Подземные ядерные взрывы на берегах пролива Маточкин шар

Географию островов Новой Земли сотрудникам нашего института приходилось изучать по мере освоения тех или иных районов, где начинали проводиться испытания ядерных взрывов. Изучение началось с бухты Черной, расположенной на южной оконечности острова. В этом районе проводились первые наземные и подводные взрывы, затем география испытаний переместилась в район бухты Сульменова, расположенной на Северном острове в 120 км от пролива Маточкин Шар [1.2].Там проведено большинство взрывов в атмосфере. С 1964 года после запрещения воздушных испытаний в соответствии с Московским договором стали проводиться только подземные взрывы. Наиболее подходящим мелом для этих целей на Новой Земле оказался гористый прибрежный район пролива Маточкин Шар, где с 1961 года начали проходить штольни для подземных взрывов.

Перед коллективом научных сотрудников академиком М.А. Садовским была поставлена задача принять участие в этих испытаниях. Необходимо было направить свои усилия на изучение распространения сейсмовзрывных волн, геофизические наблюдения в ближней зоне взрыва, изучение характера воздействия на горный массив, разрушение массива и ранний выход инертных радиоактивных продуктов. М.А. Садовский сам был на первых подземных испытаниях. Потом поручил представлять свои научные интересы В.В. Адушкину, который взял на себя научное руководство компактным коллективом исследователей, принимавших впоследствии участие во многих работах. Изучение дальней сейсмики было поручено Д.Д. Султанову. В группу исследователей включались специалисты различных направлении, но наиболее часто принимали участие в этих работах И.С. Свинцов, П.Б. Каазик, В.А. Либин, В.В. Гарнов, О.П. Кузнецов, Н.И. Недошивин, Л.Ф. Баранов, С.И. Орешин, А.С. Денисков. Результаты работы этой группы нашли отражение в научно-технических отчетах, которые составлялась после каждого эксперимента. Подготовка к экспедициям начиналась за несколько месяцев. Составлялась программа исследований, которая утверждалась в 6-м управлении ВМФ. Разрабатывались методики исследований и подготавливались соответствующие приборы. Научное оборудование заранее направлялось на место испытаний, а затем отравлялись и научные сотрудники.

Обычно на Новую землю добирались военными самолетами с аэродромов ВМФ Измайлово, а потом Астафьево. В последнее время стали летать из Архангельска рейсовым самолетом ГВФ до Амдермы-2, как в то время именовался аэродром Рогачево на Новой земле. Иногда можно было из Архангельска отправиться и на теплоходе «Буковина». И вот однажды, когда нам представился выбор, одна из групп сотрудников решила отплыть из Архангельска на теплоходе.

Во второй половине дня теплоход «Буковина» при ясной погоде вышел из Архангельска. Пассажиры, в основном семьи офицеров, возвращались после летнего отпуска к началу учебного года в гарнизон. Теплоход идет вдоль Северной Двины, и мы наблюдаем за удаляющейся панорамой города, который узкой длинной лентой белых строений тянется вдоль берега. Проходим мимо острова Соломбала со складами древесины и стоящими у берега на погрузке иностранными лесовозами. Но вот кончается устье реки с протоками и открываются горизонты Белого моря. Основное плавание проходит по Баренцеву морю. Через несколько часов хода попадаем в полосу сильного тумана, и корабль начинает периодически давать гудки. Стоит сплошной туман, корабль, подавая гудки, движется как будто на ощупь. Смотрим на море и удивляемся - поверхность моря выглядит очень необычно. Стеклянная поверхность воды, как на пруде, совершенно гладкая. Стоит тишина, и только слышится работа машины и шум воды, разрезаемой носом корабля. Цвет моря почему-то тоже необычен - все в коричневых тонах. Кажется, что близко к поверхности плавают какие-то коричневые водоросли. Всматриваемся и видим, что это большие коричневые медузы и их очень много. Когда стало темнеть, палуба опустела. На следующее утро мы проснулись уже от других ощущений. Корабль изрядно качало, и слышались удары волн по обшивке. На палубе било свежо. Море и небо приняли естественную темно-синюю окраску. Волнение и качка усиливались. Все с вожделением вглядывались в горизонт в надежде увидеть очертания берегов. По прибытии в Белушью, основную базу полигона, выяснилось, что на следующее утро можно на вертолете улететь к месту испытаний на Маточкин Шар.
На следующий день добираемся до аэродрома Рогачево, что в 18 км от Белушьей, и с оборудованием летим на вертолете на север вдоль береговой линии. Плоский берег постепенно возвышается, вертолет набирает высоту, и вот через 2 часа полета уже виднеется устье пролива. Вертолетная площадка располагается недалеко от поселка. На площадке в ожидании транспорта для перевозки нашего оборудования усаживаемся на какие-то бочкообразные предметы. Как нам объясняют, это шаблоны, по своим габаритам и весу повторяющие изделия, которые должны испытывать. Шаблоны прокатывают по штольне, чтобы убедиться, что они свободно по ней проходят.

