К середине 1953 г. все необходимые авиасредства и оборудование были подготовлены к перебазированию в район Семипалатинского полигона: 4 самолета Ил-28, 4 самолета Ту-4, 4 самолета Ли-2, 8 самолетов-истребителей МиГ-17 и несколько связных самолетов типа По-2 и Як-12. Перебазирование их, как и в испытаниях 1951 г., в основном осуществлено было железнодорожными эшелонами, самолетов-бомбардировщиков и транспортных самолетов — летом. Для обеспечения авиационных работ на полигон в общей сложности было откомандировано — 400 чел. Руководил авиационной группой инженер-полковник Чернорез В. А., к тому времени ставший начальником 71-го полигона.
Испытание бомбы с термоядерным зарядом мощностью — 400 кт было запланировано на август 1953 г. с подрывом заряда на специальной башне высотой 30 м. В целях получения максимума информации, кроме измерительной аппаратуры опытного поля, предусматривалось использовать также аппаратуру, установленную на самолетах Ил-28. С высоты полета надо было зарегистрировать мощность и процесс развития взрыва, а также измерить величину поражающих факторов взрыва, воздействующих на самолет. В этом эксперименте необходимо было надежно обеспечить безопасность самолетов и их экипажей. Поэтому радиус безопасного удаления самолетов от места взрыва был определен не менее 30 км — при этом подрыв изделия и запуск аппаратуры опытного поля предполагалось осуществлять по радиосигналам самолетов Ил-28, пролетающих над башней. Пробы радиоактивных продуктов должны были отбирать с помощью самолетов, оборудованных специальными фильтрующими установками. Испытания были назначены на 12 августа. В соответствии с утвержденными планами проведены тренировочные полеты для отработки взаимодействия самолетов Ил-28 с ЦКП и опытным полем.
12 августа с аэродрома Жана-Семей в назначенное время вылетели два самолета-носителя Ил-28. Ведущим был экипаж в составе командира Шаповалова В.И., штурмана Козьминых А.В. и стрелка-радиста Судакова Б.С. На самолете-дублере с измерительными средствами — командир Лошаков М.И., штурман Кассай Г.А. и стрелок-радист Шарков И.Н. Руководил испытаниями И.В. Курчатов. На ЦКП вместе с. ним находились министр среднего машиностроения Малышев В.А., научный руководитель и главный конструктор КБ-11 академик Харитон Ю.Б., член-корреспондент Академии наук Зельдович Я.Б., директор КБ-11 генерал-лейтенант Зернов П.М., начальник 12 ГУ Минобороны генерал-лейтенант Болятко В.А. и начальник 71-го полигона генерал-майор Чернорез В.А. Непосредственную связь с экипажами самолетов и другими службами полигона, как это уже становилось традицией, вел я.
В соответствии с заданием самолеты Ил-28 набрали высоту 11000 м, выполнили холостой заход на башню-цель и передали серию радиосигналов для настройки автомата опытного поля полигона. Последовали доклады на ЦКП о полной готовности полигона к опыту. Игорь Васильевич дает команду разрешить боевой заход. Команда принята. Начались минуты ожидания. С ведущего самолета Ил-28 передается серия радиосигналов, по которым начался необратимый процесс работы — командный пункт опытного поля доложил о включении автомата на подрыв заряда. Остались считанные секунды до взрыва.
Произведенный взрыв поразил всех участников своей грандиозностью. Этим испытанием была ликвидирована монополия американцев в овладении принципами реализации термоядерной реакции взрыва, а наша страна в создании своего «ядерного щита» вышла вперед в разработке термоядерной бомбы, практически пригодной к применению с самолетов. Известно, что в 1952 г. США испытали громоздкое термоядерное устройство, но оно не могло рассматриваться как завершенная разработка ядерной бомбы. В материалах юбилейной сессии института им. И.В. Курчатова в 1993 г. было отмечено: «Испытание Сахаровской первой в мире водородной бомбы-слойки показало мощность в 20 раз большую, чем взрыв атомной бомбы. Оно прошло с полным успехом…».
