Навигация:
Старт немецкого атомного проекта
Производство тяжёлой воды на заводе норвежской компании Norsk Hydro
«Вирусный флигель»: экспериментальный ядерный реактор и вопрос об эффективном замедлителе
Сентябрь 1941 года: немцы увидели путь, ведущий к созданию атомной бомбы
Встреча Вернера Гейзенберга с Нильсом Бором
Британская атомная программа «MAUD Committee» (имя МОД появилось из странной строки в телеграмме физика Нильса Бора имея в виду его экономку, Мод Рэй)
Комитет МОД: одарённый физик коммунист Клаус Фукс берётся за теорию ядерной цепной реакции в уране-235 и за теорию газовой диффузии
Комитет МОД: вывод о возможности создания атомной бомбы, в которой будет использовано всего 11 килограммов активного вещества
Британская атомная программа трансформируется в проект «Tube Alloys» (Трубные сплавы), происходит утечка информации в СССР и США
Американская программа по исследованию деления ядра
Конференция в Германии: руководство перешло от военных к Имперскому исследовательскому совету. Основной целью стало создание ядерного реактора
Решение не переводить работы на промышленный уровень — ключевое в судьбе немецкого уранового проекта
Взрыв экспериментального реактора L–IV в Лейпциге
Американский проект «Металлургическая лаборатория», привлечение к работам Энрико Ферми, получен первый плутоний
Проблемы англо-американского сотрудничества в области изучения атомной энергии
Роберт Оппенгеймер — замечательный физик, но небезупречный человек
Оппенгеймер собирает группу физиков конкурирующую с британским проектом "Трубные сплавы"
Идея термоядерной бомбы
Сволочь Гровс во главе Манхэттенского проекта
Операция «Незнакомец» — диверсия на норвежском заводе по производству тяжёлой воды
2 декабря 1942 года итальянский физик Энрико Ферми впервые в мире запускает цепную ядерную реакцию
Изучение в СССР информации об исследованиях в области деления ядер
Оппенгеймер добивается должности научного руководителя специальной лаборатории в «Зоне Y»
Инспекционная поездка Гровса по предприятиям, занятым в американской программе по созданию атомной бомбы
Новая диверсия на заводе Norsk Hydro — «Операция Ганнерсайд»
Недоверие к союзнику — «русская дипломатическая проблема»
Начало 1943 года — сотрудничество английских и американских физиков-ядерщиков практически прекратилось
1943 год: создана лаборатория в Лос-Аламос
Заводы по производству деляюшихся материалов
«Худой» и «Толстяк»
16 ноября 1943 года — американская бомбардировка норвежского завода по производству тяжёлой воды
Диверсия направленная на предотвращение вывоза тяжёлой воды из Норвегии в Германию
Специфический мир лаборатории в Лос-Аламос
Взрывные линзы
Лаборатория №2 в Москве
Миссия «Алсос» — оперативный сбор информации о немецком ядерном проект
Надо ли устранять Гейзенберга во время поездки в Швейцарию?
Критические сборки
Реакторы для производства плутония
Советские охотники за немецким ураном
Отработка бомбометания «тыквами» подразделением полковника Тиббетса
Бомбардировка Хиросимы
Реакция руководства Японией на бомбардировку Хиросимы
Бомбардировка Нагасаки и решение императора Хирохито о капитуляции Японии
Подготовка к сбросу третьей атомной бомбы на Токио
Опасность радиации
Передача секретной информации советским агентам
1946 год: Британский атомный проект продолжается независимо от американцев
Поиск урана для советской атомной программы, создание специальной лаборатории в городе Саров, аббревиатура РДС
Реакторы Ф-1 и Ф-2
Реактор для производства плутония «Установка А» («Аннушка»)
Первый подход к решению задачи создания термоядерной бомбы
Советский плутоний
29 августа 1949 года испытание «Первая молния» — взрыв заряда основанного на конструкции американского «Толстяка»
Гейзенберг погрузился в изучение необходимой литературы и в декабре 1939 года предоставил военному министерству первую часть детального отчета под названием «Возможность производства технической энергии делением ядра урана». Данная работа Гейзенберга и легла в основу будущей ядерной программы Германии. Ученый изначально все свои усилия направил на изучение физических процессов, происходящих в ядерном реакторе или, как его еще называли, «урановом котле». Он не видел необходимости отделять эти процессы от тех, которые будут происходить в урановой бомбе, считая их просто противоположными концами сплошного спектра. Одним концом должен был стать реактор, построенный на природном уране с использованием подходящего замедлителя. На другом конце спектра, таким образом, находилось взрывное устройство, состав которого должен быть максимально приближен к «чистому» урану-235.
По расчетам Гейзенберга, для создания реактора, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная реакция, требуется свыше тонны урана и приблизительно тонна тяжелой воды. Реактор должен иметь сферическую форму и стабильно работать при температуре около 800°C. Габариты реактора можно несколько уменьшить, используя послойное расположение его элементов, что настойчиво предлагал сделать Гартек. Гейзенберг дополнил его отчет, отметив в качестве заключения, что, по всей видимости, дальнейшее уменьшение размеров реактора возможно за счет обогащения используемого урана изотопами U235. Обогащение урана, по его словам, было «единственным способом получения взрывчатого вещества, сила которого на несколько порядков превышает все, чем до этой поры располагало человечество».
На данном этапе исследований Гейзенберг пока еще не выяснил, что станет лучшим замедлителем — тяжелая вода или графит. Военное министерство предложило контракт на производство и поставку большого количества обогащенной окиси урана компании Auer, руководство которой находилось в Берлине. Auer могла поставлять уран из окрестностей чехословацкого Йоахимсталя[21]. Радиологической лабораторией компании в то время руководил Николай Риль, русский химик. Когда-то он изучал ядерную химию и физику у Гана и Мейтнер и теперь немедленно разместил производственное оборудование в Ораниенбурге, всего в 32 километрах севернее Берлина. Первая тонна окиси урана была поставлена уже в начале 1940 года.
Во втором отчете Гейзенберга для военного министерства очень мало говорилось о возможности создания бомбы. Причины этого до сих пор не совсем понятны. Возможно, одна из них крылась в том, что, хотя Гартек и начал в Гамбурге собирать для выделения урана-235 аппарат Клузиуса-Дикеля в увеличенных масштабах и уже имел основания для оптимистичных прогнозов, до получения требуемых объемов этого изотопа, по мнению Вернера, было еще слишком далеко. Ключевым моментом оставалось количество: требовалось выяснить, сколько же именно понадобится урана-235. До наших дней не дошло никаких источников, подтверждающих, что до весны 1940 года проводились какие-либо подсчеты объемов U235, необходимых для изготовления бомбы. Если Гейзенберг или другие участники «Уранового общества» и занимались в тот период подобными вычислениями, никаких свидетельств не сохранилось. Но вполне вероятно, что этого попросту никто не делал. Непонятно почему, но никто не развивал идею создания бомбы на основе «практически чистого» урана-235. Другой «полуфабрикат» для изготовления взрывного устройства был потенциально доступен. Бомбой мог стать нестабильный реактор, работающий на уране, обогащенном изотопами U235, — в нем легко могла начаться неконтролируемая цепная реакция. Расчеты одного из коллег Гейзенберга по «Урановому проекту» говорили о том, что такая «бомба-реактор» должна содержать до 70 % урана-235. Конечно, очень непросто было придумать способ доставить такое устройство к цели. К тому же, подобное обогащение урана, которое требовалось для успешной активизации «бомбы-реактора», все еще казалось невозможным, по крайней мере в ближайшее время. Это означало, что война к моменту создания такого устройства уже, скорее всего, закончится. Но вдруг перед учеными совершенно неожиданно открылся еще один путь.
Близкий друг Гейзенберга и его коллега по «Урановому обществу» Вайцзеккер частенько во время езды в берлинской подземке читал статьи по расщеплению ядер, которые пока продолжали публиковаться в американских научных журналах. Погружаясь в чтение, он не обращал ни малейшего внимания на подозрительные взгляды других пассажиров. В Берлине Ган со своей группой выяснили, что уран-239, образующийся из урана-238 путем захвата нейтрона, является нестабильным изотопом и претерпевает радиоактивный распад примерно через 23 минуты. По мнению ученых, когда уран-239 испускает бета-частицу[24], нейтрон превращается в положительно заряженный протон, что преобразует уран (в ядре которого 92 протона) в новый элемент с 93 протонами.
Ган считал, что по химическим свойствам этот элемент будет похож на рений, и поэтому назвал его эка-рением, или сокращенно эка-ре. В свою очередь, Вайцзеккер предположил, что этот новый элемент может быть легко расщепляем, как и уран-235. На первый взгляд данное предположение казалось просто безобидной фразой. Однако на деле все оказалось совсем наоборот. В отличие от урана-235, элемент-93 не встречается в природе и по химическим свойствам отличается от урана. Вайцзеккер пришел к выводу, что этот элемент можно отделить от урана химическим способом. Суть его предположения заключалась в том, что, если в урановом реакторе получить достаточное количество элемента-93, его можно легко отделить от урана ...
Получить нужное количество тяжелой воды было сложнее. Единственным предприятием, производящим ее в промышленных масштабах, был завод норвежской компании Norsk Hydro. Тяжелая вода вырабатывалась там как побочный продукт при производстве удобрений. Первую ее партию получили в 1934 году. Завод, действовавший в поселке Веморк неподалеку от города Рьюкан в губернии Телемарк, находился на возвышенности среди фьордов. Это был дальний уголок Норвегии, удаленный от Осло на 240 километров к западу. Таким образом, более подходящим кандидатом на роль замедлителя казался графит: он был легко доступен в чистом виде и в больших количествах. Однако предварительные результаты, полученные командой исследователей из Гейдельберга, которую возглавлял химик Вальтер Боте, уже позволяли сделать вывод о непригодности графита в подобном качестве, поскольку он слишком быстро поглощал свободные нейтроны. То же предсказывал и Вайцзеккер, проведя в Берлине теоретические изыскания вместе со своей группой. Во втором отчете Гейзенберга, предоставленном в военное министерство в феврале 1942 года, было четко видно, что он все больше склоняется к тяжелой воде как замедлителю в реакторе. Конечно, такой вариант считался менее удобным: получить то количество субстанции, которое требовалось для нужд проекта, было весьма непросто. Дибнер думал о необходимости сооружения завода по производству тяжелой воды в самой Германии. Но, по мнению Гейзенберга, для начала достаточно найти всего несколько литров тяжелой воды и опытным путем проверить ее пригодность в качестве замедлителя. Дибнер пообещал доставить ему десять литров с завода Norsk Hydro. Однако норвежцы не были расположены к сотрудничеству. С Norsk Hydro связался представитель гигантского германского химического синдиката IG Farben, владевшего пакетом акций этой норвежской компании. Он предложил выкупить все имевшиеся в наличии запасы тяжелой воды. В то время завод в Веморке производил около десяти литров в год, что полностью удовлетворяло не совсем понятные нужды исследовательских лабораторий — основных клиентов предприятия. На вопрос о том, зачем ему нужно такое большое количество тяжелой воды, представитель IG Farben вразумительного ответа дать не смог. Норвежцы принесли свои извинения и ответили на его просьбу отказом, заявив, что не могут дать немцам того, что они хотят.
Вскоре после этого визита к Norsk Hydro с похожим предложением обратился Жак Аллье — и получил прямо противоположный ответ. Аллье был представителем Banque de Paris et des Pays Bas, владевшего контрольным пакетом акций норвежской компании, и лейтенантом Второго бюро — французской военной разведслужбы. Жолио-Кюри, находившийся в Париже, также пришел к выводу о возможности использования тяжелой воды в качестве замедлителя в реакторе и сообщил министру вооружений о важности этой субстанции для ядерных исследований. Аллье прибыл в Осло под вымышленным именем. Имея при себе чек на 36 миллионов франков, он попытался начать переговоры о продаже ему всей тяжелой воды, что была в наличии на заводе.
Но когда стало ясным ее истинное предназначение, директор Norsk Hydro Аксель Оберт безвозмездно передал французскому правительству всю тяжелую воду, какая имелась на предприятии. «Передайте [им][22], что наша компания не возьмет ни сантима за эту продукцию, если она хоть как-то поможет Франции одержать победу», — сказал он. Из Веморка тяжелую воду сначала тайно перевезли самолетом в Эдинбург, а затем на пароме и по железной дороге переправили в Париж. Падение Франции Ситуация драматически изменилась 9 апреля 1940 года, когда германские войска атаковали Данию и Норвегию в рамках операции «Везерские маневры». Датское правительство поспешно капитулировало, опасаясь карательных налетов люфтваффе, и подписало пакт о ненападении, чтобы хотя бы частично сохранить политическую самостоятельность. Нильс Бор, который давно осознавал неизбежность надвигавшейся катастрофы, находился в тот момент в Копенгагене и уже не мог никуда выехать.
Германская атомная программа не была согласованным сплоченным исследованием, неустанно радевшим за нужды войны. Ее проводили отдельные группы ученых, которые в чем-то сотрудничали друг с другом, а в чем-то соперничали и нередко конфликтовали из-за новых партий урана и тяжелой воды. Однако отдельные детали не могли ускользнуть от зоркого глаза. Участники «Уранового общества» теперь имели в своем распоряжении тысячи тонн обогащенного урана. В Париже, в захваченной лаборатории Жолио-Кюри, заканчивалась сборка первого циклотрона. Физикам также обещали огромные поставки тяжелой воды. Выделение урана-235 оставалось такой же крайне тяжелой задачей, что и раньше, но над ее решением уже работали лучшие представители немецкой физики и химии. В июле 1940 года начались работы по возведению нового здания Института биологических и вирусных исследований Общества кайзера Вильгельма, в котором должен был располагаться экспериментальный ядерный реактор. Это учреждение находилось также в Берлине, рядом с Физическим институтом. Чтобы избежать ненужного внимания, зданию дали кодовое имя — «Вирусный флигель».
Октябрь 1940 — сентябрь 1941
Строительство «Вирусного флигеля» закончили в октябре 1940 года. Помимо собственно лаборатории, в нем находилась выложенная кирпичом округлая шахта глубиной около двух метров. Туда планировали поместить корпус реактора, после чего залить яму водой, которая должна была послужить одновременно экраном, защищающим от нейтронов, и отражателем, направляющим рассеиваемые нейтроны обратно в активную зону реактора, что позволяло несколько продлить цепную реакцию. Именно в этой яме вскоре должна была начаться сборка первого в мире экспериментального ядерного реактора.