С вертолетной площадки открывается вид на пролив и поселок. Поселок исследователей и шахтеров, состоящий из нескольких каменных и десятка сборных домов, возведен на южном берегу пролива недалеко от места впадения реки Шумилихи.

Через пролив открывается вид на Северный остров, и там можно рассмотреть разрушенные остатки полярной станции Лагерная, которая начала работать еще в 1923 году и по своему размеру немного уступала Белушьей. Станция прекратила свое существование после организации полигона в 1954 году. Правее, вдоль северного побережья прилива, начинаются горы. Среди гор выделяется белоснежная вершина пика Седова (1620 м). Ниже поселка расположен пирс, где обычно стоят различные корабли, но чаще всего там можно видеть тральщики и десантные корабли, которые используются как транспортные средства для связи с Белушьей. Перед опытами приходит «Буковина», которая фрахтуется для использования под гостиницу. Восточнее поселка вдоль берега начинаются горы, они спускаются к проливу и отделены от него пологой береговой полосой, достаточной для организации технологических площадок, необходимых для прохождения штолен. Первые подземные взрывы били проведены в атом горном массиве в штольнях Г и Б в 1964 году. Штольни выходили прямо на пролив. Потом последовали взрывы с другой стороны массива, а после его отработки штольни стали проходить в склонах, расположенных вдоль долины реки Шуми-лихи. При проведении первых работ пролив находился под охраной патрульных кораблей.

Наши задачи заключались, как и при приведении подземных взрывов на Семипалатинском полигоне, в определении основных геофизических параметров воздействия взрыва на горной массив. В ближней зоне взрыва проводилась регистрация движения поверхности массива, определение скорости и величины смещений, регистрация эффектов, сопровождающих взрыв (обрушение горных склонов, выброс грунта, возможный выход газов). Сейсмические параметры взрыва определялись как в ближней, так и в дальней зоне. Все эти измерения позволяли также уточнять тротиловый эквивалент ядерных взрывов. Это можно было сделать только опытным путем, что и являлось одной из задач испытании.

На первых взрывах широко использовались оптические методы регистрации движения горного массива. для этих целей на противоположном берегу пролива против выхода штолен устанавливалась фоторегистрирующая аппаратура, длиннофокусные камеры с высокой частотой съемки, аэрофотокамеры, кинокамеры. Для повышения точности измерении на склонах укреплялись световые реперы, которые включались перед опытом. Велась также кинорегистрация во время взрывов с вертолета, которую проводили В.В. Адушкин, В.Я. Либин и Л.Б. Каазик. Каждый день мы отправлялись на катере на противоположную сторону для установки и наладки аппаратуры. Включение аппаратуры осуществлялось по радиоавтоматике. Вся аппаратура размещалась в небольших дальних сооружениях с оптическими иллюминаторами. Эти сооружения остались от испытаний наземного взрыва в бухте Черной и рассчитаны были на воздействие сильной воздушном ударной волки [1]. К такому сооружению при опытах в 1973 году повадился по ночам ходить белый медведь, что вызывало беспокойство сотрудников, работающих и ночевавших в сооружении. Его вынуждены были застрелить после получения на это разрушения из Архангельска. Всем желающим была предоставлена возможность в столовой попробовать котлеты из медвежатины. К огорчению многих, мясо оказалось жестким и сильно пахло рыбой.