Отбор радиоактивных продуктов из облака взрыва осуществлялся двумя специально оборудованными самолетами Ил-28, особенность оборудования которых была отмечена в предыдущем разделе. Полеты на этих самолетах по отбору проб проводились на высотах 10 и 8 км. В состав экипажей самолетов-пробозаборников входили Огнев А.В., Андреев В.А., Мамедов А.М., а второго — Панфилов С.И., Кармин А.М., Зяблов Г.П. Для этих экипажей, казалось бы, были приняты меры по защите от переоблучения в облаке взрыва. Однако, как впоследствии оказалось, выполняя полеты в точном соответствии с заданием по использованию показаний дозиметрических приборов, они получили значительное переоблучение. Причиной этого явились заниженные показания приборов в условиях высотных полетов (при этом в документации на дозиметрические приборы не было указаний о необходимости и методике соответствующих поправок для различных высот применения). Не зная этого, экипажи самолетов выполняли повторные заходы в облако взрыва до тех пор, пока по их показаниям не была достигнута определенная заданием доза 25 Р. Отбор проб из облака («в ножке гриба») на нижних высотах выполнялся на двух самолетах Ли-2, командирами которых были Кузьменко И.И. и Горбатов В. Я.
Летный состав экипажей забора проб после посадки подвергался дозиметрическому контролю службой безопасности полигона и санитарной обработке. Члены экипажей самолетов и наземных команд по дезактивации материальной части, получившие облучение более 25 Р (Огнев, Андреев, Мамедов, Неучев, Аносов, Карайченцев, Степкин, Панюшкин и Гусев), после освидетельствования медицинской службой были поставлены на особый контроль. Слежение за развитием и перемещением радиоактивного облака проводили два самолета Ту-4, которые сопровождали облако до границы с Китаем.
Наряду с отбором радиоактивных продуктов из облака взрыва, наблюдениями за его развитием и дальнейшим перемещением на площадке ЦКП велись работы по определению отражающей способности этого облака с помощью радиолокационных установок («Сон-2, П-3, «Кобальт», ПСБМ) в диапазоне радиоволн 3–11 см. Значительный объем информации по параметрам взрыва и воздействиям взрыва на самолеты получен с помощью контрольно-измерительной аппаратуры самолетов Ил-28.
По результатам выполненных полетов, проведенных измерений и съемок, а также наблюдений экипажами самолетов нами был оформлен достаточно подробный отчет. Представленный на утверждение руководителю испытаний И.В. Курчатову отчет был им внимательно и с интересом прочитан. После обсуждения отдельных разделов отчета Игорь Васильевич выразил благодарность за проделанную работу. Утверждая отчет, он сказал, что делает это с удовольствием и при этом на титульном листе написал: «С отчетом ознакомить Харитона Ю.Б., Сахарова А.Д., Щелкина К.И., Зельдовича Я.Б., Забабахина Е.И., Давиденко В.А., Блохинцева Д.И., Садовского М.А., Старика И.А., Лаврентьева М.А., Келдыша М.В., Комелькова В.С., Бурназяна А.И.». Все эти виднейшие ученые страны были участниками испытаний первой термоядерной бомбы. Таков был интерес к материалам авиационных измерений и наблюдений.
Положительные результаты и достигнутый успех позволили КБ-11 форсировать работы по созданию для ВВС сверхмощных термоядерных бомб типа РДС-6 и зарядов для стратегических вооружений.
Большая группа ученых, участников разработки и испытаний первой термоядерной бомбы, в том числе и представители 71-го полигона ВВС, получили правительственные награды, а некоторые из них удостоены почётных званий лауреатов Госпремий.
После успешно проведенного первого испытания термоядерного заряда, при котором была получена небывалая до сих пор мощность взрыва, было организовано совещание ученых-ядерщиков совместно с представителями специализированных управлений Минобороны, на котором рассматривался вопрос оценки поражающего эффекта взрыва ядерного оружия. Совещание проходило в конференц-зале штаба полигона УП-2 МО. Руководил совещанием И.В. Курчатов. Были заслушаны два сообщения: от ученых-разработчиков ядерного оружия Зельдовича Я.Б. и от Минобороны полковника Бенецкого Г.И. Из выступления Зельдовича Я.Б. следовало, что за основу оценки поражающего действия ядерного оружия следует принимать совокупно выделяемую при взрыве энергию и выражать ее в виде тротилового эквивалента — массы такого заряда тротила, энергия взрыва которого равнялась бы энергии ядерного взрыва.