В декабре Гейзенберг, Вайцзеккер, Вирц и еще два физика «Уранового общества» поместили в алюминиевый цилиндр бочкообразной формы несколько слоев окиси урана и твердого парафина (его хотели испробовать в качестве замедлителя). Затем цилиндр диаметром чуть менее 150 сантиметров плотно закрыли и опустили в яму. В центр корпуса реактора поместили также небольшое количество радия и бериллия — они должны были служить источником нейтронов, необходимых для начала цепной реакции. Никто из участников «Уранового общества» не имел ни малейшего понятия о том, что произойдет. Эксперимент, получивший кодовое обозначение В-I, закончился неудачей. Исследователи надеялись получить подтверждение «умножению» нейтронов — увеличению количества получаемых нейтронов в различных секторах реактора. Это, в свою очередь, означало бы, что самоподдерживающаяся цепная реакция стала на один шаг ближе. Однако, как выяснилось, количество нейтронов не увеличивалось, а, наоборот, уменьшалось. Примерно по такой же схеме несколько недель спустя провели повторный эксперимент (под кодовым названием B-II). В нем использовали чуть более 6 тонн окиси урана, в качестве замедлителя снова выбрали твердый парафин. Результаты были примерно такими же, как и в первый раз.
В Лейпциге над сборкой другого экспериментального реактора работал Роберт Депель, а руководил тамошним проектом Гейзенберг. В новом реакторе два основных элемента, оксид урана и парафин, расположили по-другому — концентрически. Однако и этот эксперимент, обозначенный L–I, закончился неудачей, подтвердив простой факт: углерод и водород служить замедлителями не могут, по крайней мере в виде твердого парафина. Тем временем группа Боте, работавшая в Гейдельберге, опытным путем доказала, что тяжелая вода может быть весьма эффективным замедлителем. Оставалось проверить только графит. Боте намеревался объявить результаты опыта — насколько интенсивно ядра графита поглощают нейтроны, — проведенного ранее, недействительными из-за того, что исходный материал был с большим количеством примесей. В связи с этим он обратился в Управление армейского вооружения Германии с просьбой помочь найти чистый графит для исследований, который впоследствии поставила компания Siemens. Боте получил 100-сантиметровую сферу из чистейшего (по заявлению представителя Siemens) электрографита.
В январе 1941 года Боте, работая совместно с Питером Иенсеном, выяснил, что особо чистый графит проявляет себя в качестве замедлителя хуже, чем материал с небольшим количеством примесей. Оба ученых были немало удивлены этим фактом, однако Боте посчитал, что вряд ли все напрямую зависит от наличия этих самых примесей. По заключению обоих ученых, графит вообще нельзя применять в качестве замедлителя для реакторов, в которых используется малое количество урана-235. Однако на самом деле именно определенное количество примесей повлияло на полученные учеными результаты; скорее всего, это был бор, попадающий в графит при производстве. За год до этого Сцилард, проводя похожие эксперименты в Колумбийском университете, пытался сделать все возможное, чтобы исключить это вещество из используемого им графита.
Физик из Геттингена Вильгельм Ганле поставил под сомнения результаты, полученные Боте и Иенсеном. Он не входил в «Урановое общество» и работал над проблемами расщепления урана самостоятельно. Ганле пытался доказать, что графит все-таки может быть эффективным замедлителем, а причина расхождений в полученных до этого результатах — именно в примесях. Данные своих исследований ученый сообщил в Управление армейского вооружения[45]. К этому времени все чаще стали говорить о тяжелой воде как о материале, наиболее подходящем для использования в качестве замедлителя. Стоимость производства графита требуемой степени чистоты признали слишком высокой, в особенности с учетом того, что за сравнительно небольшие средства можно обеспечить массовые поставки тяжелой воды с захваченного завода в Веморке. Однако к концу 1940 года немецкие физики получили оттуда только 8 литров необходимой для экспериментов жидкости. Снова был поднят вопрос о строительстве завода по производству тяжелой воды на территории Германии, но после его детального рассмотрения подобные действия сочли экономически нецелесообразными.
Собрание «Уранового общества» в марте 1941 года проходило в мрачной атмосфере. После его окончания Гартек сообщил в Имперское военное министерство о том, что ученые столкнулись с двумя серьезными проблемами. Во-первых, им требовалось довольно большое количество тяжелой воды, которую собирались использовать в качестве замедлителя, а во-вторых, новый метод выделения урана-235 все еще не был найден. Решение вопроса с тяжелой водой казалось более простым: при наличии достаточного ее количества в реакторе можно использовать обычный, природный уран. Если же тяжелую воду получить не удастся, реактор нужно строить на обогащенном уране, и в этом случае замедлителем может служить обыкновенная вода.
По мнению Гартека, задействовать обогащенный уран следует только «в особой ситуации, при которой вопрос стоимости производства отходит на второй план». Иными словами, начинать работы по выделению U235 в больших масштабах стоило только в том случае, если возникнет необходимость создания бомбы. Искать метод разделения изотопов не перестали — ученые обсудили несколько довольно радикальных путей. Багге предложил использовать электромагнитное разделение. Этот метод основан на том, что при пропуске изолированного «пучка атомов» через электромагнитное поле разные изотопы урана имеют разные траектории полета. Если такой пучок направить через два модулятора, которые вращаются с разной скоростью, часть пучка с большим количеством урана-235 пройдет через это поле, а часть с преимущественным содержанием урана-238 — нет. Вильгельм Грот, коллега Гартека из Гамбурга, внес другое предложение — использовать ультрацентрифугу[46]. Вирц и Хорст Коршинг, еще один физик из «Уранового общества», достигли первых обнадеживающих результатов, применив метод термодиффузии к жидкостям.
Однако никому из ученых, занятых в проекте, так и не пришло в голову попробовать метод газовой диффузии, на котором в Великобритании остановились Симон и Пайерлс. Физики «Уранового общества» ранее признали термодиффузию по Клузиусу-Дикелю единственным перспективным способом разделения изотопов, и теперь работать над альтернативными методами им приходилось с нуля. Именно поэтому критичным фактором для дальнейшего развития германской ядерной программы становились поставки тяжелой воды.
В конце лета 1941 года Гейзенберг и Депель собрали экспериментальную модель L–II, основываясь на той самой схеме, по которой они строили реактор почти год назад. Теперь в алюминиевой 75-сантиметровой сфере находилось чуть более 140 килограммов оксида урана и около 160 килограммов тяжелой воды. Результат снова был отрицательным. Однако, когда ученые внесли в свои расчеты поправку на поглощение нейтронов атомами алюминия, то увидели, что реакция все же должна неминуемо вызывать умножение нейтронов. Физики почувствовали, что почти нашли правильный путь. Это было нечто большее, чем просто интуитивная догадка или чутье.
Позже Гейзенберг утверждал: «Именно в сентябре 1941 года мы увидели перед собой прямой путь, ведущий к созданию атомной бомбы». Гейзенберг вряд ли сомневался в том, что успехи немецкой науки намного опережали достижения английских и американских физиков. Поэтому он и оказался в довольно необычном и, вполне вероятно, не самом приятном положении. Вайцзеккер настоял на том, чтобы ученый обратился за советом к своему бывшему наставнику — Нильсу Бору.
...
Если верить Гейзенбергу, то в первую очередь он хотел узнать мнение Бора об этичности дальнейших исследований, которые в перспективе могли иметь «тяжкие последствия, если использовать их в военных целях». Позже Питер Йенсен, также состоявший в рядах «Уранового общества», скажет, что Гейзенберг, этот «первосвященник» немецкой теоретической физики, намеревался получить от своего «Папы» отпущение грехов. Пайерлс в будущем представит это таким образом: «[Гейзенберг] решил было поужинать с дьяволом, но вдруг обнаружил, что ложка-то у него коротковата». Сам Вернер с большим нетерпением ждал встречи со своим бывшим учителем. В его глазах, как и в глазах многих других физиков его поколения, Бор обладал непререкаемым авторитетом.
Вторая встреча Вернера Гейзенберга с Нильсом Бором состоялась вечером в среду. Тогда Гейзенберг впервые заговорил со своим бывшим наставником об атомном оружии. Воспоминания об этой очень напряженной встрече у ученых остались отрывочные и довольно противоречивые. По словам Гейзенберга, после обеда они с Нильсом пошли прогуляться, чтобы избежать риска быть подслушанными гестапо. Бор же утверждал, что они беседовали в его кабинете. Кажется вполне логичным, что Гейзенберг хотел выбрать для разговора наиболее безопасное место, такое, в котором назойливым «слухачам» было бы сложно что-то разобрать в их разговоре и в котором можно было не опасаться подслушивающих устройств.
Вернер ни на секунду не забывал о том, что, заводя с Бором разговор на тему применения атомной энергии в военных целях, он фактически совершал акт измены родине. Начало у беседы было не очень приятным, а ее продолжение — еще хуже. Бор уже немало наслышался о бесчувственных высказываниях Гейзенберга о ходе войны, и он вышел из себя, когда Вернер начал не только активно защищать германскую агрессию на территории СССР, но и настойчиво доказывать собеседнику, что победа Германии — это наилучший исход сложившейся ситуации. Когда же Гейзенберг заговорил о работе над атомной бомбой, Бор возмутился до предела.
Из слов Гейзенберга Бор успел понять, что в 1939-м он сам же и заявил о необходимости «сплотить усилия всей нации» ради получения взрывной ядерной реакции. Перед собой Нильс в тот момент видел хорошего друга и бывшего коллегу, с которым когда-то делил самые захватывающие моменты самого важного в его жизни научного открытия. И вот теперь этот человек довольно нетерпеливо толкует о том, что можно создать атомную бомбу, и о том, что как раз и этим и занимается — для фашистов
... Пайерлс так написал про эту гипотезу: «Судя по всему, из данных, которые получили Бор и Уилер, следовало сделать именно такой вывод: каждый нейтрон, попадающий в ядро 235-го [урана], вызывает его распад». Подобное допущение чрезвычайно упрощало расчеты. Теперь оставалось только высчитать, какое количество урана-235 необходимо для того, чтобы он легко расщеплялся быстрыми нейтронами. Ученые подставили в формулу Пайерлса новые числа и были сражены наповал полученным результатом. О тоннах урана теперь и речи быть не могло. Критическая масса, согласно расчетам, составляла всего несколько килограммов. Для вещества с плотностью, как у урана, объем такого количества не превышал бы величины мячика для гольфа[30]. По оценкам Фриша, столько U235 можно получить за несколько недель, использовав порядка ста тысяч трубок аппаратов Клузиуса-Дикеля, подобных тому, который он собрал в бирмингемской лаборатории. «Тут мы все переглянулись, осознав, что создать атомную бомбу все-таки возможно».
В ряды членов Комитета М.О.Д. в середине 1940 года включили Симона, который у себя в Оксфорде стал теперь работать исключительно над проблемой выделения урана-235 альтернативным способом — посредством газовой диффузии. Данным методом изотопы разделяются потому, что газы проходят через пористую мембрану с разной скоростью в зависимости от их молекулярной или атомной массы: чем легче газ, тем эта скорость выше. К началу декабря Симон разработал детальный проект создания завода с полным циклом производства. По его расчетам, такой завод станет вырабатывать в день не менее килограмма урана-235. Строительство подобного комплекса обойдется в 5 миллионов фунтов. Производственные помещения займут площадь около 162 квадратных метров, а общее энергопотребление предприятия составит около 60 тысяч киловатт. Симон обобщил все свои наработки в детальном отчете и, не доверяя почте военного времени, сам повез его, превозмогая страх перед бомбежками, в Лондон, где незадолго до Рождества 1940 года передал отчет Томсону лично в руки. Из всех ученых, входивших в состав Комитета М.О.Д., пожалуй, только Чедвик располагал наиболее полным представлением о масштабах работ. Британская атомная программа сконцентрировалась вокруг урана-235, однако физики Комитета допускали возможность использовать и другой теоретически расщепляемый материал, например элемент-94. Производство этого вещества в количествах, достаточных для создания бомбы, ученые могли обеспечить при условии, что им удастся построить рабочий ядерный реактор на тяжелой воде и оксиде урана — согласно той модели, которую они и планировали.
Март — декабрь 1941 Комитет М.О.Д. в конце 1940 года работал достаточно интенсивно. Ученым стало многое известно о критической массе U235, необходимой для взрыва бомбы, а также об условиях получения редкого изотопа из природного урана в промышленных масштабах. Однако весь проект пока держался практически на одних догадках, хотя и вполне обоснованных. Физики провели расчеты, отталкиваясь от предположительных данных об интенсивности деления ядра урана-235 при бомбардировке его быстрыми нейтронами. Однако до сих пор не удалось получить даже небольшого количества данного изотопа, достаточного для реальных измерений. В Ливерпуле группа Чедвика использовала циклотрон, чтобы оценить изменения в интенсивности деления ядер природного урана под воздействием нейтронов с разной энергией (скоростью). Поскольку общая интенсивность деления ядер природного урана фактически складывается из показателей интенсивности деления U235 и U238, то изучение любых ее изменений может дать ключ к пониманию поведения каждого из этих изотопов в отдельности.
Результаты экспериментов едва ли не полностью совпадали с теоретическими расчетами. «Первая проверка на практике теоретических выкладок дала нам почти точный ответ, так что не остается никаких сомнений: выбранная нами схема верна», — писал Пайерлс в марте 1941 года. Результаты, полученные учеными Комитета М.О.Д., подтвердили независимые исследования физиков из Института Карнеги в Вашингтоне. Вероятность спонтанного деления ядра урана-235, обнаруженного Фришем около года назад, в будущем могла стать серьезной проблемой, поскольку считалось, что этот процесс повлечет за собой досрочное высвобождение нейтронов, а значит, и преждевременный взрыв любой бомбы с использованием этого элемента. Тем не менее ученые пришли к заключению, что интенсивность самопроизвольного деления довольно низка, а значит, создание и дальнейшее эффективное применение бомбы все же вполне возможно.
