнесподіваніших галузях знання — наприклад, в дослідженні космосу.

Вивчивши гірську породу, яка сплавилася після вибухів на ядерних полігонах, вчені виявили, що за деякими показниками вона дуже нагадує зразки місячного ґрунту. Так непряме підтвердження отримала теорія про те, що Місяць сформувався в результаті зіткнення Землі з гігантським небесним тілом, що за розміром можна порівняти з Марсом.

Енергія цього гіпотетичного зіткнення мала бути настільки великою, що відтворити щось подібне в лабораторних умовах було практично неможливо. Допоки це не вийшло випадково — у результаті потужного ядерного вибуху.

Спостереження за військовослужбовцями, які отримали в ході випробувань високу дозу радіації, поклали початок розвитку ядерної медицини, радіоізотопної діагностики та променевої терапії.

GETTY IMAGES
Фото: GETTY IMAGES

Моніторингові станції, спочатку побудовані для відстеження ядерних випробувань у будь-якій точці планети — щоб не не пропустити вибух, проведений потенційним супротивником, — сьогодні дають вченим цінні дані про землетруси і цунамі.

Завдяки центрам спостереження, що залишилися з часів «холодної війни», ми можемо заздалегідь почути пробудження вулканів або оперативно виявити витік радіації.

Навіть система GPS, якою сьогодні щодня користується будь-який власник смартфона, значною мірою завдячує своєю появою необхідності проводити точне наведення ядерних ракет.

При цьому в нових ядерних випробуваннях, схоже, необхідності немає.

«З 1996 року офіційні ядерні держави не проводили ядерних випробувань, — нагадує Андрій Баклицький, — але зібрані за попередні десятиліття дані й технології комп’ютерного моделювання дозволяють до сьогоднішнього дня підтримувати існуючі ядерні боєзаряди в боєготовності і безпеці, а також виробляти нові заряди. І така ситуація може тривати ще довго».

«Ми не можемо змінити жахи минулого — те, що вже відбулося. Але якщо можна знайти у них щось позитивне і поставити на благо, то, я думаю, це просто необхідно зробити», — погоджується професор Сара Хіт.

«Те, що відбулося в 1950−60-х роках жахливо — але якщо можна зібрати дані, отримані в результаті цих страшних експериментів, і направити їх у мирне русло, то ігнорувати отримане знання неправильно — якою б метою це не було виправдано», — впевнена вона.

Хочете отримувати головні новини в месенджер? Підписуйтеся на наш Telegram або Viber!

Редактор: Юлія МакГаффі
Радіо НВ
X