Как американцы без испытаний держат ядерное оружие под контролем

Путь гегемона

Если вы считаете, что Соединенные Штаты подписали Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний в 1996 году из чистого благородства, вы сильно ошибаетесь. Даже в процессе подтверждения этого Договора в Соединенных Штатах прослеживаются двойные стандарты. Конечно, его подписали, но до сих пор не ратифицировали, так что на территории США он так и не вступил в силу. А вот Россия — да, и подписала, и ратифицировала.

Судя по всему, Вашингтон не собирается полностью принять это международное соглашение. Они аргументируют свою позицию необходимостью сохранять надежность своего ядерного арсенала и недостатком верификационных механизмов для маломощных и сверхмаломощных ядерных взрывов. Но, несмотря на это, налицо мораторий на ядерные испытания на территории США. И причина тут вовсе не в желании сохранить мир или заботе об экологии, а в элементарном чувстве превосходства.

В середине 90-х годов среди инженеров и ученых США сложилось мнение, что мощностей суперкомпьютеров достаточно для того, чтобы безболезненно отказаться от реальных испытаний атомных боеприпасов. И самое главное: ни у кого в мире не было аналогичных технологий! Именно поэтому американским военным не было о чем переживать — хотя к этому времени Россия едва спасала свой ядерный щит, имея серьезные ограничения на импорт высоких технологий.

В то время как США старались тормозить научное развитие СССР, начиная с 1949 года, когда был создан Координационный комитет по многостороннему контролю за экспортом (CoCom), ограничения действовали очень асимметрично. Например, в 1981 году Китай получил доступ к более современным технологиям, чем СССР, чтобы ослабить советское влияние в Азии.

Ограничения на технологии

Запрет на экспорт суперкомпьютера Cray-1 образца 1976 года в Советский Союз был введен, что считается причиной замедления советской микроэлектроники на 5-10 лет. После распада СССР такие запреты ослабли, однако США продолжали ограничивать доступ к высоким технологиям сразу через несколько барьеров:

• Правила экспортного администрирования (EAR)
• Режим Вассенара
• Регламенты международной торговли оружием (ITAR)

Не стоит забывать и о поправке Джексона-Вэника, отменённой только в 2012 году, но заменённой не менее спорным «законом Магнитского». Важно отметить, что России также запрещено поставлять современные фотовыводы от голландской ASML — это единственный производитель высококлассного оборудования для печати чипов.

Все эти ограничения затягивали уровень развития микроэлектроники в России, и американцы уверенно считали, что имеют солидное преимущество в этой области.

Моделирование ядерных взрывов

Поэтому полный отказ от натурных ядерных испытаний оказался выгоден прежде всего Вашингтону: только американцы могут осуществлять моделирование таких событий на нужном уровне и предсказывать поведение ядерных боеприпасов спустя десятилетия. Собственно, за ядерную программу в США отвечают три главные лаборатории:

• Сандийская национальная лаборатория — работа с неядерными компонентами.
• Лос-Аламосская национальная лаборатория — с 1943 года исключительно оборонные проекты.
• Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса — с 1953 года.

Как только ядерные испытания перевели в цифровую плоскость, все три лаборатории подключились к инициативе ускоренного стратегического вычислительного моделирования (ASCI). Официально проект предназначен для разработки вычислительных моделей физических и химических процессов, связанных с проектированием и производством ядерного оружия.

К 2004 году США ставили цель моделировать ядерный взрыв любой мощности и типа. Цифровое моделирование испытаний требовало значительно меньше ресурсов и финансирования. Основная задача заключалась в создании суперкомпьютеров и технологически продвинутых программных продуктов.

?? В 1996 году Сандийская лаборатория представила машина ASCI Red, которая открыла эру суперкомпьютеров, достигнув производительности более 1 триллиона арифметических операций в секунду. Размеры этой машины были просто впечатляющими — она занимала 150 квадратных метров в уникальном зале.

К 1999 году ASCI Red удалось разогнать до 3,1 терафлопса, что позволило сохранить его титул самого мощного компьютера в мире. Дальше последовали другие машины, такие как:

• Blue Pacific — 2,1 терафлопса.
• Blue Mountain — 3,0 терафлопса.

Сейчас такие мощности могут показаться смешными, поскольку современные настольные компьютеры уже способны выдавать от 5 до 10 терафлопс и даже больше.

Прогнозирование ядерных реакций

В 2002 году появился ASCI Q, вычислявший процессы ядерного взрыва со скоростью 14 терафлопс. Важно отметить, что с 1997 года было построено не менее дюжины таких вычислительных машин, и один из лучших, Sequoia 2009 года, достигал 16 петафлопсов!

Американские суперкомпьютеры занимаются, в первую очередь, расчётом и визуализацией ударных волн, исследуют, как нагреваются и деформируются материалы, протекают химические реакции, а также наблюдают поведение атомов и отдельных молекул.

К примеру, в 1999 году на одном из суперкомпьютеров впервые удалось полностью смоделировать трехмерный взрыв первичного заряда, а к 2002 году полностью реконструировать процесс.

Кроме того, вычислительные машины моделируют старение отдельных элементов ядерных боеприпасов и их поведение при различных условиях. Улучшая алгоритмы, исследователь может задать вопрос: «Как поведет себя плутоний после 20 лет простоя?» - и компьютер предложит весь набор событий на атомном уровне.

Текущие суперкомпьютеры и их значение

На данный момент, «супер» El Capitan выделяется на фоне остальных технологий. Он занимает площадь в два теннисных корта, стоит 600 миллионов долларов и демонстрирует пиковые 2,8 эксафлопса. Для сравнения: эксафлопс составляет 10^18 операций с плавающей запятой в секунду.

С тех пор как в 2024 году El Capitan был введен в эксплуатацию, создатели отмечают, что он может за считанные часы максимально точно построить визуализацию работы тактической авиабомбы B61, в то время как до этого на это требовались месяцы работы.

Таким образом, программа ASCI не только избавила США от необходимости проводить открытые ядерные испытания, но и привела к созданию нового класса суперкомпьютеров. Гражданская ветка этой эволюции оказала большое влияние на многие сферы, включая прогнозирование погоды и моделирование белков.

Что будет дальше? Нам остается только следить за дальнейшими шагами Министерства энергетики США и ожидать, как нейросети изменят работу таких программ. Является ли виртуальное моделирование достаточным? Вопрос остается открытым. Вероятно, именно поэтому в последнее время много разговоров о возможном возобновлении натурных испытаний ядерного оружия.

Способы контроля и мониторинга будут вызывать много вопросов, но одно ясно: мир не может существовать только на математических моделях, а реальность остаётся реальностью!

Комментарии ⁰