В середине лета 1951 г. поступило распоряжение о перебазировании авиационной группы 71-го полигона на Семипалатинский полигон для проведения испытания изделия РДС-3 в режиме воздушного ядерного взрыва. Аэродром базирования самолетов-носителей и самолетов обеспечения располагался в непосредственной близости от г. Семипалатинска, в р-не Жана-Семей. На незначительном расстоянии от взлетно-посадочной полосы была сооружена специальная бетонированная стоянка с «ямой» для подвески изделий, огражденная высоким дощатым забором для исключения визуальных наблюдений со стороны и обеспечения пропускного режима. В непосредственной близости от специальной стоянки самолетов-носителей было построено сооружение, предназначенное для сборки и подготовки изделий к подвеске на самолет-носитель.
Опытное поле полигона располагалось в 170 км западнее г. Семипалатинска. Здесь была сооружена цель в виде круга с перекрестием (белого цвета из извести) и радиолокационными уголковыми отражателями для прицельного бомбометания. Примерно в 25–30 км от центра опытного поля полигона на возвышении был построен центральный командный пункт (ЦКП) повышенной стойкости, огражденный колючей изгородью с контрольно-пропускным пунктом. ЦКП находился в ведении авиагруппы ВВС, разрабатывался и оснащался по проекту 71-го полигона. При проведении воздушных ядерных испытаний на ЦКП находилось высшее руководство испытаниями. Бессменным ответственным руководителем ядерных испытаний был И.В. Курчатов — в отдельных случаях в его отсутствие руководство испытаниями передавалось его заместителю А.П. Завенягину. ЦКП имел прямую связь с командным пунктом опытного поля полигона, его службами, а также был оснащен средствами радиосвязи и управления самолетами в полете и КП аэродрома Жана-Семей. Связь с самолетами-носителями осуществлялась с использованием кодированных переговорных таблиц. На ЦКП, кроме выносных пультов управления связными средствами, был также сооружен планшет-макет, на котором отображались этапы выполнения полета самолета-носителя и световая сигнализация контроля работы элементов автоматики изделия на траектории его падения. Этот оригинальный планшет-макет был разработан и изготовлен нашими инженерами Бутузовым Д.Р., Давиденко Н.Н., Лохиным П.Ф. и многие годы исправно выполнял свои функции. Световая сигнализация планшета, сообщения служб по громкоговорящей связи и самолетов-носителей и перемещающийся автоматически по экрану макет самолета-носителя обеспечивали достаточно полную информацию о ходе испытаний.
На ЦКП имелось по два комплекта радиосвязных станций диапазонов КВ и УКВ при работе с «горячим» резервом, а также радиолокаторы слежения за полетом самолета-носителя с выдачей управляющих команд на механизм перемещения макета самолета-носителя. В одном из сооружений размещались средства радиотелеметрического контроля за работой автоматики изделия. Радиосигналы РТС СК дешифровались и передавались на экран планшета. Рядом с ЦКП была грунтовая площадка для приема легкомоторных самолетов типа По-2 и Як-12.
Штаб полигона, его жилой городок-гарнизон располагались внизу по течению р. Иртыш, в 130 км от г. Семипалатинска. В этом же гарнизоне находилась и гостиница, где жили и работали руководители испытаний и ученые. Расположенный в районе гарнизона грунтовый аэродром использовался нашей авиагруппой для связных полетов, а также для посадки и расснаряжения фильтр-гондол самолетов-заборников радиоактивных продуктов из облака ядерного взрыва. Самолеты Ту-4, Ту-2 и Ли-2 перелетели из Крыма на аэродром базирования при испытаниях в Жана-Семей. Самолеты истребительного типа и другие легкомоторные в специальной упаковочной таре доставлялись на платформах железнодорожными эшелонами. В этих же эшелонах в железнодорожных теплушках перебазировались летно-технический и обслуживающий персонал, а также средства обеспечения полетов: бензо — и маслозаправщики, газодобывающие установки, радиолокационные, радио-связные и навигационные станции и другое многочисленное оборудование. Ведь аэродром Жана-Семей практически не имел оборудования для эксплуатации многочисленных типов самолетов. Вся авиационная техника и технические средства были развернуты и рассредоточены в отведенных для них местах.