К апрелю 1941 года группа Симона, работавшая в Оксфорде, уже испытывала уменьшенную модель одной ступени для газодиффузионной установки. Полноразмерный образец в тот момент пока еще не закончили. Результаты испытаний обнадежили Симона, и он выступил с предложением построить опытно-промышленную установку из двадцати ступеней. К концу мая контракт на ее сооружение получила компания Metropolitan-Vickers. Установку планировали построить до конца года на базе промышленного комплекса Valley Works[54]в Ридимуине, местечке на севере Уэльса неподалеку от города Молд. Контракт на поставку требуемого количества гексафторида урана и химико-технологическую поддержку работ по сооружению и эксплуатации установки заключили с Имперским химическим трестом. Теперь, судя по всему, ученые наконец нашли способ выделения большого количества урана-235 и мало кто сомневался: в бомбе, возможно, использован расщепляемый материал с достаточно малой сверхкритической массой.
Следующим в центре внимания оказался вопрос, как лучше всего реализовать такое решение. Ученых также интересовал предполагаемый характер взрыва. Наиболее очевидным способом получить взрывчатую сверхкритическую массу урана-235 исследователи посчитали объединение двух докритических элементов. Ученые также пришли к выводу, что процесс объединения должен идти с очень высокой скоростью, поскольку в ином случае обе массы начнут испускать нейтроны и взорвутся преждевременно, при этом энергии от такого взрыва будет гораздо меньше, чем потенциально возможно при объединении и дальнейшей детонации. Чтобы избежать этого, решили выстрелить небольшой докритической массой активного вещества в другую докритическую массу (впоследствии этот метод станет известен как «пушечный»). Британские эксперты по оружию уверенно заявили Томсону о том, что создание подобной «пушки» вполне возможно.
Проблемы физики газовой диффузии, стоявшие перед ним, принимали все большую остроту, и Пайерлс решил, что ему нужен новый ассистент. В помощники себе он взял тихого, немного замкнутого и очень скромного эмигранта, ранее работавшего в Эдинбургском университете. Этот ученый обладал весьма незаурядными математическими способностями — Пайерлсу как раз недоставало одаренного теоретика. В состав бирмингемской группы его включили в мае 1941 года.
Новый ассистент Пайерлса поселился в его доме в Эдгбастоне — в комнате, которую около года назад покинул Фриш. Звали этого человека Клаус Фукс. Фукс приехал в Великобританию 24 сентября 1933 года вместе с первой волной эмигрантов, бежавших от ужасов нацистской Германии. Однако его выезд из страны спровоцировали не расистская политика и новые антисемитские законы. Фукс был римским католиком. И коммунистом.
...
Вторая мировая, грянувшая в сентябре 1939 года, перечеркнула его шансы на получение британского гражданства. Теперь Фукс — подданный враждебной страны. Хотя поначалу — по причине твердой антифашистской позиции — ученого отнесли к категории лиц, представлявших собой наименьшую угрозу для безопасности государства, его все же выслали на остров Мэн в июне 1940 года. В это время войска вермахта уверенно продвигались по территории Европы. С острова Мэн Фукса вскоре перевели в лагерь для интернированных, который находился в районе города Шербрука неподалеку от Квебека.
Лагерь был населен главным образом евреями, поскольку на тот момент большинство немецких эмигрантов в Великобритании составляли именно они. Канадцы — охранники лагеря — никак не могли взять в толк, почему еврейских беженцев посчитали опасными, ведь те (в их числе было и несколько раввинов) навряд ли могли представлять значительную угрозу для безопасности страны, которая вела войну с фашистской Германией. Однако справедливости ради следует заметить, что не все интернированные были евреями — среди них встречались и настоящие фашисты.
Фуксу было противно даже думать о том, что такие люди находятся рядом с ним. В жизни лагеря культура и образование стояли отнюдь не на последнем месте. Фукс читал лекции по физике. Снова почувствовав себя в окружении немцев, он перестал скрывать свои коммунистические убеждения и регулярно посещал собрания, организуемые его однопартийцами, коих в лагере было немало.
...
Клаус получил письмо от Пайерлса: тот приглашал его присоединиться к проекту, о котором пока не мог подробно рассказать, заметив только, что упомянутый проект, по всей видимости, будет напрямую связан с нуждами фронта. Фукс принял приглашение без всяких колебаний. На тот момент вопрос о допуске Фукса к секретным работам еще не был решен. Досье МИ-5 на него состояло всего из двух документов: первый — сообщение из немецкого консульства в Бристоле, второй — недавнее донесение одного из немецких беженцев. Оба документа однозначно свидетельствовали: Фукс — коммунист.
Пайерлсу сообщили, что он может взять Клауса в свою команду, но при условии, что ему будет предоставлена только та информация, которая нужна исключительно для исследований. Пайерлс, однако, воспротивился такому решению, заявив, что не сможет так работать с Фуксом. В итоге все ограничения по допуску Клауса к проекту были сняты и он вошел в состав Комитета М.О.Д. на правах ее полноценного члена. Фукс быстро освоился в Бирмингеме. Он взялся сразу за два основных направления: теорию ядерной цепной реакции в уране-235 и теорию газовой диффузии — метода, который предстояло использовать для того, чтобы отделить друг от друга изотопы урана-235 и урана-238.
Своей скрытностью и неразговорчивостью Фукс заслужил прозвище «автомат», которое ему дала Женя Пайерлс. Когда ее спрашивали, почему она так называет Клауса, она отвечала: «От него можно что-то услышать только тогда, когда ему вопрос задашь. Как будто монетку в автомат бросаешь: не бросишь монетки — ничего не получишь».
15 июля 1941 года Комитет М.О.Д. закончил два отчета: первый — об использовании урана в качестве взрывчатого вещества в атомной бомбе, второй — об использовании урана как источника энергии. В первом отчете совершенно недвусмысленно сообщалось: Мы пришли к выводу о возможности создания действующего образца атомной бомбы, в которой будет использовано всего 11 килограммов активного вещества. Взрыв такой бомбы по разрушительному эффекту эквивалентен взрыву примерно 1800 тонн тротила; кроме того, произойдет выделение большого количества радиоактивного материала, из-за чего территория, примыкающая к месту взрыва, в течение длительного периода будет представлять опасность для жизни человека. Далее в отчете содержались следующие рекомендации:
1) Комитет считает, что проект урановой бомбы реален, и весьма вероятно, он окажет решающее влияние на исход военных действий;
2) следует продолжать работу над созданием бомбы, придав этому проекту высочайший приоритет и обеспечив его максимальный темп, поскольку действующие образцы данного вида оружия должны быть получены в наименьшие сроки;
3) сотрудничество с США по данному вопросу следует продолжать и, более того, расширить, особенно в сфере экспериментальных работ.
В отчете давались довольно оптимистичные прогнозы: атомная бомба появится в арсенале военных уже в конце 1943 года. Из всех физиков Комитета М.О.Д. один Блэкетт считал такое скорое изготовление бомбы маловероятным. Он сильно сомневался в том, что при реализации настолько беспрецедентного проекта не возникнет непредвиденных осложнений, которые неизбежно повлекут за собой задержки и отсрочки. Доклады Комитета М.О.Д. взбудоражили Уайтхолл. Линдеман внимательно наблюдал за дискуссиями ученых Комитета, посещал множественные собрания технического подкомитета. Линдемана весьма обнадежили заявления Томсона и Симона, а выступление Пайерлса и вовсе произвело на него неизгладимое впечатление. К тому моменту Линдеман стал главным научным советником правительства Великобритании. В июне он получил титул лорда Черуэлла.
В августе 1939 года Черуэлл сообщил Черчиллю, что атомного оружия придется ждать «еще несколько лет». Хотя Линдемана не опровергали, его скептицизм по поводу создания атомной бомбы сменился острым беспокойством. Прекрасно зная о том, что Черчилль любит короткие, в пол страницы сообщения, Черуэлл все же посчитал освещаемый им вопрос весьма важным и изложил его на двух с половиной страницах. Делая предположения, он все-таки подстраховался: «Против я бы не поставил больше, чем два к одному. Пожалуй, даже уравнял бы ставки, — писал он. — В то же время я уверен: мы должны продолжать. Позволить немцам обогнать нас в этой гонке будет непростительной ошибкой, ведь победив в ней, они вполне могут победить и в войне или же, повергнув нас, вынести нам смертный приговор».
По этому вопросу Черчилль решил выслушать мнение начальников штабов: «Хотя лично меня вполне устраивают те взрывчатые вещества, которыми мы располагаем в данный момент, — заявил он, — все же я думаю, что нам не нужно чинить помехи прогрессу, а значит, следует действовать согласно рекомендациям лорда Черуэлла. Ответственным членом правительства назначается Джон Андерсон. Буду также рад узнать мнение и начальников штабов».
20 сентября начальники штабов выразили свое согласие с предложениями экспертной группы, рекомендовав не жалеть на исследования ни денег, ни материалов, ни рабочих рук, и главное — не терять ни минуты. Экспертная группа составила окончательную версию отчета, в котором также рассматривались организационные вопросы, и 25 сентября его передали Андерсону. Ответственность за британский ядерный проект возложили теперь на Управление научных и промышленных исследований. Возглавить работы над атомной бомбой поручили представителю высшего руководства Уоллесу Акерсу. Вместе с Андерсоном они решили дать проекту имя, которое вводило бы в заблуждение непосвященных, — «Трубные сплавы»
В тот же день, когда отчет экспертной группы был передан Андерсону, агент НКВД Анатолий Горский (который работал в посольстве СССР в Великобритании под именем Анатолия Громова) отправил свое донесение из Лондона в Москву. Там документ поступил офицеру НКВД Елене Потаповой, которая хорошо владела английским и немного разбиралась в физике. В донесении сообщалось следующее: ВАДИМ передал доклад [ЛИСТа] о заседании «Уранового комитета» 16 сентября 1941 года. Проводил заседание БОСС. ВАДИМ — кодовое имя Горского. БОССом, по всей видимости, называли лорда Хэнки. Информатором Горского был Джон Кернкросс, личный секретарь лорда, также советский агент. Его завербовали в мае 1937 года Энтони Блант и Гай Берджес, рассматривая Джона в качестве возможной замены еще одному шпиону Советского Союза, работавшему в Министерстве иностранных дел — Дональду Маклину. Кернкросс оправдывал свое решение выдать СССР секрет атомной бомбы стремлением оказать силам Союзников реальную поддержку против общей угрозы — нацизма. Кстати, его любимым композитором был Ференц Лист. Далее в тексте донесения детально описывалось все, что обсуждали участники собрания, — то есть фактически кратко описывалось текущее состояние британского проекта по созданию атомной бомбы.
В заключительной части документа сообщалось следующее: На собрании Комитета начальников штабов, состоявшегося 20 сентября 1941 года, было решено немедленно начать на территории Великобритании строительство завода по производству урановых бомб. Таким образом, в Советском Союзе действительно узнали про принятое в Британии решение о создании ядерной бомбы всего через пару дней. Спустя совсем немного времени СССР удалось выведать новые секреты.
Приехав в Лондон в конце 1941 года, Фукс решил навестить своего друга — Кучинского. Клаус, вполне возможно, уже догадывался, что Кучинский работает на советскую разведку. И действительно, тот был агентом ГРУ. Фукс сообщил ему, что располагает информацией о секретном проекте, которая может иметь огромную ценность для СССР. Итак, Фукс стал советским шпионом. Кучинский вывел его на Симона Кремера — секретаря военного атташе из советского посольства в Лондоне. Кремер также был агентом ГРУ, и Клаус его знал только под оперативным псевдонимом — Александр. Кремер в самых общих чертах рассказал Фуксу о методах работы разведчика.
Хотя Фукс и решил выдать советской стороне секреты страны, на благо которой в данный момент работал, он строго придерживался своих собственных моральных норм. Клаус имел свободный доступ к работам остальных участников проекта, в том числе Пайерлса; он также кое-что знал об исследованиях в данном направлении, которые проводились в Америке, но он наотрез отказался передавать представителю советской разведки любые документы, не относящиеся к его непосредственной работе. Однако устно Фукс сообщал все, что знал.
Незадолго до того как в июле утвердили окончательный вариант доклада Комитета М.О.Д., Бушу неофициально передели черновой вариант этого документа, составленный Томсоном. Полученная информация прошла обсуждение в верхних эшелонах власти, после чего вопрос о будущем ядерных исследований еще более обострился. Однако Буш, видимо, решил ничего не предпринимать до тех пор, пока копия отчета не будет предоставлена ему из официальных источников. И тут — прямо как в пьесах — на первый план выходит Олифант.
Стало совершенно ясно, что Великобритания не сможет в одиночку создать атомную бомбу. Остро чувствовалась нехватка денег и материальных ресурсов. Кроме того, несмотря на то что внимание Гитлера было теперь обращено на восток, Англия все равно оставалась на осадном положении. В конце августа 1941 года Олифант вылетел в США, чтобы узнать, на какой стадии находились исследования тамошних ученых и, если потребуется, перенять их опыт. Прибыв на место, он узнал, что доклад Комитета М.О.Д. передали Бриггсу, а этот «косноязычный и невзрачный человечек сунул все бумаги в сейф и ни словом не обмолвился о них членам своей организации». Это известие не могло не огорчить Олифанта. Он встретился с членами комитета по вопросам использования урана и открыто рассказал им о возможности создания ядерного оружия.
21 сентября в Беркли Олифант встретился с Лоуренсом, и тот решил отвезти коллегу на холм Чартер Хилл, где полным ходом шло строительство 467-сантиметрового суперциклотрона. Когда гость из Великобритании кратко рассказал о содержании доклада Комитета М.О.Д., Лоуренс тут же загорелся идеей выделения урана-235 электромагнитным методом. Он проявил также огромный интерес к реакции деления ядра элемента-94. Когда оба ученых вернулись в кабинет Лоуренса, к ним присоединился Оппенгеймер, который тогда впервые услышал о подготовке к работе по созданию атомной бомбы.
Вскоре Олифант отправился в Нью-Йорк, чтобы встретиться там с Бушем и Конэнтом, однако эти встречи принесли ему лишь разочарование. Возвращаясь обратно в Англию, он не мог избавиться от мысли, что его поездка не имела никакой пользы. Однако беспокойство Олифанта было напрасным: из полученной информации Лоуренс сделал правильные выводы и немедленно начал действовать.
