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Leopard1

...la Più Potente Esplosione Nucleare (Novaja Zemlja 1961)

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Avevo accennato in http://www.betasom.it/forum/index.php?showtopic=43330&hl= alla più grande esplosione non nucleare di Halifax, nel 1917.

Proseguo accennando invece alla più potente esplosione nucleare avvenuta 44 anni dopo, quella della bomba Big Ivan (detta anche Zar)

Come al solito, toccherà a Malaparte aiutarmi inserendo le foto (sempre che ci riesca...)

 

Novaja Zamlja, 1961

Il 30 ottobre 1961 vi fu in Novaja Zemlja il test nucleare più potente della storia.

Il 10 luglio 1961 il premier sovietico Nikita Khruščёv diede il via al progetto nella versione "full scale" da 100 megatoni e il 9 agosto 1961 rilasciò una dichiarazione nella quale affermava che l'Unione Sovietica era in grado di costruire e sperimentare una bomba da 100 megatoni. I progettisti dell'ordigno erano per lo più fisici rinomati dell'Accademia delle Scienze dell'Unione Sovietica quali: Juli Borisovich Khariton, Andrej Dmitrievič Sakharov, Evsej Rabinovich, Viktor Adamskii, Yuri Babayev, Yuri Smirnov e Yuri Trutnev. Poco dopo il test, Sakharov iniziò la sua campagna contro le armi nucleari, che culminò negli anni settanta fino ad ottenere il Premio Nobel per la pace nel 1975.

La dichiarazione scatenò forti proteste internazionali, in quanto un ordigno di tale potenza avrebbe determinato una forte ricaduta di materiale radioattivo. Per questo motivo la versione che fu poi fatta esplodere fu da 50 megatoni e con fallout ridotto, come spiegato in precedenza.

All'inizio di ottobre, Sakharov giunse a Mosca per discutere i calcoli teorici effettuati per la bomba da 100 megatoni, ma dopo il suo ritorno ad Arzamas-16 (la città chiusa sede del programma nucleare militare sovietico, oggi Sarov) nacquero seri dubbi circa la progettazione, nonostante il dispositivo fosse quasi pronto per la spedizione. Secondo lo stesso Sakharov la bomba avrebbe avuto delle caratteristiche rischiose, mentre Evsej Rabinovich si convinse che l'ordigno non avrebbe funzionato. Nacque un dibattito fra Sakharov e Rabinovich, che infine diede ragione a quest'ultimo. Tuttavia, entrambe le parti utilizzarono calcoli statistici e approssimazioni per avvalorare le proprie tesi, e fu quindi difficile determinare con certezza quale argomentazione fosse quella corretta.

A partire da quel giorno il progetto venne completamente rivisto, finché il 24 ottobre (solo 6 giorni prima della prova vera e propria) la relazione finale venne completata e le specifiche vennero inviate ai costruttori della bomba. All'interno del rapporto era presente la seguente dichiarazione:

«Un risultato positivo del test, apre la possibilità di creare un dispositivo di potere praticamente illimitato»

La bomba “Zar” (Tsar Bomb o RDS-220, nome in codice “Big Ivan”) era una bomba all’idrogeno di tipo Teller-Ulam da 50 Megaton, ovvero 3125 volte l'energia emanata da Little Boy (l'atomica utilizzata dagli Stati Uniti su Hiroshima), oppure 10 volte la potenza combinata di tutti gli esplosivi convenzionali usati nella seconda guerra mondiale.

 

 

La copia della bomba termonucleare Zar, esposta nel Museo Atomico di Sarov

 

 

Una bomba a idrogeno a tre stadi possiede il primo a fissione per innescare il secondo, caratterizzato a sua volta da una fusione nucleare di atomi leggeri quali l'idrogeno. L'energia sviluppata innesca così il terzo stadio, composto da un'altra fissione nucleare.

Nel progetto iniziale della bomba “Zar”, i primi tre stadi avrebbero dovuto sviluppare un'energia pari a 100 Megaton, ma ciò avrebbe provocato successivamente troppe ricadute di materiale radioattivo sulle zone circostanti, in maggioranza appartenenti al territorio sovietico. Per limitare tale fenomeno detto fallout, il terzo stadio venne modificato sostituendo lo strato di uranio 238 con del piombo, in modo tale da rallentare i procedimenti di fusione rapida e di conseguenza sviluppare un'energia inferiore ai 100 Megaton previsti originariamente.

La bomba “Zar”, quindi, venne ridotta a 50 (o 57) Megaton e produsse circa il 97% dell'energia totale solamente con la fusione nucleare del secondo stadio, diventando in questo modo una delle bombe nucleari più "pulite" mai create, in quanto determinò una quantità molto bassa di ricadute rispetto al suo rendimento.