Все применяемые методики наблюдений на Северном полигоне были ранее проверены на Семипалатинском полигоне, где подземные взрывы начались с 1961 года [2,3]. Из-за частой низкой облачности и снегопадов применение оптических методов на Северном полигоне было частично ограничено. При работах обращалось особое внимание на выявление масштабного эффекта, так как мощность взрывов била значительно больше, чем на Семипалатинском полигоне. При увеличении мощности могут проявляться некоторые явления, которые при малых взрывах обычно незаметны. При взрыве самого большого заряда 4,2 Мт, которым проводился в штольне В-1 в октябре 1973 года, для увеличения глубины заложения заряда из штольни была дополнительно пройдена шахта [1]. При этом опыте был отмечен эффект разрушения механических связей в горном массиве и гравитационное стекание горной массы в виде сухого потока, который двигался на протяжении 1-2 км. Оптическая аппаратура в этом опыте размещалась в районе командного пункта, который был расположен на равнинной площадке недалеко от устья Шумилихи. С этого места вдоль долины реки хорошо просматривались штольня В-1 и гора Черная. Около штольни было установлено более десятка специальных фургонов с измерительной аппаратурой, так как стекание горной массы не прогнозировалось. Когда перед глазами наблюдателей горный массив начал разрушаться, то все решили, что фургоны будут завалены и результаты регистрации пропадут. Когда же мы подъехали к штольне, то, к своему удивлению, обнаружили, что все фургоны «всплыли» на каменном потоке, били перевернуты и частично побиты, но целы и не засыпаны.

Скоростная фоторегистрация позволила оценить скорость движения и мощность потока и проанализировать все стадии его развития. Эти наблюдения позволили более ясно понять закономерности обрушения горного массива и возможность освобождения гравитационной энергии, заложенной в нем. Полученные представления использовалось в дальнейшем при проектировании плотин, создаваемых взрывным способом.

В результате некоторых мощных взрывов образовались подземные полости диаметром до 100-200 м. Своди полостей со временем обрушались, это приводило к сейсмическим колебаниям, эквивалентным взрывам в 10 кт, которые хорошо регистрировались зарубежными станциями. Оптические методы регистрации позволили также наблюдать над районом взрыва электрические разряды, возникающие под действием электрического поля. Обнаружение этого явления привело к серии работ по исследованию флуктуаций электрического поля при взрывах различных ВВ. Были получены также новые представления об откольных явлениях в горном массиве.

При всех подземных взрывах возможен выход радиоактивных инертных газов, и чем раньше они выходят, тем их больше. Таким образом, возникает опасность нарушения Московского договора. Перед каждым опытом оценивается время начала возможного выхода (хотя его может н не быть). Для Северного полигона время начала выхода не должно быть меньше 15-20 мин. Работы В.В. Адушкина и П.Б. Каазика позволили значительно уточнить прогноз времени начала выхода при многих опытах исходя из созданной ими модели фильтрации газов в горном массиве [4].

Для проведения каждого взрыва назначалась государственная комиссия, которая на завершающем этапе работы отвечала за проведение взрыва. членами этих комиссий неоднократно были В.В. Адушкин и Д.Д. Султанов, которые сами являлись непосредственными участниками более двадцати экспериментов.
Характерной особенностью проведения взрывов является ожидание соответствующей погоды, которое может длиться дни и даже недели. Ветер должен дуть на восток или юго-восток и не менее трех суток. Это требование вызвано тем, чтобы в случае значительного аварийного выхода радиоактивных продуктов они не вышли за границы государства. Из всех подземных взрывов в штольнях официально известно только два, когда возникла нештатная радиационная ситуация н выходы были значительными. Это взрывы в штольнях А-7, А-9 в 1969 н А-37А в 1987 годах [1]. Причем аварийный выход газов из штольни А-9 достиг и «Буковины», которая стояла недалеко от штольни.

В один из периодов ожидания «окна в погоде» группе желающих была предоставлена возможность на катере пройти по проливу на карскую сторону, чтобы посетить заброшенные разработки горного хрусталя. Другая группа собралась за грибами (мелкие сыроежки) на близлежащие холмы, покрытые травой и мхом. Для поездки собралось человек пятнадцать, и на небольшом катере предстояло пройти около 80 км. Погода была ясная, но ветреная, все в основном расположились на палубе. По ходу катера можно было наблюдать за горами и ледниками, спускающимися к воде, а также за нерпами, которые высовывались из воды и наблюдали за катером. Было впечатление, что участки обитания нерпами разграничены очень таено. Пролив имеет длину 102 км. Посередине пролива имеется узкая часть - Переузье, где ширина около 600 м. Там и наибольшее течение, направление которого меняется в зависимости от характера приливов с периодом б часов. Считается, что пролив образовался путем соединения двух фиордов со стороны Баренцева и Карского морей. После прохождения Переузья ветер усилился, и все стали прятаться за различные палубные надстройки.