Зимой 1940–1941 годов американская программа по исследованию деления ядра еще продолжала действовать, однако продвижение вперед шло очень неуверенно и по всему было видно, что работа вот-вот может заглохнуть. В различных учреждениях изучали теорию реакции деления ядра, разделения изотопов, а также свойства элемента-94; развернули работы, связанные с созданием реакторов и производством тяжелой воды. Однако ни одно из перечисленных направлений все же не было напрямую связано с военными нуждами. Национальный комитет по оборонным исследованиям финансировал проекты по изучению различных вариантов выделения урана-235: газовой диффузии, с которым экспериментировали в Колумбийском университете; высокоскоростного центрифугирования, которое пробовали использовать в университете Вирджинии; электромагнитного способа, с помощью которого Нир в Миннесоте ранее уже получил нужный изотоп, хотя и в ничтожно малом количестве.
По мнению Нира, таким способом не получится выделить большое количество урана-235, однако Лоуренс решил, что нашел наконец подходящую возможность с толком задействовать один из своих резервных циклотронов. Дело в том, что электромагнитный метод разделения изотопов имеет очень много схожего с принципом, положенным в основу работы циклотрона. Зная это и воспользовавшись финансовой поддержкой НКОИ, Лоуренс стал думать, как перестроить 93-сантиметровый циклотрон в большой масс-спектрометр для разделения изотопов. Буш по-прежнему скептически относился к перспективам создания бомбы, поэтому в верхах обсуждались главным образом вопросы, как использовать деление ядра в качестве источника энергии.
Официальную копию доклада Комитета М.О.Д. Буш получил 3 октября 1941 года — спустя две недели после того, как этот документ прошел обсуждение в Москве. 9 декабря Буш показал его Рузвельту. Америка, со всех сторон критикуемая за свою политику изоляции, не спешила вступать в войну. Однако, ознакомившись с фактами, подтверждавшими возможность создания атомной бомбы еще до окончания войны в Европе, Рузвельт решил немедленно начать действовать, даже минуя Конгресс. Право принимать решения, связанные с ядерными исследованиями и ядерным оружием, он оставил за собой и крохотной горсткой своих советников, которых впоследствии стали называть «высший президентский совет».
Официальных документов, которые подтверждают принятие решения о начале работы американского ядерного проекта, по всей видимости, не существует. Есть только короткая записка, нацарапанная на сопроводительной бумаге из Белого дома, вместе с которой возвратили доклад консультативной группы Национальной академии наук. В записке, датированной 19 января 1942 года, говорится: «В. Б., все в порядке — возвращаю — думаю, лучше хранить это в вашем сейфе. Ф. Д. Р.»
К сентябрю 1941 года германские войска казались практически непобедимыми. Германия аннексировала или завоевала большую часть Западной Европы и страны Восточной Европы, граничившие с Советским Союзом. Однако в декабре обстановка на восточном фронте стала медленно, но верно складываться не в пользу Германии. Гитлер перевел немецкую экономику на военный режим. Предстояло принять сложные решения, достигнув баланса между противоречивыми требованиями и их целесообразностью. Поэтому неудивительно, что «Урановое общество» получило уведомление о том, что его работа может быть продолжена «лишь при условии гарантированного получения определенной пользы от этой работы в ближайшем будущем». Боте, Гана, Гартека и Гейзенберга пригласили на конференцию, состоявшуюся 16 декабря 1941 года в штаб-квартире Управления армейского вооружения в Берлине. На этом собрании ученые должны были отчитаться в достигнутых результатах.
На конференции заключили, что деление ядра вряд ли представляет для Германии серьезный интерес с военной точки зрения, по крайней мере в ближайшем будущем. Более того, Шуман порекомендовал армии отказаться от исследований в области ядерной физики и от содержания Физического института Общества кайзера Вильгельма, а также перепоручить контроль над программой другой организации. Имперский исследовательский совет, по инициативе которого в апреле 1939 года и было создано «Урановое общество», с нетерпением ожидал развития событий.
... конференция в Управлении армейского вооружения состоится 26–27 февраля 1942 года, было ясно, что Гейзенбергу потребуется убедительно рассказать о целесообразности и полезности продолжения исследований по ядерной программе.
Физикам удалось произвести впечатление. Новые спонсоры программы из Имперского исследовательского совета были полны решимости увеличить финансирование проекта. Основные усилия они направили на разработку действующего реактора. Хотя возможность создания атомного оружия все еще рассматривалась, решение этой задачи откладывалось на более поздний срок и уже после создания реактора.
24 апреля 1942 года Гейзенберга де-юре назначили директором Физического института Общества кайзера Вильгельма. Фактически это сделало его старшим физиком (если не главой ученых) в работе Имперского исследовательского совета, посвященной ядерной программе.
В ближайших планах наметилась постройка в Лейпциге четвертого испытательного реактора под кодовым названием L–IV. В центре внимания ученых снова оказались поставки тяжелой воды с завода в Веморке. Увеличение производительности к концу 1941 года до 140 килограммов в месяц все еще не позволяло выполнять план в соответствии с программой. Был оформлен новый контракт на выработку и поставку 5 тонн тяжелой воды, но в первые несколько месяцев 1942 года производство фактически остановилось.
Подобно многим другим представителям немецкой промышленности и общества, физики воспринимали войну, развязанную нацистами, как средство достижения цели; а целью физиков в данном случае была собственная академическая карьера и высокие посты. Большинство членов «Уранового общества» не были нацистами. Они были готовы воспользоваться любой личной выгодой, какую бы ни дала война, но действительно не хотели участвовать в этой войне. Для таких физиков «Урановое общество» стало возможностью оказать посильную помощь (как они ее себе представляли) Германии в войне, возможностью обещать создание (в неопределенном будущем) сверхоружия и избежать таким образом риска непосредственной военной службы.
Попросить у Шпеера миллионы марок означало бы развертывание широкомасштабного военного проекта — с обязательством, что создать взрывное устройство, которое решающим образом повлияет на ход войны, удастся. Провала такого проекта режим бы не простил. Для Гейзенберга это была бы слишком опасная игра. Он раздразнил перспективами создания «взрывчатого вещества, в миллион раз мощнее тех, что доступны сейчас» аудиторию высокопоставленных военных, с гитлеровским рейхсминистром вооружений и военной промышленности среди них. Затем он искусно приуменьшил потенциал этого оружия, обрисовав серьезнейшие технические проблемы, которые предстояло решить. И, наконец, он попросил ресурсы, совершенно приемлемые для очередного этапа долгосрочного исследовательского проекта, но решительно недостаточные для скоростного проектирования и строительства военного проекта, рассчитанного на быстрое преодоление технических сложностей и создание нового «чудо-оружия».
Разумеется, определенный риск сохранялся. Удачно сконструированный рабочий ядерный реактор мог бы синтезировать элемент-94, но с учетом запланированного масштаба экспериментов все равно не удалось бы производить элемент-94 в количестве, достаточном для создания бомбы.
Опасная игра Гейзенберга стала приносить свои плоды. Работа должна была продолжиться под эгидой Имперского исследовательского совета, гражданской организации, в которой о бомбе упоминали мало или не упоминали вообще, по крайней мере среди физиков, работавших под началом Гейзенберга. Германский проект атомной бомбы, если он и был когда-нибудь реален, теперь исчерпал себя. Гитлер получил несколько «воскресных бюллетеней» с мнениями о потенциале атомной бомбы, высказанными некоторыми советниками, — эти люди зачастую не разбирались в проблеме либо пользовались недостоверной информацией. Шпеер был осторожен, чтобы воображение фюрера не оказалось захваченным идеей, которая объективно не могла быть воплощена в жизнь в ближайшем будущем.
23 июня Шпеер сказал Гитлеру, что ядерная программа в долгосрочной перспективе может принести практическую пользу, но не стоит рассчитывать на то, что в ближайшем будущем появится супероружие, которое сыграет в войне решающую роль. Немецкое военное руководство сконцентрировалось на решении других вопросов.
В тот день, когда Шпеер предупредил Гитлера о достаточно скромных перспективах германской ядерной программы, экспериментальный реактор L–IV взорвался. Гейзенберг и Депель чудом избежали серьезных увечий, а возможно, и смерти. Реактор находился в воде более двадцати дней, и в нем образовалась течь. Из реактора стала выходить струя пузырьков, которые, как выяснил Депель, состояли из водорода. Водород был продуктом химической реакции между водой и металлическим ураном внутри сферы. Депель вытащил сферу из баллона с водой. Когда лаборант открыл один из впускных клапанов сферы, в нее ворвался воздух и урановый порошок, находившийся внутри, мгновенно воспламенился и стал стремительно вылетать наружу[80]. Алюминий плавился, еще сильнее поджигая порошкообразный уран. Депелю и лаборантам удалось потушить пламя, потом они аккуратно опустили сферу обратно в воду. Вызвали Гейзенберга, чтобы тот проверил аппарат. Убедившись, что все под контролем, Гейзенберг быстро удалился, так как должен был проводить семинар. Но сфера не была под контролем.
Несколько позже Гейзенберга вновь вызвали в лабораторию и они с Депелем увидели, как сфера сначала завибрировала, а потом ее стало раздувать прямо на глазах. Физики ринулись к двери и выскочили из лаборатории за несколько секунд до того, как взрыв разорвал ее на куски. Итак, ученые выжили, но потеряли свою лабораторию, измельченный уран и тяжелую воду. Командир местной пожарной команды отметил, что Гейзенберг достиг успеха в работе с «атомным распадом». Поползли слухи, а потом даже появились сообщения о том, что несколько немецких физиков погибли при внезапном взрыве урановой бомбы.
Несмотря на потерю лейпцигской лаборатории, Гейзенберг был удовлетворен случившимся. Эксперименты с реактором шли в верном направлении.
Встреча со Шпеером закончилась благоприятно: доказана важность ядерной физики, получено добро на финансирование (пусть и небольшое).
Из соображений секретности в лаборатории Чикаго развернули некий проект под названием «Металлургическая лаборатория», или просто «Метлаб», — не менее туманным, чем Комитет М.О.Д. или «Трубные сплавы». Единственная тайна о «Метлабе», которую удалось узнать Лауре, жене Энрико Ферми, заключалась в том, что никакие металлурги в этой лаборатории не работали. «Даже эти крупицы информации не стоит разглашать, — писала она. — По сути дела, чем меньше я говорила, тем было лучше; чем меньше людей я видела вне рабочей группы „Метлаб“, тем было разумнее». По словам Комптона, Ферми сразу согласился переехать из Колумбии в Чикаго. На самом деле Ферми был вынужден это сделать. Он и его маленькая исследовательская группа в Колумбии достигли значительных успехов в создании реактора, который состоял из кубиков оксида урана, вставленных в решетку из графитовых брусков. То, что ученым не удалось создать среду для самоподдерживающейся ядерной реакции, компенсировалось решением проблемы с примесями. Теперь группа распалась, так как физики стали работать над различными задачами в рамках программы S-1.
Ферми наездами бывал в «Метлабе», пока окончательно не перебрался в Чикаго в конце апреля 1942 года. Супруга Лаура присоединилась к нему в конце июня, а перед этим отыскала и забрала деньги Нобелевской премии — Ферми получил премию в 1938 году и спрятал деньги в свинцовой трубе под бетонным полом в фундаменте их нью-йоркского дома. Так он перестраховался на тот случай, если их активы — как враждебных иностранцев — попробуют конфисковать. К тому времени, как Ферми обосновался в Чикаго, элемент-94 наконец получил название. В отчете от 21 марта 1942 года о химических свойствах элемента-93 и элемента-94 Сиборг и Валь решили назвать элемент-94 плутонием.
Сиборг прибыл в Чикаго 19 апреля 1942 года в свой 30-й день рождения. Если Ферми мог запустить реактор до конца года, как на то спорил Комптон, то перед Сиборгом стояла задача разработать метод, который позволил бы выделить плутоний из отработанного ядерного топлива. Самая большая трудность для Сиборга состояла в том, что ему нужно было понять химию нового элемента еще до того, как будет построен действующий реактор. Это означало поиск иного способа получить новое вещество в количестве, достаточном для химического анализа. Лучшее, что он мог сделать, — бомбардировать нейтронами нитрат урана в циклотроне в течение нескольких недель или месяцев кряду. Тогда удалось бы получить плутоний в количествах, превышавших миллионные доли грамма, а с такими объемами вещества уже могли работать химики, и Сиборг собрал маленькую группу специалистов по ультрамикрохимии — науке о химических исследованиях с ничтожно малым количеством вещества. К 14 августа группе Сиборга удалось выделить первую крохотную партию плутония.
Комитет М.О.Д. в своем июльском докладе 1941 года категорически настаивал на сотрудничестве с Америкой, хотя поначалу британцы очень осторожно относились к работе с американцами и особенно неохотно делились своими представлениями о том, какая линия в ядерных исследованиях должна быть ведущей. Червелл выступал за продолжение разработок в Британии либо «на худой конец — в Канаде». Чедвик колебался. В начале 1942 года несколько физиков из «Трубных сплавов», включая Пайерлса, Саймона и Хальбана, выехали в Америку. Они посетили все основные учреждения, в которых велась работа над программой S-1, участвовали в собраниях Комитета S-1 и получили доступ ко всей информации без каких-либо ограничений. Хотя британские физики и могли считать, что продвинулись дальше американских коллег в теории создания бомбы, было очевидно: американцы значительно опередили их на практическом поприще. Продолжалась работа над экспериментальным газодиффузиознным заводом в валлийском городе Ридимуин, но британские специалисты не могли помочь американцам в опытах по электромагнитному или центробежному выделению урана-235. Эти методы разделения в Британии еще недостаточно исследовали, и у «Трубных сплавов» не было возможности проводить такие работы. А Комитет М.О.Д., сделавший ставку на уран-235, не уделял внимания работе над плутонием.
... визит в Америку Акерса и физиков из «Трубных сплавов» убедил их: важно запустить полноценную англо-американскую программу с управлением в виде совместного совета и поддержкой в виде совместных технических комитетов. Акерс начал переговоры с Чедвиком, и Чедвик оставил свои сомнения. Предложение о взаимном сотрудничестве направили в совет, возглавляемый Андерсоном, в июне 1942 года. Вступление Америки в войну всего через несколько дней после запуска программы S-1 означало, что напряженность последних нескольких лет спала. Рузвельт подчеркивал, как важно выиграть время, и для этого выделялись большие деньги: американцы верили, что соревнуются с немцами в своеобразной гонке — и уже опережают.