Secondo lo storiografo Robert Hutchinson, la bomba fu realizzata a scopo puramente politico e propagandistico, visto che la sua importanza militare era ridotta: armi di carica inferiore erano comunque in grado di produrre danni elevati, anche se meno estesi.

Dopo il completamento della bomba, l'officina venne smantellata e il pianale su cui era stata costruita venne camuffato come un normale treno merci.

 

 

Un Tupolev Tu-95 Bear come quello che trasportò la bomba Zar

 

Successivamente l'ordigno venne portato fino all'aeroporto dove venne caricato su un Tupolev Tu-95 pilotato dal maggiore Andrei E. Durnovtsev: l'aereo fu opportunamente modificato poiché la bomba era così grande e pesante (27 tonnellate racchiuse in 8m di lunghezza e 2,1m di diametro) che fu necessario rimuovere i portelloni del vano bombe e i serbatoi secondari della fusoliera, inoltre quasi tutta la superficie esterna fu rivestita con una speciale vernice riflettente per evitare il surriscaldamento del velivolo a detonazione avvenuta.

Durante il volo, il Tu-95 venne accompagnato da un Tupolev Tu-16 dotato di strumenti scientifici e di videocamere per l'analisi del test. L'ordigno, invece, venne equipaggiato con un grande paracadute in modo tale da rallentare la discesa e permettere la fuga del bombardiere dal luogo di detonazione.

 

 

 

La zona del test nucleare

 

La bomba fu sganciata il 30 ottobre 1961 alle ore 11:32 (secondo il fuso orario di Mosca) nella baia di Mitjušicha, sull'isola di Novaja Zemlja a nord del Circolo Polare Artico. Fu fatta esplodere a 4.000 metri dal suolo (4.200 dal mare) e dopo un lampo molto intenso di luce, si generò una palla di fuoco che si espanse fino a un diametro di quasi 8 chilometri: si avvicinò al suolo per poi risalire e raggiungere l'altitudine alla quale il Tu-95 si era trovato al momento del rilascio dell'ordigno.

La bomba fu sganciata il 30 ottobre 1961 alle ore 11:32 (secondo il fuso orario di Mosca) nella baia di Mitjušicha, sull'isola di Novaja Zemlja a nord del Circolo Polare Artico. Fu fatta esplodere a 4.000 metri dal suolo (4.200 dal mare) e dopo un lampo molto intenso di luce, si generò una palla di fuoco che si espanse fino a un diametro di quasi 8 chilometri: si avvicinò al suolo per poi risalire e raggiungere l'altitudine alla quale il Tu-95 si era trovato al momento del rilascio dell'ordigno.

Nel frattempo iniziò a sollevarsi il fungo, mentre l'onda d'urto iniziò a propagarsi circolarmente.

La pressione dello scoppio raggiunse un picco di circa 21 bar (300 psi), sei volte quella di Hiroshima, e il "fungo" causato raggiunse l'altezza di 64 chilometri. Nonostante il cielo fosse nuvoloso, il lampo venne visto a 1.000 chilometri di distanza.

 

 

Il “fungo” generato dall’esplosione

 

Uno dei testimoni riferì di aver percepito l'abbagliamento (anche attraverso gli occhiali protettivi) e il surriscaldamento della pelle alla distanza di 270 km.

L'onda d'urto venne registrata nell'insediamento di Dikson a 700 km, mentre vennero danneggiate le imposte in legno delle case sino a 900 km dall'ipocentro fino in Finlandia. Tutti gli edifici presenti sull'isola di Severnyj, realizzati in mattoni e legno, situati a 55 km di distanza dall'impatto vennero completamente distrutti. In alcuni distretti posti a centinaia di chilometri, le case in legno vennero rase al suolo, mentre quelle in pietra persero il tetto, le finestre e le porte.

In alcuni casi, l'irregolare propagazione dell'onda d'urto in esplosioni atmosferiche di eccezionale potenza può provocare danni sino a 1.000 chilometri di distanza.

Le radiazioni prodotte ionizzarono l'aria e interruppero le comunicazioni radio per quasi un'ora. Il pilota del Tupolev, Maggiore Andrei Durnovtsev, diede immediatamente l'informazione che l'esplosione era avvenuta al comando situato nella penisola di Kola, ma successivamente, non potendo più comunicare, i progettisti non poterono sapere alcuna informazione sull'esito del test per 40 minuti. Solo quando il contatto radio con la base di Novaja Zemlja venne ristabilito i fisici poterono chiedere informazioni sulla quota della nube e capire che tutto era andato come previsto.