Руководители 71-го полигона генерал-майор авиации Комаров Г.О. и его заместитель по НИЧ инженер-полковник Чернорез В.А. вылетели к месту испытаний на самолете Ли-2 с промежуточной посадкой на Центральном аэродроме в Москве. С ними вместе летели специалисты полигона Федотов Ф.С., Куликов С.М. и Голубев Г.Т. Однако перед самым вылетом с Центрального аэродрома произошла заминка — к самолету на большой скорости подъехал автомобиль черного цвета «Эмка». Из него вышли двое работников КГБ и уточнив, кто из нас Чернорез В.А., предложили ему покинуть самолет с вещами и следовать за ними. Мы были шокированы. Не объяснив причины задержки Чернореза, они рекомендовали нам лететь по намеченному маршруту. После прилета в г. Семипалатинск мы его так и не дождались. Чернорез В.А. в этом году на полигон УП-2 не смог прибыть. Впоследствии выяснилось, что его задержка была вызвана необходимостью срочно решить вопросы по линии вновь организованного Третьего главного управления при Совете Министров СССР (также опекаемого Берией Л.П.) в связи с организацией испытаний нового вида вооружения — авиационных крылатых ракет для ядерного оружия.
С завершением перебазирования были развернуты работы по подготовке техники и всех служб авиагруппы к предстоящему ядерному испытанию. За несколько дней до совещания генерал Комаров Г.О. на одном из построений личного состава объявил решение руководства, что я назначаюсь его заместителем — техническим руководителем авиагруппы по испытаниям. В дальнейшем обстоятельства складывались так, что при ядерных испытаниях на Семипалатинском полигоне с 1951 по 1956 г., а затем на полигоне о-ва Новая Земля с 1957 по 1962 г. мне пришлось выполнять обязанности технического руководителя.
Как отмечалось, работы по комплексу беспилотных средств отбора проб радиоактивных продуктов ядерного взрыва представители НИСО МАП должны были завершить на Семипалатинском полигоне в ходе подготовки к ядерным испытаниям. Перебазирование десяти самолетов-маток Ту-2 и пяти беспилотных самолетов Як-9В на аэродром Жана-Семей закончилось в июне 1951 г. После размещения всех средств, предварительной наземной проверки их было выполнено несколько пробных телеуправляемых полетов самолетов Як-9В с летчиками-контролерами. На завершающем этапе подготовки всего комплекса была назначена генеральная репетиция также с летчиками-контролерами на самолетах Як-9В с правом вмешиваться в управление самолетов только в критических случаях для исключения аварийных ситуаций. При проведении генеральной репетиции этапы запуска двигателей Як-9В, выруливание их, взлет с аэродрома Жана-Семей, полет в зону опытного поля и имитация забора проб из «облака взрыва» с выполнением повторных заходов в «облако» на различных высотах при телеуправлении с самолетов-маток Ту-2 были выполнены успешно. В соответствии с заданием после «забора проб» самолеты Як-9В направились на аэродром «М», расположенный вблизи жилого городка полигона, где должна быть произведена посадка, заруливание на стоянки для последующего «расснаряжения» фильтров-гондол. На самом последнем этапе при посадке на аэродромную полосу телеуправляемые самолеты Як-9В повели себя странным образом — некоторые заваливались на крыло, касаясь полосы; другие «клевали» на нос, ломая винты. Ни один из самолетов Як-9В не произвел нормальной посадки, все самолеты получили повреждения. Это происходило непосредственно над посадочной полосой настолько быстро, что летчики-контролеры уже не имели возможности вмешаться в управление самолетом. Картина была удручающей. На аэродроме при этой драме находился Курчатов И.В. со своим заместителем Завенягиным А.П. Авраамий Павлович для выяснения причин аварийного исхода генеральной репетиции назначил комиссию, в которую наряду с представителями МАП от 71-го полигона были включены я и А.Н. Рождественский. Комиссия выдала акт с разногласиями — мы не могли согласиться с версией НИСО МАП, где в качестве причины аварийной посадки являлась якобы устаревшая материальная часть самолетов Як-9В. Наиболее вероятную причину мы усматривали в работе системы автоматики. В связи с такими разногласиями Завенягин А.П. назначил дополнительную экспертизу с вызовом из Военно-воздушной академии им. Жуковского специалистов по авиационной автоматике Поспелова Г.С. и Доброленского Ю.П. По результатам экспертизы было выдано объективное заключение о наличии недостатков в разработанной схеме автоматики самолетов Як-9В, проявляющихся в режиме посадки. Виновников этого — руководителей разработки да и всех представителей НИСО МАП — по указанию Завенягина А.П. практически выдворили из полигона в срочном порядке. На этом, к сожалению, прекратилась столь нужная разработка средств для беспилотного отбора проб радиоактивных продуктов ядерных взрывов.
В испытаниях 1951 г. при наземном и воздушном взрывах отбор радиоактивных продуктов из облака пришлось выполнять экипажами самолетов Ли-2, оснащенных специальными фильтр-установками. При этом, безусловно, они подвергались облучению, уровень которого оценить было затруднительно из-за отсутствия в то время каких-либо средств защиты экипажа и совершенных средств дозиметрического контроля.