Учитывая ту неясность, в которой велась работа, Комитет S-1 не мог определить, какой из различных способов создания атомной бомбы наиболее предпочтителен. Комитет принял решение прорабатывать все пути. «Чтобы реализовать такой наполеоновский подход к проблеме, потребуются инвестиции в размере около 500 000 000 долларов и приличная порция оборудования», — заключил Конэнт. 17 июня Буш предложил Рузвельту привлечь к программе S-1 Инженерный корпус армии США, который вместе с УНИР отвечал бы за технологическую разработку, крупномасштабное техническое проектирование, выбор подходящих мест для работ и за снабжение материалами. Рузвельт утвердил этот план.
Андерсон сомневался в важности полного англо-американского сотрудничества вплоть до конца июля, когда он написал Черчиллю: Все же мы должны прямо посмотреть в лицо фактам: новаторская работа в этой стране обесценивается, и, если мы быстро ей не займемся, нас мгновенно обойдут. Сейчас у нас реальный вклад в «слиянии». Скоро у нас не будет почти ничего. Высокопоставленные американские политики уже пришли к выводу, что они вполне справятся и без помощи британцев. Переговоры о переводе кембриджской группы Хальбана в Америку потерпели неудачу из-за сложностей, связанных с безопасностью. Группа продолжила работать над реактором на уране и тяжелой воде; проект теперь считался второстепенным и не входил в основной спектр задач «Трубных сплавов». Хотя на тот момент имело смысл объединить усилия Комитета S-1 и «Трубных сплавов» в «Метлабе», иностранцев не допустили к секретным американским военным проектам. Буш считал, что для британских подданных можно сделать исключение, но далеко не все члены группы Хальбана были британцами. Казалось, что эта проблема непреодолима. На самом деле причинами стали также личностные столкновения, разногласия в расстановке приоритетов и осознание того, что американские разработки уже ушли далеко вперед.
Было решено перевести группу Хальбана не в США, а в Канаду. Канадское правительство с энтузиазмом восприняло такой поворот событий, и в конце осени 1942 года оговорили условия работы. Проект должен был контролировать Канадский национальный научно-исследовательский совет. Лабораторный комплекс построили в Монреале
В январе 1943 года из Британии в Канаду отправился корабль для перевозки бананов с небольшой группой физиков-ядерщиков на борту. Из всей группы только Алан Нанн Мэй был британским подданным. Мэй, как и Фукс, тихий и замкнутый, редко заговаривал сам, если к нему не обращались, и, казалось, имел мало друзей. Он получил образование в Кембридже и, хотя и не проявлял открытой политической активности, некоторое время работал в журнале Scientific Worker — печатном издании Национальной организации научных работников, многие члены которой были коммунистами. Алан вошел в состав «Трубных сплавов», вернувшись в Кавендишскую лабораторию из Бристоля, где он провел в эвакуации первые месяцы войны. Хотя и нет явных доказательств того, что в то время он был прямо связан с советской разведкой, последующие события показали, что он на самом деле числился агентом ГРУ, завербованным, скорее всего, одним из членов кембриджской шпионской группы.
Оппенгеймер был замечательным физиком, но небезупречным человеком. Сын еврейских эмигрантов, разбогатевших в Америке, он вырос в достатке и имел феноменальную способность к обучению. В возрасте девяти лет он мог предложить кузену задать вопрос по-латыни, на который сам отвечал по-гречески. Однако при всех его талантах Оппенгеймеру было чуждо человеческое сочувствие. Мальчиком Роберт чрезмерно гордился своей ученостью. В детстве, чтобы компенсировать неловкость и робость, он любил покрасоваться. Роберт мог вести себя хвастливо и покровительственно, у него был острый язык. Чувства, которые он вызывал у однокашников, а потом у коллег и сотрудников, колебались от жалости до раздражения.
Оппенгеймер слыл энциклопедистом: его интересовала не только наука, но и психотерапия и искусство. В Гарвардском университете его специализацией была химии, но он изучал также греческий язык, архитектуру, классическую литературу и искусство. Окончив Гарвард, под руководством Дж. Дж. Томпсона он занимался в Кавендишской лаборатории Кембриджа, а потом перебрался в Германию, в Геттинген. Здесь он работал с Джеймсом Франком и Максом Борном, познакомился с Гейзенбергом, с английским физиком Полем Дираком и многими другими прославленными физиками-теоретиками.
Оппенгеймер, несомненно, был талантлив, но скорее как техник, чем как новатор. Он умел оттачивать и развивать идеи других, но сам оригинальными идеями не блистал. 22 апреля 1948 года Оппенгеймеру исполнилось 38 лет. В научных кругах считалось, что важнейшие свои достижения физик делает, будучи молодым. Гейзенбергу вручили Нобелевскую премию за работу, которой он занимался в возрасте чуть менее тридцати лет. Эйнштейн получил Нобелевскую премию за труды, опубликованные в 26 лет. Оппенгеймер, по-видимому, отлично сознавал, что его лучшая работа уже позади. И этой работе вожделенная премия не присуждена. Оппенгеймер также активно интересовался политикой. Похоже, что его благополучная жизнь взрастила в нем комплекс вины, который проявил себя в преувеличенном общественном сознании.
Оппенгеймер был «находкой для шпиона», и все же его вклад в программу S-1 до сих пор был чрезвычайно ценен. И теперь Комптон поручил ему работу над реакциями на быстрых нейтронах и над принципиальной схемой атомной бомбы. Лоуренс настаивал, чтобы Оппенгеймер прекратил якшаться с леворадикальными политиками, и тому пришлось уступить (правда, Оппенгеймер продолжал финансово поддерживать левых как минимум до конца 1942 года). Роберт получил временный допуск к секретной информации и теперь мог помогать Лоуренсу в работе. Анкету на проверку благонадежности Оппенгеймер заполнил в апреле 1942 года, причем на вопросы ответил по большей части честно. Однако полного допуска в обозримом будущем не предвиделось.
Оппенгеймер не мог позволить себе ждать. Как только он осознал природу и масштаб той задачи, которую на него возложил Комптон, он понял, что ему требуются лучшие умы страны. В начале июня 1942 года он собрал в Беркли исследовательскую группу, в которую вошли самые талантливые физики-теоретики, которых он смог найти. Он окрестил их «светилами». Все ключи, которыми (как они сами верили) располагали физики «Трубных сплавов» для работы с быстрыми нейтронами и для разработки бомбы, уходили из рук.
Оппенгеймер хотел, чтобы Теллер участвовал в программе, и добился отмены всех условностей, связанных с безопасностью и вызывавших сомнение в благонадежности Теллера. Теллер приступил к работе в «Метлабе» в начале июня. Похоже никто не знал, чем должен заниматься Теллер, поэтому он примкнул к молодому физику из Индианы Эмилю Конопински, который прибыл в Чикаго практически одновременно с Теллером. Ранее Ферми предполагал, что тепла, выделяемого при атомном взрыве, может быть достаточно для начала термической реакции между атомами дейтерия, их слияния и высвобождения еще большей энергии. Подобные реакции протекают на Солнце. В таком случае реакцию инициирует просто высокая температура — около 400 миллионов градусов по Цельсию, сопровождающая атомный взрыв. Реакция ядерного синтеза не требовала ни накопления критической массы редкого изотопа или нового элемента, отсутствующего в природе, ни самоподдерживающейся цепной реакции. Такая «термоядерная» реакция продолжалась бы до тех пор, пока удастся поддерживать температуру, необходимую для горения дейтериевого топлива. Теллер и Конопински решили, что с пользой потратят время, если докажут невозможность подобной реакции. Они взялись за работу и вскоре обнаружили, что на каждое объективное препятствие находился обходной маневр. Они поняли, что создать термоядерную бомбу в принципе возможно. Когда Оппенгеймер собрал всю группу исследователей в Беркли, Теллер и Конопински уже знали, как сконструировать такую бомбу.
В августе Бушу стало ясно, что разделение программы S-1 между армией и гражданским Управлением научных исследований и разработок себя не оправдало. Он обсудил этот вопрос с генералом Брехоном Сомервеллом, главой армейской службы снабжения. Буш пытался оставить программу под управлением гражданских лиц, но Сомервелл хотел отдать проект под полный контроль Инженерного корпуса армии. Ситуация вот-вот должна была измениться и, с точки зрения научных перспектив, далеко не в лучшую сторону. Сомервелл хотел видеть при себе зависимого подчиненного, которого можно было бы назначить руководителем без пяти минут военной программы, и, казалось, он уже подыскал подходящего кандидата. В то время полковник Лесли Гровс считался «пожалуй, самым злым офицером армии США». Закончив военную академию Вест-Пойнта, он только что собрался на службу за границей, так как порядком устал от бюрократических забот в управлении военными строительными проектами, чей бюджет исчислялся десятками миллионов долларов (незадолго до того полковник курировал строительство Пентагона).
Вышестоящие чины очень рассчитывали на Гровса. «Если вы хорошо выполните свою задачу, — сказал Сомервелл, — мы выиграем войну». Для Гровса это было пренеприятнейшее известие. Он только и нашелся ответить: «Ну, раз так…». Весь бюджет программы S-1 не превышал суммы, которую Гровс привык тратить за неделю. Он приступил к руководству с военной прямолинейностью. Один из его подчиненных, подполковник Кеннет Николс, доктор технических наук, вспоминал Гровса такими словами: «Последняя сволочь, но одновременно и один из наиболее умелых людей, которых я встречал в жизни… Я не мог выносить его характер, да и никто его не выносил, но мы по-своему понимали друг друга».
Первая встреча Гровса и Буша не предвещала ничего хорошего. Буш писал: «Я боялся, что все мы крепко влипли». Возможно, Гровс и не отличался тактом и дипломатией, зато он быстро действовал. По инициативе Жолио-Кюри, находившегося в Париже, и Генри Тизарда, работавшего в Британии, в 1940 году концерн Union Miniere переправил в США более тысячи тонн урановой руды, богатой оксидом урана и добытой в бельгийском Конго; это было сделано, чтобы руда не попала в руки немцев. Ценный груз простоял в Порт-Ричмонде на острове Статен-Айленд полгода. Гровс узнал о том, что ему поручили руководить программой S-1, 17 сентября. Уже на следующий день он направил Николса в Нью-Йорк, чтобы тот выкупил руду. В этот же день он одобрил изъятие участка площадью более 200 квадратных километров близ Ок-Ридж на востоке штата Теннеси. Впоследствии это место стали называть «Зоной X». Здесь был построен огромный комплекс для выделения урана-235 и производства плутония. И в таких условиях цепная ядерная реакция просто не могла не продемонстрировать себя.
Гровс, недавно получивший звание бригадного генерала, формально занял свой пост 23 сентября, и программа наконец-то заработала на всех парах. Инженерный корпус армии США при упоминании в связи с программой S-1 стал именоваться «Манхэттенский инженерный округ» — по названию штаб-квартиры североатлантического отделения корпуса, расположенной на Бродвее недалеко от Сити Холла. Теперь, когда во главе проекта стоял армейский инженерный корпус, это название распространилось и на всю программу. Так зародился знаменитый впоследствии Манхэттенский проект.
Беспокойство, вызванное сообщениями о достижениях немцев, привлекло пристальное внимание общества к дискуссиям, которые велись в стенах «Трубных сплавов» и среди высших военных чинов Британии уже с апреля. Зависимость исследований от поставок тяжелой воды с завода в Веморке была очевидной ахиллесовой пятой германской ядерной программы. Саботаж, практиковавшийся на заводе Бруном и другими инженерами, значительно замедлял производство (из пяти тонн тяжелой воды, которые требовались для работы согласно оценке Гейзенберга, к июню 1942 года поставили менее тонны). Однако было ясно, что этот саботаж не может продолжаться бесконечно. Гораздо лучше было бы в принципе ограничить доступ Германии к тяжелой воде, и для этого следовало вывести завод из строя. Разработка нападения на завод в Веморке началась весной 1942 года. В обсуждении участвовали военное министерство, Генеральный штаб, Штаб совместных операций, СРС, УСО, Министерство иностранных дел и изгнанное норвежское правительство. Результатом этих дискуссий стали сотни меморандумов и телеграмм — и практически ничего больше. Идею нанести упреждающий удар по Веморку отложили до мая: до этого в районе Веморка стоят белые ночи, и в распоряжении нападающих всего несколько часов темноты, в которые можно провести диверсионную операцию.
Операцию, получившую кодовое название «Незнакомец», назначили на 13 октября 1942 года. Группа «Тетерев» должна была разведать местность и определить, где лучше высадиться второй партии диверсантов, которые прибывали в точку десантирования на планерах. Этих диверсантов набрали из королевских инженерных войск первой воздушно-десантной дивизии, и именно на них возлагалось выполнение рейда. После вывода из строя завода тяжелой воды диверсанты должны были пешком добраться до шведской границы, преодолев более 400 километров. Уилсон и Тронстад единодушно настаивали на том, что план плохо продуман и рискует потерпеть крах. В Норвегии было неудобно применять планеры, которые никогда не забрасывались на столь большое расстояние даже в светлое время суток. Для успешной высадки требовались очень благоприятные погодные условия, а этого никак нельзя было гарантировать. Но возражения отклонили. Тронстад направил Бруну приказ незамедлительно отбыть в Британию.
После нескольких неудачных попыток, предпринятых в сентябре, группа «Тетерев» десантировалась на плато Хардангер 18 октября 1942 года. Они приземлились в 30 километрах от назначенной зоны выброски. Позже Хаукелид отмечал: «Норвежцев всегда удивляло неумение британских и американских летчиков прокладывать путь над горами и лесами. Они искали города, большие судоходные реки, железные дороги, линии электропередач и т. д. А в норвежских горах была только дикая природа». Хотя в момент десантирования погода и была прекрасной, в пути «Тетерев» перенес несколько бурь и добрался к месту операции близ дамбы Месватн только через 15 дней. «Будь погода хорошей, мы бы дошли за пару дней, — признавался позже Поульссон, — но шел мокрый снег, вместо подмерзшей земли была одна грязь, а реки и озера еще не покрылись льдом, поэтому прогулка выдалась чертовски долгая — да еще с таким количеством снаряжения».
Группа вышла на связь с Эйнарам и Торстейном Скиннарланнами и сообщила УСО о своем прибытии на место 9 ноября. В тот же день Йомар Брун и его жена, бежавшие в Швецию благодаря норвежской агентуре, сели в самолет, отправлявшийся в Британию. Через три дня передовая группа сообщила, что подходящее место для десантирования найдено — около 5 километров юго-западнее дамбы Месватн. Планирование операции «Незнакомец» завершилось в штаб-квартире УСО на Бейкер-стрит через несколько дней.