В сообщении Бенецкого Г.И. было выражено сомнение в приемлемости для Минобороны такого метода оценки ядерного взрыва. Это не вписывалось в принятые и действующие в военных ведомствах положения по планированию наряда боеприпасов для поражения объектов целей. В обоснование этого тезиса он отметил, что если бы по равноценным целям в одном случае было применено ядерное оружие, а в другом — фугасные авиационные бомбы с соответствующим ему суммарным тротиловым эквивалентом, эффект поражения целей фугасными авиабомбами был бы значительно большим.
На завершающей стадии совещания, после обсуждения высказанных предложений, Игорь Васильевич неожиданно для многих участников совещания зачитал правительственное поручение о назначении под его председательством комиссии по обсуждаемому вопросу для выработки соответствующего заключения. В состав комиссии были включены только видные ученые-ядерщики, из числа которых мне запомнились Харитон Ю.Б., Зельдович Я.Б., Садовский М.А. При этом председательствующим было объявлено, что текст заключения будет принят голосованием, а право голосования предоставляется только членам назначенной комиссии. Зачитанный затем Зельдовичем Я.Б. проект заключения, соответствующий по смыслу сделанному им ранее сообщению, был принят на этом совещании комиссией единогласно.
Таким образом, было окончательно решено выражать мощность ядерного боеприпаса (заряда) в его тротиловом эквиваленте. В последующем это нашло отражение в нормативных документах и руководствах по применению ядерного оружия с рекомендациями учета особенностей распространения и действия поражающих факторов ядерного взрыва.
В этом же году ядерные испытания были продолжены. 23 августа 1953 г. впервые была испытана малогабаритная атомная бомба РДС-4 путем ее сброса с самолета-носителя Ил-28. Работа при этом проводилась по отлаживаемой традиционной схеме: основному полету предшествовала проведенная 18 марта 1953 г. генеральная репетиция с привлечением всех основных средств обеспечения испытания. Изделие РДС-4 было сброшено в так называемой контрольной комплектации с радиотелеметрической системой и зарядом, не содержащим делящихся материалов.
Полет на основное задание осуществлялся парой: ведущий экипаж с командиром Шаповаловым В.И., штурманом Козьминых А.В. и стрелком-радистом Судаковым Б.С. и экипаж самолета-дублера с командиром Лошаковым М.И., штурманом Карминым А.М. и стрелком-радистом Шарковым И.Н. Бомбометание было произведено с высоты 11000 м с заданием воздушного взрыва. Результаты ее испытания были положительными и соответствовали расчетным данным.
В том же 1953 г. было организовано серийное производство РДС-4 с принятием на вооружение в составе самолета-носителя Ил-28, а в последующем и самолета-носителя Ту-16. В сентябре 1953 г. была проведена также серия ядерных испытаний РДС-5 с самолета-носителя Ту-4 в целях дополнительных исследований, в том числе и системы нейтронного инициирования. Полеты выполнялись в паре самолетов-носителей Ту-4, где командирами экипажей были Кутырчев В.Я. и Головашко Ф.П. Сбрасывание производили с высоты 9000 м. Забор продуктов ядерных взрывов осуществлялся на самолетах Ил-28 и Ли-2.
Охранение и сопровождение самолетов-носителей в полете с изделием выполнялись парой самолетов-истребителей со сменой в воздухе в соответствии с расчетами по ограничению полетного времени. Руководство этой серией испытаний по-прежнему осуществлял И.В. Курчатов. Результаты испытаний были оценены как вполне успешные,
Большой объем работ с проявлением творческой инициативы был осуществлен группой инженеров-испытателей. В эти работы входили подготовка расчетных материалов по выбору режимов полета самолетов по условиям безопасности, формирование заданий для всех экипажей самолетов, участвующих в испытаниях, подготовка измерительной аппаратуры, обработка материалов измерений и наблюдений. Важные обобщения полученной при испытаниях информации выполнены Смирновым А.П., Великоцким Г.Ф., Тукаем А.Н., Поздняковым М.М., Беловым Б.А. Безупречно справились с подготовкой и обслуживанием средств ЦКП, в том числе и радиотелеметрического контроля Давиденко Н.Н., Агеев Е.М., Панфилов А.В., Ибрагимов К.И.
С риском для здоровья Балабанов А.Н., Неучев М.И., Аносов В.И., Караченцев Н.И. провели работы с самолетами-пробоотборниками, подготовкой и отправкой для анализа отобранных радиоактивных фильтр-материалов, дезактивацией самолетов и подготовкой их к повторным полетам.