Но вот пролив стал расширяться, показались пологие берега, выходящие на Карское море. На северной стороне пролива открылась береговая терраса, где раньше была полярная обсерватория «Матшар», которая существовала до 1954 года. С вертолета еще можно увидеть части узкоколейной дороги, идущей от берега. Эта дорога была построена для разгрузки кораблей, завозивших полярникам грузы на зимовку. Причалив к пологому южному берегу, сложенному из слоистого серого сланца, идем вдоль берега и обращаем внимание на остатки каких-то сооружений, напоминающих землянки, выложенные камнем и землей. Это были жилища заключенных, которые еще до войны добывали кварцевые кристаллы. Эти кристаллы отправляли в Ленинград, где из них отбирали и вырезали образом, пригодные для радиотехнических нужд. Заброшенные разработки расположены на пологой прибрежной террасе, размытой морем. Рассыпаемся вдоль этих обнажений и начинаем искать кристаллы. Нам напоминают, что кристаллы нельзя вывозить с острова, мы это принимаем к сведению и продолжаем усиленно расковыривать сланец. Слышны возгласы то одного, то другого удачливого добытчика. Но время истекает и дается команда возвращаться на катер. Уже к вечеру возвращаемся на базу.

Через день проводится очередной опыт.

После проведения каждого опыта снимаются пленки, которые обрабатываются или отсылаются в Белушью. Быстро демонтируется аппаратура, и все стремятся попасть на какой-либо транспорт, чтобы добраться до Белушьей. После одного из таких опытов прошла команда: в 17 часов отходит «Буковина», а раньше уходит тральщик. Кто готов, может воспользоваться тральщиком, а потом с руководством пойдет и «Буковина». Мы решили воспользоваться тральщиком, на нем же отправлялась очередная смена шахтеров, которые освободились после проходки и забойки штольни. Тральщик быстро отчалил от пирса. Часа через три должна отойти и «Буковина». Быстро прошли по проливу и вышли в открытое море. Чем дальше удалялись от пролива, тем сильнее штормило. Часа через четыре ходя, где-то на полпути, шторм пал угрожать сохранности корабля. Оказалось, что после нашего выхода пришло штормовое предупреждение и «Буковину» не выпустили, а мы его получили слишком поздно. Циклон набирал силу. Тральщик бросало из стороны в сторону, и он шел на пределе своих возможностей. Нас, пять человек, разместили в кают-компании, а шахтерам, их было человек тридцать, предоставили место внизу. Сила шторма и направление волн становились критическими для корабля такого класса, и командир корабля получил команду зайти в ближайшую бухту и отстояться. Зашли в бухту Кармакулы. Ночь, совершенно темно, берегов не видно, только слышится грохот волн, ударяющихся о береговые скалы. Разница по сравнению с открытым морем небольшая. Корабль становится вдоль бухты на двух якорях, но под напором ветра якоря не держат и корабль медленно сносит к берегу. Приходится выбирать якоря и отходить на прежнее место. Волны перехлестывают корабль. Палуба обледеневает. Еще одна опасность — толстый слой льда покрывает палубу и снасти. Привязанные матросы сбивают лед. Кают-компанию через двери заливает водой, приходится стоять на сидениях и сидеть на столах. При очередном крене корабля начинает заливать и сидения. Радиооповещение позволяет нам слышать все команды и быть в курсе происходящего. Команды звучат непрерывно, доклады идут один не утешительнее другого. Оторвался один из якорей, скорость движения к берегу увеличивается. Докладывают: по локатору до берега осталось 300... 100... 50 м. Далее следует команда поднять якорь и отойти на прежнее место. Нависает опасность оказаться выброшенными на камни. Команда на палубе при свете прожекторов готовит пластырь на случай возможных пробоин. На фоне ревущей стихии это кажется бесполезным занятием. В кают-компанию входит офицер из команды и обращается к нам и особенно к руководству шахтеров со словами «Предупредите людей, чтобы были готовы к самому худшему...» и уходит. Мы переглядываемся, и после продолжительного молчания один из руководителей шахтеров говорит: «Если мы объявим нашим ребятам, они начнут прыгать за борт, лучше им ничего не говорить...» и сам спускается к ним вниз. Е.А. Леонов, сотрудник ПромНИИпроекта, достает записную книжку и начинает писать что-то родным. Я тоже достаю записную книжку, но не хочется думать о последствиях, которые нас ожидают. Леонов объявляет: «Я застрахован на 10 тысяч, и это, кажется, его успокаивает. Я не застрахован, и какие-то другие мысли приходят в голову. Появляется чувство обреченности. Ситуация ухудшается: вышла из строя какая-то радиолампа локатора. Перестали докладывать, сколько осталось до берега, и не знаешь, может быть, сейчас ударимся о камни. Командир уже не кричит, он сорвал голос, а только хриплым шепотом отдает команды. Слышится команда: «Позвать штурмана», ответ: «Штурман спит», затем: «Срочно позвать штурмана», ответ: «Штурман «отключился!»». После выхода из строя локаторах потери якоря командование базы принимает решение: тральщику выйти в открытое море и идти курсом, при котором гарантируется сохранность корабля. Выходим в открытое морс и идем в нужном направлении. Болтанка уменьшается, в кают-компании становится тепло, вода исчезает и так в безопасном направлении мы прошли часов пять-шесть. Шторм, видимо, ослаб. Но вот болтанка опять усилилась. Нам сообщают, что мы взяли курс на Белушью, куда мы к вечеру и добрались. «Буковины» на пристани еще не было видно. Когда мы покидали тральщик, на вопрос мичману из команды, как часто они попадают в такие ситуации, он отвели, что за десять лет службы попал в такую переделку первый раз. На берегу еще свирепствовал штормовой ветер. Добираемся до гостиницы и постепенно отходим от корабельных переживаний. Потом мы узнали, что, когда погода улучшилась, тральщик в бухте разыскал свой якорь, так как потеря якоря не в чести у моряков. После окончания работ тральщик ушел на свою базу в Североморск. После нескольких дней работы в научно-исследовательской части и оформления отчета начали готовиться к отлету в Москву.