Операция «Незнакомец» пошла неправильно практически сразу же, как началась. Управление общевойсковых операций сочло, что важность цели достаточно высока, и поэтому надо бы удвоить численность личного состава. Ночью 19 ноября с аэродрома Скиттен в Кейтнессе, что в Шотландии, поднялись два бомбардировщика «Галифакс». Каждый нес по планеру Horsa Mk. 1, каждым из которых управляли два пилота. В таком планере с трудом умещались офицер, сержант и 13 других солдат, набранных из Королевского инженерного корпуса первой воздушно-десантной дивизии. Всего получалось 34 человека, все они были добровольцами. Через три дня английские газеты сообщили следующую новость: В ночь с 19 на 20 ноября два британских бомбардировщика, имевшие на борту по одному планеру, вылетели в Южную Норвегию. Один бомбардировщик и оба планера совершили вынужденную посадку. Находившиеся на борту диверсионные группы вступили в бой и были полностью истреблены.
Из карт и других документов, найденных на разбившихся планерах, и, несомненно, из жестокого гестаповского допроса немцы узнали всю нужную им информацию о целях операции «Незнакомец». Они усилили гарнизон Рьюкана и окружили Веморк минными полями.
Ферми оказался перед сложным решением. Рабочие, нанятые армией и занятые возведением строения для нового реактора, забастовали, задержав строительство на неопределенный срок. Ферми сообщил Комптону, что лучше не ждать, а собрать реактор на корте для сквоша, где уже задолго до этого проводились эксперименты с реакторами. Все участники проекта были обеспокоены такой задержкой, но испытывать совершенно непроверенную и потенциально опасную технологию прямо в центре многолюдного города означало подвергать себя невероятному риску. Если реактор вдруг выйдет из-под контроля, ему подошло бы название «хана». Физики весьма ясно представляли себе возможные последствия такой нештатной ситуации. Ферми удалось убедить Комптона в том, что ядерную реакцию удастся контролировать. Свое утверждение он подкрепил следующими фактами: доля вторичных нейтронов очень невелика, причем излучались они не непосредственно в ходе распада, а с некоторой задержкой. Если при эксплуатации реактора получится поддерживать такую реакцию, при которой скорость высвобождения нейтронов незначительно превзойдет скорость их захвата, у физиков будет достаточно времени, чтобы взять цепную реакцию, если она слишком ускорится, под контроль. Комптон согласился, но решил пока не информировать об этом ректора Чикагского университета. Когда Комптон рассказал об этом Конэнту на собрании Комитета 14 ноября, тот просто побелел. Гровс сразу же приступил к поиску альтернативного места, но никто не приказал Комптону остановиться.
Утро 2 декабря 1942 года выдалось холодным. Подмораживало, дул пронизывающий ветер. Около 10:00 Ферми приказал удалить из реактора все кадмиевые регулирующие стержни, кроме одного. Последний стержень наполовину выдвинули из реактора. Физики внимательно следили за интенсивностью нейтронов и сравнивали результаты с теми, что были спрогнозированы в лабораторных условиях. 25–30 человек наблюдали за работой с балкона. Среди них были Сцилард и Вигнер. Около 14:00 прибыл Комптон с коллегами — группа наблюдателей увеличилась до 42 человек. Ферми распорядился повторить эксперимент, выполненный ранее, и все регулирующие стержни, кроме одного, вновь извлекли из реактора. Когда последний стержень вышел из реактора примерно на 2,5 метра, ядерная реакция стала самоподдерживающейся, а реактор — почти критическим. Ферми приказал извлечь стержень еще сантиметров на 30. Скорость высвобождения нейтронов стала неумолимо расти, из-за этого мерное тиканье нейтронных счетчиков начало ускоряться, пока не слилось в общий гул. Вот как описал дальнейшие события физик Герберт Андерсон: Мы работали в режиме высокой интенсивности, и счетчики больше не могли объективно отражать ситуацию. Снова и снова нам приходилось менять шкалу записывающего устройства, чтобы фиксировать скорость высвобождения нейтронов, которая росла все более стремительно. Вдруг Ферми поднял руку. «Реактор стал критическим», — объявил он. Никто из присутствовавших нисколько в этом не сомневался. Теперь интенсивность высвобождения нейтронов удваивалась каждые две минуты.
Если бы Ферми оставил реакцию протекать спонтанно в течение еще получаса, реактор выработал бы около миллиона киловатт и, прежде чем расплавиться, умертвил бы всех, кто находился в помещении. Ферми отключил реактор всего через четыре с половиной минуты. Смотреть было не на что, только слышалось тиканье нейтронных счетчиков. Сейчас реактор генерировал всего около полуватта энергии. Но значимость уходящего дня была гораздо выше, чем этот мизерный показатель. Физики доказали, что можно достичь контролируемого высвобождения огромной и неисчерпаемой энергии, заключенной в атомном ядре. Комптон позвонил Конэнту и поделился с ним новостью: «Джим, — сказал он, — вам будет наверняка интересно узнать, что наш итальянский штурман только что привел нас в новый мир».
Георгий Флеров занялся исследованиями ядерного распада вскоре после того, как в начале 1939 года была опубликована совместная статья Фриша и Мейтнер. Он учился в Ленинградском политехническом институте, работал в лаборатории Игоря Курчатова на физтехе. Наряду со Львом Русиновым Флеров самостоятельно доказал факт высвобождения вторичных нейтронов и косвенно подтвердил предположение Бора и Уилера, согласно которому деление ядер урана зависело от редкого изотопа U235. Затем вместе с Константином Петржаком он доказал, что для ядер урана-235 характерно спонтанное деление. После того как в 1939 году началась война, а в 1941 году германские войска вторглись на территорию Советского Союза, советские физики были вынуждены оставить проблемы ядерной физики и заняться работами, напрямую связанными с войной. Флеров поступил в Ленинградскую военно-воздушную академию, где стал изучать инженерное дело. И хотя у него лишь промелькнула мысль о возможности создания атомной бомбы, в основе которой лежала бы цепная реакция на быстрых нейтронах, он не хотел отказываться от этой идеи. Флеров написал нескольким своим коллегам, что исследования в сфере ядерной физики следует продолжить, но это ни к чему не привело.
В конце 1941 года Флеров вместе со своей частью находился в Воронеже, совсем недалеко от линии фронта. Ученый решил посетить местную университетскую библиотеку и проверить, нет ли там последних западных публикаций по ядерной физике. В частности, он хотел узнать, как были восприняты в научном мире его работы о спонтанном делении ядер. То, что он обнаружил, удивило и встревожило. Флеров пролистывал западные журналы и убеждался, что публикаций по делению ядра просто нет. Невозможно было поверить, что такая интересная и важная тема осталась без внимания. Определенно ведущие фигуры западной физики не могли забросить эту тему ради каких-то других проблем. Их имена словно блистали своим отсутствием. Все встало на свои места, когда Флеров догадался, что исследования по ядерной физике теперь засекречены. Это означало, что американские, британские и, что гораздо хуже, немецкие физики заняты разработкой атомной бомбы. Он решил поднять тревогу.
В феврале 1942 года в письме Курчатову Флеров рекомендовал возобновить в СССР исследования по делению ядер урана. Ответом на следующее письмо и серию телеграмм, направленных Сергею Кафтанову, которого недавно назначили уполномоченным Государственного комитета обороны по науке, было только упрямое молчание. Не на шутку встревоженный, в апреле 1942 года Флеров написал самому Сталину.
... в марте 1942 года Лаврентий Берия приступил к тщательному анализу материалов, представленных Кернкроссом.
Первым делом он предположил, что имеет дело с дезинформацией, подброшенной немецкими или британскими агентами. И если это так, она могла привести к разорительным расходам на практически бесперспективный проект. Однако Берия изменил свое мнение, проконсультировавшись с надежным физиком. В марте Берия подготовил подробный доклад Сталину. Он обобщил выводы Комитета М.О.Д. и привел решение, принятое по ним британским военным министерством. Он указал на «важность и безотлагательность практического использования атомной энергии урана-235 для решения военных задач, стоящих перед Советским Союзом». Затем он предложил создать консультативный экспертный совет и ознакомить с материалами разведки нескольких «выдающихся специалистов».
В апреле НКВД провел совещание с советскими физиками-ядерщиками, на котором обсуждались перспективы работ над атомной бомбой. Но на этом совещании не были представлены выводы Комитета М.О.Д. и отчеты, поступавшие от Фукса через ГРУ. Физики вынуждены были вести себя с осторожностью, но когда в руки Сталина наконец попало письмо Флерова, Берия уже принял решение возобновить советские исследования в области ядерной физики. В то время СССР еще не мог развернуть полномасштабные работы по созданию атомной бомбы, поскольку страна все еще боролась за выживание. Кроме того, по сведениям физиков, в СССР не было крупных залежей урана. На первом этапе проверялась возможность создания советской атомной бомбы, а также оценивалась потенциальная опасность немецкого ядерного оружия. На планирование работ ушло все лето 1942 года.
11 февраля, Государственный комитет обороны СССР выпустил специальную резолюцию по исследованиям в области ядерной энергии. Игорь Курчатов изучал физику (в Крымском государственном университете) и кораблестроение (в Политехническом институте в Петрограде), а потом присоединился к группе Абрама Иоффе, работавшей на ленинградском физтехе. Вместе с Иоффе они изучали радиоактивность, пока в 1932 году не получили финансирования на собственную программу по ядерным исследованиям. В начале войны Курчатов искал способы размагничивания кораблей, чтобы защищать их от магнитных мин. После вторжения нацистов он объявил, что не сбреет бороду, пока враг не будет разбит. Вскоре у него выросла пышная борода, из-за которой он напоминал православного священника. Неудивительно, что ученого прозвали Борода.
Когда ГКО искал, кто мог бы возглавить атомную программу, лучшей кандидатуры, чем Курчатов, нельзя было и придумать. О его назначении официально объявил Вячеслав Молотов, первый заместитель председателя ГКО. Это было сделано позже, в феврале 1943 года. Курчатов прекрасно понимал физические основы атомного оружия, но и отлично осознавал те проблемы, с которыми придется столкнуться на пути к его созданию. «Тогда я решил ознакомить его с нашими разведданными», — вспоминал Молотов.
В начале марта Курчатов провел несколько дней в кабинете Молотова в Кремле, изучая доклады Комитета М.О.Д. и различные документы по газодиффузионному проекту «Трубных сплавов», предоставленные Фуксом. Эти материалы показывали, что англичане и американцы относились к возможности создания бомбы со всей серьезностью, и подтвердили некоторые разработанные Флеровым идеи о детонации бомбы, начиненной ураном-235. Но в этих материалах содержалась и новая информация, которая помогла бы ускорить и качественно усовершенствовать советскую ядерную программу. Англичане отказались от термодиффузии в пользу диффузии газовой. Урановый реактор можно было использовать для синтеза элемента-94, потенциально более мощного, чем уран-235. Кроме того, элемент-94 не требовал физического выделения редкого изотопа.
Курчатов написал в ГКО два доклада, в которых обобщил свое видение материалов, полученных разведкой. Во втором документе от 22 марта 1943 года он указывал на важность элемента-94. «Перспективы исследований в этом направлении исключительно многообещающие», — писал он. Когда Молотов спросил, каково мнение ученого об изученных документах, Курчатов ответил, что они просто великолепны: «В них как раз те данные, которых нам не хватает». Молотов организовал встречу Курчатова со Сталиным, и вождь пообещал любую поддержку исследований. И все-таки было логично предположить, что работы над выделением урана-235 и получением элемента-94 в Америке продолжаются; поэтому в заключительной части своего второго доклада Курчатов призывал: «В связи с этим прошу проинструктировать разведывательные органы о необходимости получения новых данных, имеющихся у американцев…». Он перечислил четыре вопроса по элементу-94, ответы на которые необходимо выяснить, и попросил новую информацию о работах с циклотроном. Он также привел список американских лабораторий, за которыми нужно было установить слежку. Во главе списка стояла радиационная лаборатория Беркли.
Серьезно удрученный, Гровс направился в лабораторию Оппенгеймера в Ле-Конте-Холл. Эта встреча прошла совсем не так, как можно было себе представить. Оппенгеймер — худой, аскетичный, радикальный интеллектуал с исключительной остротой как ума, так и языка — совсем не походил на карьериста-военного, сидевшего напротив. Гровс — белозубый, полноватый, консервативный сын пресвитерианского пастора — отличался прагматизмом инженера и не скрывал отвращения к интеллектуальности. Но при всем несходстве эти двое почти сразу прониклись симпатией друг к другу — в основном потому, что Оппенгеймер оказался достаточно проницательным и понял, как впечатлить Гровса и расположить его к себе. Труд над атомной бомбой дал Оппенгеймеру новое понимание не только управленческого дела, но и, возможно, всей научной жизни. Ученый хотел во что бы то ни стало сохранить свой пост. Гровса поразила глубокая компетентность Оппенгеймера как физика, его всестороннее понимание ситуации и умение доходчиво объяснять научные проблемы. Но что важнее, Оппенгеймеру удалось обнадежить Гровса.
«Экспертов в этой области нет, — заявил Оппенгеймер. — Она слишком нова». Далее он настаивал, что всех ученых, изучающих физику бомбы и ее конструкцию, нужно собрать в единой специальной лаборатории: только вместе они смогут решить все те проблемы, с которыми пришлось столкнуться. Гровс мыслил в том же направлении и сам планировал создать специальную лабораторию в «Зоне Y». Он ехал в Беркли с намерением предложить Лоуренсу возглавить такую лабораторию, но позже решил, что Лоуренс нужнее в Беркли, его присутствие там исключительно важно для успешного завершения проекта по электромагнитному разделению изотопов. Конечно, генерал согласился с Оппенгеймером, что программе нужно центральное учреждение, которое будет считаться военным объектом. И он счел, что Оппенгеймер как никто другой подходит на пост научного руководителя подобной лаборатории — как раз такого решения и ждал от него Оппенгеймер. Гровс предложил ему этот пост на следующей неделе, 15 октября.
