Отстрел цилиндрических зарядов производился на площадке № 2, возле каземата, сданного в эксплуатацию строителями в июне 1947 года после соответствующего испытания на прочность взрывом заряда повышенной мощности.
Площадка № 2 находилась в лесу на расстоянии 5 км от территории завода, на которой располагался наш лабораторный корпус.
Рядом с первым казематом на этой площадке находился второй, точно такой же, повернутый по отношению к первому на 90 градусов: в будущем предполагалось наблюдать взрывные процессы в двух взаимоперпендикулярных направлениях.
Вскоре во втором каземате была смонтирована рентгеновская установка лаборатории В.А.Цукермана, а задуманные наблюдения с двух направлений так и не осуществились. Соседство двух казематов лишь создавало помехи и опасные ситуации для работающих в них.
Для регистрации распространения детонационной волны в заряде и изменения скорости ее распространения впервые в лаборатории М.Я.Васильева был применен дисковый фотохронограф, разработанный собственным конструкторским бюро, автор разработки — Н.П.Швилкин. Фотохронограф представлял из себя цилиндрическую камеру с четырьмя объективами. Внутри камеры на диске, вращаемом электродвигателем, укреплялась фотопленка. В качестве электродвигателя использовался стартер с самолета «Дуглас», питающийся от генератора постоянного тока на 24 В — динамомашины, работающей от сети переменного тока напряжением 380 В. Ток, потребляемый электромотором, был огромным — 25 — 40 А.
Эти две мощные вращающиеся машины — электродвигатель фотохронографа и преобразователь переменного тока — создавали невообразимый шум. Перед взрывом в такой, в общем-то неприятной, обстановке необходимо было измерять механическим тахометром число оборотов двигателя, на валу которого вращался диск с пленкой.
Скорости развертки изображения на пленке при этом достигались небольшие — доли мм/мкс, а измерение скорости примитивным тахометром осуществлялось с большой погрешностью. Результаты измерений с помощью такого фотохронографа не удовлетворяли требованиям, необходимым для решения поставленной задачи.
Поэтому дисковый фотохронограф поначалу применялся не для количественных измерений, а лишь с целью качественной отработки самой методики.
Большие надежды в это время возлагались на зеркальный фотохронограф с двойным объективом, который позволил бы получать развертку изображения на неподвижной пленке со скоростью несколько мм/мкс, и исследуемый объект располагать на значительно более безопасном расстоянии с изображением его во всю ширину кинопленки. Кроме того, на валу зеркала устанавливался генератор электрических импульсов, частоту которых можно сравнивать с частотой генератора стандартных сигналов (ГСС-6); далее, по кривой Лиссажу, получаемой на экране контрольного осциллографа, с высокой точностью определяется скорость вращения зеркала, и по ней скорость перемещения отраженного изображения на пленке.
Синхронность момента подрыва КД заряда и положения зеркала осуществлялось специальным устройством, работающим по принципу устройства опережения зажигания в двигателях внутреннего сгорания. Опережение подрыва, если так можно сказать, регулировалось поворотом этого устройства и зависело от скорости вращения зеркала, а также времени появления изображения с момента подачи высоковольтного импульса на подрыв КД.
Разработка и изготовление зеркального фотохронографа уже подходили к концу в ИХФ АН СССР. Авторами его схемы и технического задания являлись А.Д.Захаренко и А.С.Дубовик.
Первоначальная проработка оптической схемы и конструктивных элементов фотохронографа, а также выбор объективов проводились в конструкторской группе института Георгием Дмитриевичем Соколовым. Затем, из-за отсутствия у нас необходимых конструкторских сил все разработки для окончательного оформления конструкции были переданы в ИХФ АН СССР.
В своих мемуарах "Люди и взрывы" В.А.Цукерман утверждает, что двухобъективный фотохронограф был предложен именно в его лаборатории вопреки возражениям К.И.Щёлкина. Это не так.
Во-первых, споров по этому поводу вообще не было.
Во-вторых, всю оптическую схему фотохронографа разработал Г.Д.Соколов совместно с А.Д.Захаренковым с помощью оптической скамьи в лаборатории М.Я.Васильева.
Опытный образец зеркального фотохронографа в двух экземплярах был изготовлен мастерскими МХФ АН СССР весьма оперативно (прямо по эскизам) и с высоким качеством. С его помощью, по сути дела, весь цикл отработки элементов первого ядерного заряда был проведен от начала и до конца.