Последние испытания, в которых мы принимали участие, относятся к августу 1987 года, когда в течение одного месяца должно было быть проведено испытание ядерного заряда в штольне А-37А, которая выходила на пролив, и килотонный взрыв тротила на берегу пролива. В.В. Адушкин был членом государственных комиссий на обоих взрывах, а нам предстояло заниматься регистрацией сейсмики, измерениями механических деформаций и электрического поля, а также проводилась большая работа по исследованию передачи детонации от килотонного заряда [5, 6]. Взрыв в штольне А-37А сопровождался выходом газообразных радиоактивных продуктов через соседнюю штольню, где ранее был проведен взрыв. Но несмотря на это, взрыв килотонного заряда был подготовлен и проведен вовремя. Последний подземный взрыв был 24 октября 1990 года. При этом взрыве сейсмические волны регистрировались также на материке (Нарьян-Мар, Воркута) группой В.И. Куликова. С 1964 по 1990 год было проведено на берегах пролива Маточкин Шар 36 подземных ядерных взрывов [1,2,7]. Сотрудники нашего института участвовали более чем в 20 из них. Помимо испытаний ядерных зарядов наш коллектив принимал непосредственное участие в проведении уникальных контактных взрывов килотонного класса химических ВВ, которые по отдельным параметрам могли моделировать механическое действие ядерных взрывов, где в основном также научались геофизические процессы.

В.В. Горнов

Список литературы
1. Ядерные взрывы в СССР. Вып. 1. Северный испытательный полигон/Под ред. В.Н. Михайлова: Справочная информация. - М.: Центр общественной информации по атомной энергии, 1992.
2. Хронология ядерных испытаний, проведенных СССР в атмосфере, космическом пространстве и под водой (1949-1968 гг.). - В кн.: Бюллетень Центра общественной информации по атомной энергии. - М.: ЦНИИатомииформ, 1994, № 2, с. 37.
3. Бочаров В.С., Зеленцов С.А., Михайлов В.Н. Характеристики 96 подземных ядерных взрывов на Семипалатинском испытательном полигоне. - Атомная энергия, 1989, т. 67, вып. 3.
4. Адушкин В.В., Каазик П.Б. Расчет выхода газообразных продуктов подземного взрыва в атмосферу. - ПМТФ, 1976, № 1.
5. Адушкин В.В, Гарнов В.В., Тамм И.И., Драговейко. Исследование передачи детонации от зарядов ВВ большой мощности. -Экспресс-информация «Специальные строительные работы*, 1990, вып. 1, с. 1-7.
6. Адушкин В.В., Гарнов В.В., Христофоров Б.Д. Особенности передачи детонации крупномасштабных взрывов. - Безопасность труда в промышленности, 1995, N4 2.
7. Емельянов А.Ф. Секретные рекорды ядерного архипелага. Новая Земля. Том I. - В кн.: Труды Морской арктической комплексной экспедиции/Под ред. П.В. Боярского. - М., 1992.