Игорь Васильевич Курчатов, как это всесторонне освещено, с величайшей ответственностью относился к работам по атомному проекту. Много внимания он уделял организации ядерных испытаний. Им лично проверялась готовность различных служб и средств, их взаимная слаженность в интересах гарантированного успешного проведения испытаний.
Первое совещание, проводимое И.В. Курчатовым, на котором рассматривались вопросы авиационного обеспечения испытания атомной бомбы РДС-3, проходило в гостинице гарнизона в пункте «М». Состав участников был достаточно многочисленным: присутствовали ученые, разработчики изделия, представители различных ведомств. Всех участников перечислить трудно, да многих я еще не знал. Запомнилось, что среди них были Завенягин А.П., Харитон Ю.Б., Зельдович Я.Б., Садовский М.А., Макаревский А.И., Болятко В.А.
Генерал Комаров Г.О., коротко доложив, что подготовка авиационной группы к испытаниям идет по плану, предложил заслушать мое сообщение. К тому времени я был уже в звании инженер-майора. Я доложил о состоянии самолетов-носителей Ту-4 и результатах их испытаний, о схемно-конструктивной согласованности специального оборудования самолета с изделием, возможности прицельного бомбометания и подготовленности экипажей. В заключение было сообщено о готовности самолета-носителя, самолетов обеспечения к испытаниям, а ЦКП — к управлению самолетами в полете и взаимодействию с другими службами полигона. При этом был предложен возможный режим бомбометания, учитывая летно-технические характеристики само лета Ту-4.
Одним из основных вопросов, вызвавших значительную озабоченность, была проблема обеспечения безопасности самолета-носителя и его экипажа при воздействии на самолет ударной волны ядерного взрыва. К нему на последующих совещаниях возвращались неоднократно, что в значительной степени обусловливалось отсутствием к этому времени сколь-нибудь достоверных сведений о закономерностях распространения ударной волны в атмосфере. Что касается светового излучения, то этот фактор тогда сомнений не вызывал. Роль его, как поражающего фактора, и необходимость принятия соответствующих мер защиты стали проявляться позже в связи с реализацией более мощных взрывов, при которых значение светового воздействия становилось определяющим в обеспечении безопасности полетов.
Вопросы выбора и назначения режима полета и бомбометания для самолета-носителя при первом воздушном ядерном испытании оказался не простым. Генеральному конструктору самолета Ту-4 Туполеву А.Н. были выданы приближенные значения ожидаемого избыточного давления в ударной волне, сведения о характере временного обжатия самолета ударной волной и действии восходящего потока воздуха. Туполев А.Н. проявил чрезвычайную осторожность в выдаче рекомендаций. На основе полученных предварительных исходных данных им было выдано заключение, что «при проведении испытаний с самолетом Ту-4, по-видимому, ничего не произойдет», но для первого опыта рекомендовал уменьшить нагрузки от взрыва в полтора-два раза за счет изменения баллистики изделия или каким-либо другим способом. Необходимо было изыскать возможность проверки безопасности полета до сбрасывания атомной бомбы с самолета-носителя.
В конечном итоге было принято решение совместить наземное ядерное испытание изделия РДС-2 при подрыве его на башне с летными испытаниями самолета-носителя Ту-4 в целях проверки действия нагрузок на самолет при встрече его с ударной волной, качественной оценки эффекта динамических нагрузок и условий пилотирования на заведомо безопасных расстояниях. Ожидалось, что проведенные измерения параметров ударной волны при воздействии ее на самолет дадут возможность с большей достоверностью уточнить расчетные зависимости распространения ударной волны в свободной атмосфере до высот полета самолета. Были рассмотрены различные варианты полета самолета Ту-4 в условиях ядерного взрыва изделия РДС-2:
— полет по окружности относительно места расположения башни и выходом с момента взрыва на направление касательной к этой окружности в одном случае без изменения режима полета, а в другом со снижением и соответствующим увеличением скорости;
— полет до момента взрыва аналогичен предыдущему варианту, но с разворотом после взрыва на направление от центра взрыва как без изменения режима полета, так и со снижением и увеличением скорости;
— прямолинейный пролет над башней с выбором времени момента взрыва.
Окончательно был принят вариант прямолинейного полета самолета Ту-4 над башней на высоте 10 км при соответствующей задержке момента взрыва изделия РДС-2, обеспечивающей уход самолета на заведомо безопасное удаление от места взрыва — до 20 км.
Изделие РДС-2 было установлено на высоте 30 м на металлической башне, расположенной в центре опытного поля. Его подрыв осуществлялся по команде, выдаваемой автоматом пуска, как и в первом испытании РДС-1. Но в отличие от испытания в 1949 г. запуск автомата должен был производиться не вручную оператором, а по радиосигналам, передаваемым с самолета Ту-4, при пролете башни с задержкой команды на взрыв для ухода самолета на безопасное удаление к моменту воздействия на него ударной волны взрыва. Местоположение башни было условной «целью» для выполнения «холостых» и «боевого захода».