Основным назначением фотохронографа явилось не измерение скоростей детонации ВВ, а регистрация несферичности фронта детонации.
В процессе эксплуатации опытного образца фотохронографа в течение года возникало множество предложений по совершенствованию прибора, особенно системы управления им, с использованием электроники.
Так, разработанный впоследствии пульт управления вобрал в себя комплекс функций регулирования оборотов и замера скорости вращения зеркала, синхронизации момента подрыва КД заряда с определенным положением зеркала, блокировки системы подрыва КД с устройством дистанционного открытия затвора объектива, автоматического снятия остаточного напряжения на конденсаторах подрывной установки после производства взрыва и т. д.
По нашим предложениям опытный образец был переработан и впоследствии пошел в эксплуатацию, как фоторегистратор СФР-2М. Его конструкция и принципиальные решения в оформлении всех его узлов и агрегатов были настолько удачными, что не подвергались изменению в течение несколько десятков лет, т. е. СФР-2М не претерпел принципиальных изменений по сей день. Разработчиком электронных схем пульта управления была лаборатория ИХФ АН СССР, возглавляемая А.И.Соколиком.
В то же время, начиная с середины 1947 года, в лаборатории, руководимой В.А.Цукерманом, разрабатывался свой вариант зеркального фотохронографа. Одновременно с этим силами механических цехов завода, а больше силами механиков-умельцев самой лаборатории, изготавливался сразу рабочий образец и незамедлительно пускался в дело. Правда, из-за дефицита времени система управления таким самодельным фотохронографом была примитивной и часто по этой причине получались отрицательные результаты. Например: вместо дистанционно управляемого фотозатвора на объектив лаборантом надевалась обыкновенная шапка с его же головы, и по команде «шапка» открывался затвор; но иногда руководитель опыта в спешке забывал подать команду, взрыв происходил при закрытом объективе — результат при этом, конечно, оказывался равным нулю.
Подобных курьезов в первые годы происходило множество во всех лабораториях, что объяснялось не только спешкой, но и пренебрежением к тщательной разработке дистанционных систем управления.
Конструктором первого образца самодельного фотохронографа и последующих модифицированных вариантов был Илья Шулимович Модель, постоянно вдохновляемый неугомонным В.А.Цукерманом. Главным создателем всех узлов и агрегатов в металле, разрабатываемых, был механик, мастер на все руки Георгий Васильевич Зубков, получивший во время войны мощную закалку на северном флоте.
В нашем отделе натурных испытаний «мелочам» уделялось особенно большое внимание. Кирилл Иванович имевший к этому времени богатейший опыт экспериментальных исследований, всегда и везде предупреждал: "Бойтесь мелочей, ибо они всегда подводят, поскольку им, как правило, ученые не уделяют внимания."
Надо думать, не в последнюю очередь, именно благодаря оказываемому нами вниманию мелочам, тщательному их изучению и применению с самого начала автоматизированных систем управления, дорогостоящие эксперименты с натурными зарядами (т. е. не с малыми моделями натуры), как правило, завершались хорошими результатами.
* * *
Элементы фокусирующего пояса заряда первой атомной бомбы были отработаны к апрелю 1949 года. Но до полной отработки всех элементов заряда необходимо было решить еще множество проблем.
Лично мне, прикомандированному к группке А.Д.Захаренко, вместе с ее небольшим коллективом довелось участвовать во всех работах по приготовлению и исследованию взрывчатых смесей, по отработке технологии изготовления деталей из этих смесей, по освоению фотохронографов и проведению их совершенствования, по разработке методики исследований с их помощью, по овладению спецификой постановки взрывных экспериментов и, наконец, приобрести опыт взрывника.
Кстати, работы в группе А.Д.Захаренко не освобождали меня от выполнения заданий по собственной тематике. Приходилось успевать всюду. В будущем предстояло проводить измерения величин давления и степеней сжатия материала ядра в центре натурного сферического заряда. Для этого нужно было получить и консультации, и некоторые практические уроки в лаборатории Л.В.Альтшулера, которая с июня 1947 года начала бурными темпами отрабатывать методы измерений, проводить сами измерения и давлений, и величин сжатий, создаваемых сферически сходящейся ударной волной. Отметим, что сферический модельный заряд этой лаборатории был сконструирован и изготовлен только ее силами.