Многим специалистам, занятым в проекте, назначение Оппенгеймера показалось немыслимым. На то было немало причин. Оппенгеймер — записной теоретик со свойственным теоретикам неумением проводить эксперименты. Хотя проект и требовал определенного теоретического вклада, принципиально он был и оставался экспериментальным и конструкторским. При этом лишь немногие физики имели хотя бы минимальный опыт управления проектами такого масштаба, у Оппенгеймера же подобного опыта не было вообще: «Да он и гамбургерами в ларьке торговать не сможет». Среди ученых, занятых в проекте, было немало нобелевских лауреатов, а у Оппенгеймера Нобелевской премии не было. И, конечно же, не обошлось без упоминания о недавних связях Оппенгеймера с коммунистами, а значит, и о том, что проект под его руководством подвергнется опасности.
10 октября жучок ФБР, установленный в кабинете Стива Нельсона в Окленде, засек беседу о «разработке важного оружия» и о важном контактном лице, участвующем в проекте. ФБР считало, что это «контактное лицо» — сам Оппенгеймер. Но все доводы были проигнорированы. Гровс нашел своего человека и быстро продавил решение через самые разные комитеты. Оппенгеймер получил назначение 19 октября 1942 года. Теперь предстояло найти место для «Зоны Y», где должна была расположиться новая центральная лаборатория.
В сентябре 1942 года, через несколько недель после вступления в новую должность Гровс отправился с инспекцией по предприятиям, занятым в американской программе по созданию атомной бомбы. То, что он увидел, порядком его разочаровало. Первую остановку он сделал в Питтсбурге, где находились исследовательские лаборатории, принадлежащие Westinghouse Electric and Manufacturing Company. В Вирджинском университете и в лаборатории Standard Oil Development Company в городе Бейвей, Нью-Джерси (где в итоге построили экспериментальный завод) продолжались опыты по разделению изотопов методом центрифугирования. Перед компанией Westinghouse стояла задача сконструировать объемные высокоскоростные центрифуги для крупномасштабного выделения урана-235. Определенно это было не лучшее место для начала проверки. У ученых накопились технические проблемы, проект, казалось, не был столь важным. И по рекомендации Гровса эти исследования вскоре закрыли.
Из Питтсбурга Гровс отправился в Колумбийский университет Нью-Йорка, в котором изучали метод газовой диффузии. Контролировал работы химик Гарольд Юри. Ученые, с которыми здесь встретился Гровс, более оптимистично высказывались об изучаемом ими методе. Единственной серьезной проблемой была коррозия, вызываемая гексафторидом урана. В газодиффузионной установке требовалось смонтировать бесчисленное количество пористых мембран из коррозиеустойчивого вещества. Пока такое вещество известно не было. Гровс счел, что работы следует продолжить, но усомнился, что они дадут положительный результат. Из Колумбийского университета путь Гровса лежал на запад.
Генерал прибыл в чикагский «Метлаб» 5 октября. Ему показалось, что возведение экспериментального реактора, которым руководил Ферми, уверенно продвигается вперед. Однако Гровс поразился, насколько смутно ученые представляли себе детали работы, которые с инженерной точки зрения считались фундаментальными. Если бомбу планируется сконструировать вовремя, то программа уже должна была дать ответы на некоторые ключевые вопросы: сколько? какого размера? как долго? Физикам же, казалось, доставляло удовольствие все еще предполагать и прикидывать. Гровс напомнил им, что если бы перед ними стояла задача организовать свадебный банкет, то разговоры типа «мы можем ожидать от десяти до тысячи гостей» совсем не годятся в качестве базы для грамотного планирования. Гровс, убежденный, что его окружают одни «ботаники», считал необходимым еще раз дать понять своим подчиненным (среди которых, кстати, было несколько нобелевских лауреатов): он не испытывает пиетета перед их ученостью.
Гровс утверждал, что его десятилетнее среднее образование стоит двух докторских степеней. После этого генерал дал ученым время обдумать важность этого утверждения. Но Сциларду времени на размышления почти не понадобилось. «Ну как можно работать с такими людьми?!» — вопрошал он своих коллег чуть позже. Однако неприязнь между Сцилардом и Гровсом была взаимной. Генерал почти сразу счел ученого возмутителем спокойствия и приложил немало усилий, чтобы засадить его за решетку до конца войны.
Из Чикаго Гровс двинулся дальше на запад, в радиационную лабораторию Беркли, куда прибыл 8 октября. Лоуренс, мастерски превративший из инспекции экскурсию, произвел на Гровса очень приятное впечатление. Гровс надеялся, что хотя бы здесь, в Калифорнии, его ждут хорошие новости.
В Лондоне же УСО предстояло принять очень сложное решение. Сорок один человек погиб из-за провала операции «Незнакомец». А исключительно важные объекты в Веморке остались невредимыми и продолжали поставлять тяжелую воду для немецкого атомного проекта. Ничего не изменилось: основной целью было разрушить завод по производству тяжелой воды, хотя теперь эта задача усложнилась минимум в два раза. Было очевидно, что повторять операцию «Незнакомец» нельзя. Управление общевойсковых операций передало задачу обратно в УСО. Разработали альтернативный план. На этот раз УСО решило воспользоваться доскональными знаниями Бруна, еще недавно работавшего на заводе. И Тронстад, и Брун были уверены, что маленькая диверсионная группа сможет достичь успеха там, где потерпел поражение крупномасштабный десантный рейд.
Новый рейд получил кодовое название «Операция Ганнерсайд». На этот раз ее спланировали тщательно и дотошно. Под руководством Тронстада и Бруна в ШОН-17 (Школа особого назначения УСО в Хэтфилде, графство Хетфордшир) построили макет завода по производству тяжелой воды. Диверсионная группа отрабатывала закладку зарядов именно в тех местах, где находились концентрационные элементы, чтобы нанести максимальный ущерб. «Раньше никто из нас не бывал на том заводе, но когда мы отбыли из Британии, мы знали его планировку лучше любых местных рабочих», — говорил Реннеберг.
... группа «Ганнерсайд» снова села в самолет, было уже 16 февраля, то есть передовая группа провела в одной из самых негостеприимных европейских пустошей почти четыре месяца на непрекращающемся морозе. Состояние солдат оставляло желать лучшего. По рации группу уведомили о приземлении отряда «Ганнерсайд», но разыгралась сильная буря, и связь прервалась на несколько дней. Неудивительно, что члены «Ласточки» стали опасаться самого худшего. Неделей позже группа «Ганнерсайд», наконец, вышла на контакт с двумя солдатами передовой группы, Хельбергом и Кьельструпом, которых Поульссон отправил на поиски десантников. Четыре месяца борьбы за жизнь на Хардангерском плато не прошли бесследно. Хельберг и Кьельструп выглядели как бродяги, их одежда была замусолена и покрыта пятнами крови северных оленей, мужчины заросли, истощились, их изможденные лица приобрели нездоровый желтоватый оттенок.
... группа приступила к разработке плана выполнения своей задачи. Сам завод охраняли примерно 30 немецких солдат, гораздо больше их было расквартировано в Рьюкане. На завод можно попасть с дороги только через узкий подвесной мост, длиной чуть более 20 метров. Мост был перекинут через глубокий овраг, который отделял диверсантов от их цели; этот овраг тщательно охранялся. Казалось, что проникнуть на завод незамеченными и не открывая огня невозможно. Но то, что казалось невозможным немецкому гарнизону, норвежские диверсанты считали вполне осуществимым. Хельберг обнаружил, что можно спуститься в овраг, перейти замерзшую речку Мана и подняться по другому его склону, откуда открывался путь к железной дороге, врезавшейся в горы. Эта железнодорожная линия соединяла Веморк и Рьюкан и использовалась лишь от случая к случаю — для доставки на завод тяжелой техники. Она не охранялась. Итак, путь на завод нашли. Уйти с завода было сложнее. Взрыв, несомненно, поднимет немцев, и если диверсанты станут уходить через овраг, могут попасть в засаду. Реннеберг и Поульссон считали, что нужно пробиваться через мост, но остальные не соглашались. Решения в группе принимались демократически, поэтому было выбрано отступление через овраг. Группа разделилась на две части. Реннеберг вел диверсионную группу, в которую входили Идланд, Кайзер и Стреме — хейм. Хаукелид руководил отрядом прикрытия — в нем были Поульссон, Хельберг, Кьельструп и Сторхауг. Хаугланд и Скиннарланн оставались работать с рацией — они должны были поддерживать связь с УСО и доложить о результатах операции. Операция началась в 20:00 в воскресенье 28 февраля. Все солдаты были в британской военной форме и имели британские документы — таким образом, в случае провала их вылазку расценили бы как военную, что, возможно, снизило бы размах репрессий против местного населения. Хотя подъем и был очень крутым, овраг пересекли без происшествий и благополучно добрались до железной дороги. Затем солдаты пошли вдоль колеи строго на юго-запад. Шум их шагов полностью скрадывал ветер. Около 23:30 они добрались до небольшого здания примерно в 500 метрах от завода и дождались смены караула на подвесном мосту, которая произошла в полночь.
В 00:30 группа разделилась. Диверсанты разрезали непрочную цепь, опоясывавшую заводскую изгородь, и двинулись к концентрационным элементам с тяжелой водой — в подвалы. Пытаясь проникнуть в здание, диверсанты разделились попарно. Реннеберг и Кайзер наконец нашли вход через узкую кабельную шахту, очень удивив норвежского ночного сторожа, с которым столкнулись внутри. Кайзер наставил на сторожа пистолет, а Реннеберг стал размещать заряды. Он справился примерно наполовину, когда, разбив окно, в подвал влез Стремсхейм. Они с Идландом пытались проникнуть через дверь на цокольном этаже, но она была заперта. Не найдя другого входа, они решились на риск и проникли внутрь вот так, не бесшумно. Кайзер инстинктивно направил пистолет на окно.
«Я тогда чуть не убил его, — вспоминал Кайзер позднее. — Если бы в камере пистолета был патрон, то точно убил бы. Я узнал его в последний момент». Идланд остался сторожить снаружи, за разбитым окном, а Реннеберг и Стремсхейм расставили оставшиеся заряды. Они как раз устанавливали взрыватели, когда вдруг объявился начальник цеха, норвежец. Реннеберг поджег фитили, и Кайзер приказал двоим пленникам как можно быстрее подниматься по лестнице вверх. По его расчетам, до взрыва они должны были успеть добраться до второго этажа. Диверсанты выскочили через подвальную дверь и успели отбежать от здания не дальше двадцать метров, когда услышали приглушенный взрыв. «Сам взрыв получился не очень громким, — вспоминал потом Поульссон, — как будто три автомобиля столкнулись на площади Пикадилли». Но внутри здания все было иначе — один из инженеров, который работал на третьем этаже, отметил, что «взрыв был чудовищным, он отразился эхом во всем здании». Диверсанты спрятались, так как Хаукелид и группа прикрытия ожидали, что сейчас из близлежащих казарм появятся немцы. Но снаружи взрыв был почти не слышен, а небольшие взрывы топочного оборудования (которое за характерные очертания называли «пушками») случались регулярно. Вышел один охранник, посветил фонариком всего в нескольких дюймах над головой Хаукелида и вернулся обратно.
Прикрывающая и диверсионная группа вновь объединились. Они двинулись прочь от завода вдоль железнодорожной линии, потом снова спустились в овраг. Они уже пересекали реку на дне оврага, лед на которой сейчас стремительно таял, когда услышали гул сирен. Реннеберг опасался, что группу поймают прямо в овраге, высветив прожекторами и отрезав таким образом всякую возможность к бегству. Но немцы прочесывали сам завод, уверенные, что диверсанты все еще находятся на его территории. Фашисты знали, что никто не прошел мимо караульного поста на мосту, который, как им казалось, был единственным путем к отступлению. Операция завершилась успешно, и теперь основной задачей группы стало спасти собственные жизни. Бойцы поднялись по склону оврага. На дороге из Рьюкана теперь было полно транспорта, в том числе по ней шли грузовики с немецким подкреплением. Через овраг виднелись лучи прожекторов, прорезавшие ночь: немцы старались выследить беглецов вдоль железной дороги.
Времени было в обрез. Диверсанты направились вдоль линии электропередач, которая вела к Рьюкану, а потом поднялись на склон Райс-Роуд — провода виднелись и над ним. Эту линию протянули еще до войны, с ее помощью в дома рьюканцев провели свет, который был так нужен в течение четырех долгих месяцев зимней тьмы. Сейчас эта линия для общественных нужд не использовалась. Дорога вела к Гвепсеборгу — там линия электропередач обрывалась. И начиналось Хардангерское плато. Применить оружие так и не пришлось. Кроме двоих норвежских рабочих, которые видели диверсантов на заводе, никто не заметил, как группа пришла и ушла. Запасы тяжелой воды, произведенной за три или четыре месяца, просто вылились в подвале на пол.
Генерал Редиес счел, что это была акция британской разведки и норвежского Сопротивления, и угрожал провести показательную казнь десятерых уважаемых граждан Рьюкана. Вскоре после этого распоряжения на место событий прибыл генерал-полковник Николаус фон Фалькенхорст, главнокомандующий немецкими войсками в Норвегии. Он пришел к выводу, что это была военная операция, выполненная солдатами регулярной британской армии. Он назвал ее «самым профессиональным рейдом», который видел за всю войну, и распорядился освободить граждан Рьюкана. Операция вызвала широкий резонанс в прессе. 1 марта по шведскому радио передали репортаж, в котором сообщалось, что диверсия на заводе по производству тяжелой воды в Рьюкане была направлена на срыв производства высококачественных взрывчатых веществ
Когда Сталинградская битва близилась к своему кровавому финалу, полковник Картер Кларк, начальник Специального подразделения Отдела военной разведки армии США, все сильнее опасался, что Москва и Берлин могут заключить сепаратный мир. 1 февраля 1943 года он распорядился, чтобы радиотехническая разведка начала изучать зашифрованные советские переговоры с резидентурой, идущие между США и Москвой. Он надеялся найти упоминания о сепаратном мире. Этот проект назывался просто «Русская дипломатическая проблема».