Durnovtsev fu promosso al grado di tenente colonnello ed insignito del titolo di Eroe dell'Unione Sovietica per il suo comportamento durante la missione.

L'onda sismica generata dall'esplosione fece tre volte il giro della Terra. Nonostante l'esplosione fosse stata innescata nell'atmosfera, l'U.S. Geological Survey misurò una magnitudo sismica compresa tra 5,0 e 5,25 con un'onda d'urto propagata e percepita in tutto il mondo.

Poco dopo il test del 30 ottobre, gli Stati Uniti misurarono l'energia liberata come circa 57 megatoni, cioè 240 PJ. Questo valore circolò per 30 anni come il dato effettivo del dispositivo, citato da fonti occidentali e dallo stesso governo sovietico. Tuttavia, a partire dal 1991 è stato possibile verificare i documenti dell'URSS scoprendo che in questi compare sempre la cifra di 50 megatoni, cioè 210 PJ, e non 57. Tra questi è possibile trovare la lista ufficiale russa di tutti i test nucleari[6], il registro dei progetti realizzati dal laboratorio Arzamas-16 (al tempo diretto da Yuli Khariton) e i racconti personali dei fisici che progettarono la bomba, quali Viktor Adamskii e Yuri Smirnov.

Gli Stati Uniti poterono misurare con buona precisione gli effetti della bomba in quanto, grazie all'annuncio del test da parte di Khruščёv, venne rapidamente organizzata l'operazione Speedlight con a capo Hebert Scoville (presidente della Joint Atomic Energy Intelligence Committee) e Gerald Johnson (assistente del Segretario della Difesa per l'energia nucleare).

Un KC-135A Stratotanker, matricola 55-3127, venne modificato per trasportare vari equipaggiamenti di rilevazione elettromagnetica (tre sensori fotoelettrici DT-150/ASH-4, due speciali apparecchiature fotografiche Edgerton, Germeshausen & Greir, un fotometro ed una antenna sistemata sul dorso dell’aereo per catturare gli impulsi elettromagnetici) e di registrazione cinefotografica (ben nove tra cinecamere e macchine fotografiche ad alta velocità di ripresa)

Le modifiche vennero effettuate da una speciale unità al Wright-Patterson Air Force Base e completate il 27 ottobre[1]. Il giorno del test, l’arereo, battezzato Speedlight Bravo, volando sopra l'Oceano Artico, poté avvicinarsi abbastanza al punto di detonazione dell'ordigno.

Il profilo di emissione della luce raccolto dal fotometro sarebbe stato utilizzato per calcolare l'energia emessa, mentre gli apparecchi di monitoraggio elettromagnetico avrebbero captato i segnali emessi da ogni differente fase della bomba, permettendo la misurazione dei singoli interstadi.

 

 

Il Boeing KC 135 Stratotanker Speedlight Bravo utilizzato per monitorare il test sovietico

 

Secondo lo storiografo Robert Hutchinson, la bomba fu realizzata a scopo puramente politico e propagandistico, visto che la sua importanza militare era ridotta: armi di carica inferiore erano comunque in grado di produrre danni elevati, anche se meno estesi.

Per dare un’idea dell’area di distruzione creata dall’esplosione della bomba Zar, proponiamo questa piantina...

 

 

Zona di distruzione totale della Bomba Zar su una mappa di Roma: cerchio porpora = distruzione totale (raggio di 35 chilometri), cerchio rosso = palla di fuoco (raggio 3,5 km).

 

 

 


[1] Le modifiche furono ritenute così interessanti che nacque il progetto Big Safari

 

 

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Vincenzo, ritieni corretti questi dati: La pressione dello scoppio raggiunse un picco di circa 21 bar (300 psi), sei volte quella di Hiroshima ?

Così sono riportati anche in The Soviet Weapons Program - The Tsar Bomb

 

The effects were spectacular. Despite the very substantial burst height of 4,000 m (13,000 ft) the vast fireball reached down to the Earth, and swelled upward to nearly the height of the release plane. The blast pressure below the burst point was 300 PSI, six times the peak pressure experienced at Hiroshima. The flash of light was so bright that it was visible at a distance of 1,000 kilometers, despite cloudy skies. One participant in the test saw a bright flash through dark goggles and felt the effects of a thermal pulse even at a distance of 270 km..................

 

Ignoro come e dove sia stata calcolato, ma questo valore mi pare estremamente riduttivo !