Для проведения этого эксперимента было подготовлено два самолета Ту-4 с экипажами: один как основной, второй — в качестве запасного. Испытание было назначено на 24 сентября. С учетом обеспечения взрыва изделия РДС-2 в назначенное руководством время вылет основного самолета с экипажем подполковника Уржунцева К.И. был намечен на 7 ч 11 мин местного времени. Из-за плохих метеоусловий взлет самолета Ту-4 переносился трижды и был произведен в 10 ч 11 мин. После взлета погода в районе опытного поля опять ухудшилась, и после неоднократных заходов на «цель» и выработки горючего самолет произвел посадку на взлетно-посадочную полосу (ВПП) аэродрома вылета. Взлет запасного самолета Ту-4 с экипажем капитана Усачева К.И. с улучшением погоды был произведен только в 14 ч 16 мин. В районе цели погода опять стала ухудшаться. Вынуждены были сократить программу выполнения заходов на цель. «Боевой полет» был произведен на высоте 10000 м без предварительного «холостого» захода. В момент нахождения самолета на расчетном удалении от цели была передана серия тонально-модулированных сигналов для включения автомата пуска аппаратуры опытного поля. После передачи исполнительного сигнала с задержкой в полторы минуты в 16 ч 19 мин 24 сентября произведен ядерный взрыв РДС-2. Мощность взрыва РДС-2 оказалась почти в два раза больше, чем мощность взрыва РДС-1. По докладу экипажа ударная волна на самолет воздействовала на удалении 24,2 км от точки взрыва. К моменту прихода ударной волны, как это было рекомендовано Туполевым А.Н., самолет без изменения режима полета при ручном управлении (с отключенным автопилотом) удерживался в горизонтальном положении. К моменту прихода ударной волны была произведена полная разгерметизация кабин самолета, экипаж перешел на кислородное питание. (Разгерметизация кабин самолета произведена для исключения последствий от возможной разгерметизации ее при воздействии ударной волны; мгновенное изменение давления в кабине может вызвать потерю работоспособности членов экипажа.) Особых затруднений в пилотировании самолета при световом излучении взрыва и воздействии ударной волны не возникло. Измеренное значение избыточного давления в ударной волне было примерно раза в три меньше ожидаемого расчетного.
При проведении послеполетного осмотра самолета нарушение его конструкций и отказов в работе специального электро — и радиооборудования обнаружено не было. Состояние самолета, впечатления экипажа по управлению самолетом в условиях взрыва, результаты измерений воздушной ударной волны при значительной мощности взрыва вселяли надежду на возможность обеспечения безопасности самолета-носителя при ядерно-воздушном испытании изделия РДС-3 — сбрасывании его с самолета. Тем не менее, Игорь Васильевич еще настойчивее призывал специалистов к более тщательному анализу всех аспектов этого вопроса. Особенно его беспокоила возможность существенного прироста мощности взрыва по сравнению с РДС-2, или как он выражался: «…а посмотрите, что будет, если мы поддадим еще?». По его поручению Садовским М.А., Зельдовичем Я.Б. и Забабахиным Е.И. были проведены уточненные расчеты ожидаемого воздействия взрыва на самолет на основе данных, полученных при испытаниях изделия РДС-2. Такой расчет был выполнен для условий бомбометания с высоты 10000 м при взрыве изделия РДС-3 на высоте 400 м с уходом самолета-носителя от цели по прямой без изменения высоты и скорости полета. Заместитель генерального конструктора ОКБ-156 Архангельский А.А. и начальник ЦАГИ Макаревский А.И., рассмотрев уточненные расчеты, выдали положительное заключение на такой полет самолета-носителя Ту-4. Однако они считали величину восходящего потока значительной с точки зрения пилотирования самолета и требующей от летчика особого внимания и удержания самолета в горизонтальном положении и выполнения в полете ряда рекомендаций. Перед выполнением ответственного испытания, намеченного на 18 октября, каждым экипажем самолета Ту-4 были запланированы и успешно выполнены два тренировочных полета со сбрасыванием на цель авиабомб ФАБ-1500 в инертном снаряжении, а также по одному макету изделий (без автоматики и заряда).
Летная подготовка экипажей с отладкой взаимодействия с автоматикой опытного поля и ЦКП завершилась генеральной репетицией накануне основной работы со сбрасыванием с каждого самолета по одному контрольному изделию РДС-3, полностью соответствующему штатной комплектации (но без центральной части заряда) с бортовой телеметрической системой. Общая продолжительность подготовки авиагруппы к ядерному воздушному испытанию с выполнением тренировочных полетов, проведением наземного ядерного взрыва, отработкой взаимодействия со всеми службами составила ~3 мес.