Edited by danilo43

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Mi hai mandato alcune immagini in formato strano. Non garantisco di riuscire ad inserirle. Vediamo un po'....

bomba_zps298721e2.jpg

 

La copia della bomba termonucleare Zar, esposta nel Museo Atomico di Sarov

 

 

 

2-Tupolev-Tu-95-Bear_zps31b73966.jpg

 

 

Un Tupolev Tu-95 Bear come quello che trasportò la bomba Zar

 

 

 

2uqkt43.png

 

La zona del test nucleare

 

 

4-ilfungonuclearedellaTsar-Zar_zps6aa655

 

Il “fungo” generato dall’esplosione

 

 

 

 

aereo_zps7fdeadf3.jpg

l Boeing KC 135 Stratotanker Speedlight Bravo utilizzato per monitorare il test sovietico

 

 

332w0o9.gif

 

Zona di distruzione totale della Bomba Zar su una mappa di Roma: cerchio porpora = distruzione totale (raggio di 35 chilometri), cerchio rosso = palla di fuoco (raggio 3,5 km).

Edited by malaparte

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"... La pressione dello scoppio raggiunse un picco di circa 21 bar (300 psi), sei volte quella di Hiroshima ? Ignoro come e dove sia stata calcolato, ma questo valore mi pare estremamente riduttivo !"

Ciao Danilo43.

Il dato è stato ripreso dal sito http://nuclearweaponarchive.org/Russia/TsarBomba.html, in genere abbastanza attendibile sotto il profilo tecnico. Le mie competenze, come sai, sono in tutt'altro campo, per cui non so proprio risponderti: magari tra gli amici di Betasom c'è qualcuno in grado di farlo.

Premesso che mi è parso di capire che non c'è una proporzionalità automatica tra potenza dell'ordigno nucleare ed effetti della sua deflagrazione, credo comunque che sia le tecnologie di misurazione dell'epoca (e, forse, anche quelle attuali), sia la metodologia di raccolta dati effettuata dal KC-135 Speedlight Bravo (che volava a varie centinaia di Km dalla Novaja Zemlia) non abbiano consentito di essere particolarmente precisi.

 

"Mi hai mandato alcune immagini in formato strano. Non garantisco di riuscire ad inserirle."

Malaparte,

hai fatto un lavoro splendido! Magari fossi in grado di farlo io! (alla prossima occasione, riproviamo su altro PC). Grazie ancora.

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Innanzitutto complimenti a Leopard per il report dettagliatissimo e a Malaparte per le immagini.

 

In merito al picco di pressione, la vera domanda è a che distanza questo sia stato misurato.

Infatti, allontanandosi dal centro dell'esplosione le oscillazioni della pressione vanno man mano riducendosi, perchè l'energia generata si distribuirà su una superficie sempre più ampia. Immaginiamoci il fronte dell'esplosione come una semisfera che si ingrandisce sempre più: più siamo lontani, meno intenso sarà il livello di sovrapressione.

Fra l'altro, quest'ultima decresce con il quadrato della distanza dalla "sorgente", quindi con un trend molto sensibile.

(E' lo stesso motivo per cui sentiamo un suono meno intenso se ci allontaniamo dalla sorgente. In effetti, le onde sonore sono proprio onde di pressione)

__________

 

Quindi, occorre capire a che distanza sia stato fatto il rilievo.

L'unica cosa certa è che, per poter comparare i due casi, le due distanze di riferimento dovranno essere uguali.

Quanto siano queste distanze, però, non lo sappiamo.

 

In prossimità del punto zero penso che ci sia stata una pressione di migliaia o forse anche di milioni di atmosfere, per un breve istante.

Invece, una ventina di bar di sovrapressione ci saranno stati a diversi kilometri di distanza, magari qualche decina.

Del resto, presumo che questo valore di pressione sia quello misurato da un sensore di pressione posto sul suolo durante l' "esperimento".

Visto che il sensore è sopravvissuto ed è stato letto, sicuramente si trovava fuori dalla palla di fuoco (3,5 km) e magari addirittura al confine della sfera di distruzione totale (35 km).

La distanza di riferimento dovrebbe essere più o meno questa, se non addirittura maggiore.

 

___________

 

Se poi, per curiosità, fra di noi ci fosse un fisico nucleare (o magari un ufficiale di macchina di SSN/SSBN :biggrin: ), potrebbe anche dirci qual'è la pressione che si sprigiona nella zona della fusione nucleare vera e propria. Dovrebbe essere spaventosa, non certo i 20 bar di cui sopra...

 

(Danilo, come vedi il tuo dubbio era assolutamente fondato).

Edited by Ocean's One

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