Кодируя разведывательные сообщения, СССР старался полностью исключить утечку информации. Сообщение от советского дипломата — или разведчика — сначала шифровалось последовательностью из четырех цифр с помощью специального справочника кодов. Затем из этих последовательностей составлялись пятизначные группы. Они, в свою очередь, шифровались через так называемый блокнот одноразового использования. На каждой странице такого блокнота записывалось по 60 пятизначных групп случайных чисел, которые составляли шифровальный ключ. Складывая первичные пятизначные группы чисел с соответствующей последовательностью групп на ключевой странице, шифровальщик получал новую серию пятизначных групп чисел. Затем они преобразовывались в группы из пяти букв каждая. В результате получалось сообщение, состоявшее на первый взгляд из случайных сочетаний букв. Такое сообщение и передавалось в Москву. Шифровальщик на принимающей станции идентифицировал конкретную страницу блокнота одноразового использования и дешифровал сообщение, используя страницу ключей и справочник кодов. Такую систему шифрования практически невозможно было взломать. Вся неуязвимость ключевой страницы блокнота одноразового использования состояла как раз в том, что она использовалась только один раз. Но к концу 1941 года советский поток сообщений вырос настолько, что криптографы не успевали достаточно быстро составлять ключевые страницы.
В начале 1942 года криптографы стали делать их в двух экземплярах, просто дублируя содержание новых составляемых страниц. В 1942 году около 35 000 ключевых страниц в двух экземплярах были перемешаны и внесены в разные шифровальные блокноты, что сделало их практически двухразовыми. И одновременно более уязвимыми для дешифровки.
К январю 1943 года сотрудничество английских и американских физиков-ядерщиков практически прекратилось. Американцы задерживали работу, а англичан мучили глубокие подозрения относительно причин такой задержки. В начале ноября 1942 года в Вашингтоне Акерс встретился с Гровсом. Акерса уведомили о растущих опасениях, связанных с промедлением американских ученых. Гровса тревожило, что английские физики весьма тесно контактировали со своими американскими коллегами по самым разным аспектам программы. Почему, спрашивал Гровс, Пайерлс, якобы занятый изучением газовой диффузии в рамках «Трубных сплавов», самым непосредственным образом общался с американскими физиками, изучавшими цепные реакции на быстрых нейтронах? Гровс радел за секретность. С этой целью он изолировал отдельные участки работы, разбивая программу на самодостаточные проекты: ученые, занятые в одном проекте, практически ничего не знали об остальных. Но британских физиков было слишком мало, чтобы изолировать их таким образом, следовательно, требования Гровса в данном случае были невыполнимы. Акерс опасался, что американцы хотят свернуть сотрудничество не только из соображений безопасности, — и не беспочвенно.
Гровс (убежденный англофоб), Конэнт и Буш были уверены в том, что полный обмен информацией с британцами означал выдачу «Трубным сплавам» детальных данных о производственных процессах и заводах, в работе которых британцы никак не участвовали. Эти производства развивались американскими учеными, а проекты финансировались американскими налогоплательщиками. Следовательно, предоставление информации британцам вряд ли помогло бы американцам (и вообще Союзникам) в войне, зато после войны британцы непременно воспользовались бы этими данными. Наконец, в январе 1943 года ситуация перешла в кризисную стадию; тогда Конэнт сформулировал правила и нормы, которые регулировали бы англо-американское сотрудничество.
Британцев это предложение просто ужаснуло. Доклад Конэнта «строился на базовом принципе, в соответствии с которым проекты, чертежи нового оружия и оборудования подлежали обмену лишь в той степени, которая помогла бы заполучить преимущество в текущей войне». Это означало, что американцы больше не собирались предоставлять англичанам никакой информации ни об электромагнитном разделении, ни о производстве тяжелой воды, ни о цепных реакциях на быстрых нейтронах, ни о синтезе изотопов урана из соответствующих компонентов (в частности, гексафторида урана). Передачу данных по газодиффузионному проекту контролировал лично Гровс. Кроме обозначенного базового принципа Конэнт внес еще одно правило — об обмене информацией с группой из Монреаля. Оговаривалось, что физикам из лаборатории «Метлаб» в Чикаго можно предоставлять данные о цепных реакциях, но при этом нельзя передавать никаких дополнительных сведений о свойствах плутония или о его производстве.
Подсчитав затраты, которые понесет Британия, если начнет разрабатывать атомную бомбу самостоятельно, англичане только подтвердили выводы, сделанные ранее: без американцев создать бобму они не смогут. Не только в течение войны, но и много позже. В мае 1943 года Андерсон обнаружил, что американцы спокойно закупали очищенный оксид урана из «уранового Эльдорадо» в районе Онтарио и имели гарантированные права на производство урана на много лет вперед. И это несмотря на курс канадского правительства, направленный на то, чтобы британцы совместно с американцами имели право на добычу урана. Кроме того, американцы успешно заключили контракт на поставку тяжелой воды с завода, который должна была построить Consolidated Mining and Smelting Company в городе Трэйл в Британской Колумбии. Без доступа к урану и тяжелой воде монреальский проект не мог существовать, и в июне работы окончательно застопорились.
В начале апреля на Холме собралось около 30 физиков. Оппенгеймер не терял времени и быстро завербовал «светил», с которыми в прошлом году работал в летней школе. Среди них были Бете, Блох, Теллер и Сербер. Кроме того, он пригласил молодого физика из Принстона — Ричарда Фейнмана. Фейнман отлично играл на барабанах бонго, чем произвел неизгладимое впечатление на Теллера, жившего в соседней комнате. Фейнман был молод (11 мая ему исполнялось 25 лет), не по годам развит и просто болел физикой. Сейчас он впервые встречался с коллегами, имена которых он знал только со страниц журнала Physical Review. Но поразить его было нелегко. Фейнман быстро приобрел известность среди сотрудников благодаря своим свободным беседам с Бете. Ганс нуждался в таком стимулирующем факторе — он не только приветствовал поведение Фейнмана, но и сделал его лидером своей группы. Жена Фейнмана Арлин болела туберкулезом, и по инициативе Оппенгеймера ее перевели в клинику в Альбукерке, где Фейнман мог часто ее навещать. Еще один физик, которого Оппенгеймер желал видеть в Лос-Аламосе, — Ферми. Но труд над ураново-графитовым реактором в Чикаго был для итальянского штурмана слишком важным, чтобы отказаться от него и переехать в Лос-Аламос. Оппенгеймер же не мог отказаться от ценного ресурса в виде глубокого понимания экспериментальных методов и озарения Ферми. В итоге ученые достигли компромисса: Ферми работает в качестве удаленного консультанта и при необходимости приезжает в Лос-Аламос.
Сербер прочитал первый доклад с итогами деятельности летней учебной группы и результатами работ за последний год по делению ядер быстрыми нейтронами. Сербер слыл не самым лучшим оратором, но в данном случае содержание было гораздо важнее формы. «Цель проекта, — говорил Сербер, — создание реального боевого оружия в форме бомбы, энергия в которой высвобождается в результате цепной реакции на быстрых нейтронах в одном или более веществах, характеризующихся атомным распадом». На лекции многие ученые из-за предшествовавшей изоляции до этого момента не имели целостного представления о том, чем они занимались. Одни догадывались о деталях. Другие только о чем-то слышали. Теперь всем им предстояло подготовиться к решению гораздо более масштабной задачи. На первый взгляд казалось, что сконструировать атомную бомбу достаточно просто. Берется два куска урана-235 или плутония докритической массы, чтобы вместе они составили массу значительно выше критической, и при получении такой суммарной массы происходит взрыв. Но перед тем как это случится, предстояло решить совсем не тривиальные проблемы. Первая была связана с эффективностью. На данном этапе необходимая критическая масса урана-235 оценивалась в 200 килограммов — многовато для снаряда, который нужно сбросить с бомбардировщика. Исследователи предложили увеличить КПД устройства, а для этого уменьшить массу активного вещества, для чего активное вещество предлагалось заключить в «отражатель нейтронов» — оболочку из урана-238 или золота, которая позволила бы возвращать вылетающие нейтроны обратно в активное вещество. В случае с ураном-235 такой отражатель позволит снизить критическую массу примерно до 15 килограммов. Для плутония, заключенного в отражатель из урана-238, критическая масса составит всего 5 килограммов. Однако критическая масса — это минимум, при котором возникает цепная ядерная реакция, для боевой же бомбы активного вещества потребуется значительно больше. Было уже ясно, что это количество превысит критическую массу, и его стали называть «сверхкритической» массой.
В первую очередь нужно было собрать сверхкритическую массу из нескольких докритических компонентов. Компоненты соединятся, вызывая разветвленную (дивергентную) цепную реакцию, при которой свободных нейтронов производится больше, чем поглощается. Очень важно было рассчитать время. Оценки показывали, что 1 килограмма урана-235 распадается за миллионную долю секунды, причем энергия взрыва составляет 20 000 тонн в тротиловом эквиваленте, а вызванная взрывом начальная температура сравнится с температурой тысячи солнц. При таких температурах уран сразу же испарится, газообразное вещество быстро рассеется, из-за чего будет все сложнее поддерживать цепную реакцию. В определенный момент пар достигнет «вторичной критической точки»: количество нейтронов, высвобождаемых в результате распада, сравняется с количеством нейтронов, покидающих зону реакции. На этом детонация и взрывное высвобождение энергии завершится. Если компоненты соединятся слишком медленно и сверхкритическая масса взорвется преждевременно (и тут же разлетится в разные стороны), взрыв получится значительно более слабый. Одно из решений этой проблемы заключалось в следующем. Цилиндрической пробкой из активного вещества (ее окрестили затравкой) нужно выстрелить в сферу, имеющую докритическую массу. Таким образом, их суммарная масса превзойдет критическую.
Следуя терминологии физиков из «Трубных сплавов», такой метод получения сверхкритической массы назвали «пушечным». На ранних этапах конструирования бомбы пришлось столкнуться с еще одной неясностью. Куски активного вещества должны соединиться достаточно быстро, чтобы не произошло преждевременной детонации; относительная скорость элементов при этом должна была составлять около 100 000 сантиметров в секунду или более. Максимальная начальная скорость снарядов в неядерных видах оружия составляла около 96 000 сантиметров в секунду при весе снаряда 22,5 килограмма. Такими показателями обладала пушка, стоявшая на вооружении армии США, с калибром 120 миллиметров, длиной ствола 6,4 метра, весом 5 тонн. Если предположить, что «затравка» с ураном-235 должна быть в два раза тяжелее, соответственно, нужна и в два раза более тяжелая пушка. Следовательно, «стрелять» бомбой, начиненной ураном-235, следовало из пушки, которая весит 10 тонн. Далее следовал вопрос об инициирующем заряде для бомбы. Несмотря на обеспокоенность преждевременной детонацией, а также на «тление» ядерного топлива из-за естественного распада урана или спонтанного отрыва частиц от атома под воздействием космических лучей (состоящих из заряженных частиц, бомбардирующих Землю из Космоса), нельзя было с уверенностью утверждать, что простая сборка компонентов в единый кусок со сверхкритической массой уже приведет к цепной реакции. Для запуска цепной реакции в веществе должны появиться подходящие нейтроны, причем в подходящий момент. От космических лучей ядро бомбы можно защитить специальным экраном, а чтобы избежать преждевременной детонации, которую могут вызывать нейтроны, выделяющиеся при естественном распаде урана, решили применять высокие начальные скорости слетающихся компонентов. Сербер предлагал использовать в качестве инициирующего заряда цепной реакции небольшое количество бериллия и полония. Как и радий, полоний радиоактивен, он излучает альфа-частицы, которые могут высвобождать нейтроны бериллия. Этот метод использовался для получения свободных нейтронов задолго до создания первого циклотрона.
Идея заключалась в том, чтобы изолировать полоний и бериллий друг от друга специальным экраном до того момента, пока не выстрелит «затравка». «Пушечный» выстрел должен смешать оба компонента инициирующего заряда, вызвав резкий выброс нейтронов как раз в момент достижения сверхкритической массы. Несмотря на всю простоту «пушечного» метода, Сербер рассматривал и альтернативный, более замысловатый способ сборки критической массы. Этот вариант требовал тщательного анализа. «Допустим, — говорил Сербер, — мы расположим фрагменты по кольцу… Если взрывчатое вещество распределится по кольцу, те фрагменты, в которых начнется реакция, станут слетаться к центру кольца, образуя сферу». Сербер сделал набросок — показал, как будут расположены клинья из активного вещества и отражатели нейтронов. Если эти клинья под действием инициирующего заряда слетятся к центру кольца, то вместе они создадут сверхкритическую массу. Следующую лекцию читал специалист по баллистике, и на ней слово попросил Сет Неддермейер, молодой физик из Национального бюро стандартов США. Он немного путался в деталях, так как не был специалистом в этой области. Неддермейер предположил, что еще один способ — без пушки — собрать массу активного вещества, необходимую для взрыва, связан с имплозией. Его идея заключалась в том, чтобы сконструировать полую сферу из отдельных элементов активного вещества, а затем «схлопнуть» их к центру сферы силой взрыва обычных взрывчатых веществ (сферу нужно предварительно ими обложить). «Схлопывание» сферы внутрь себя позволит собрать сверхкритическую массу ядерного горючего исключительно быстро. Его предложение сразу встретили возражения. Чтобы взрывная масса активного вещества собралась в правильную сферу, обычная взрывчатка должна давать ударную волну практически идеальной сферической формы — таков был самый серьезный контраргумент.
Сам Оппенгеймер очень критически отнесся к этой идее. Однако ему раньше приходилось ошибаться. После лекции он поговорил с Неддермейером и согласился, что предложенный молодым физиком вариант нужно хотя бы исследовать более подробно. Он сразу же организовал в артиллерийско-техническом отделе специальную группу, которой поручил проводить такие эксперименты, и назначил Неддермейера ее руководителем. Сербер завершил свои лекции, сформулировав задачу, которую предстояло решить: Из предыдущего обзора мы видим, что проблемы, требующие преодоления в настоящий момент, тесно связаны с измерением свойств нейтронов в различных веществах, а также с баллистикой. Кроме того, мы должны начать разработку технологий по экспериментальному определению критической массы и по расчету времени, оперируя при этом большими, но докритическими объемами активного вещества. Любые предположения, что может произойти, если такое оружие действительно будет применено, отошли на задний план. Физики сосредоточились только на тех задачах, которые стояли перед ними здесь и сейчас: нейтроны, преждевременная детонация, критические массы, «пушечный» метод, имплозивные ударные волны. Многие взялись за дело с огромным энтузиазмом. Только Ферми был в замешательстве. Итальянский штурман воспринимал свою работу над бомбой как долг, продиктованный необходимостью военного времени. Он сказал Оппенгеймеру слегка загадочным тоном: «Мне кажется, ваши люди действительно хотят создать бомбу»
Специалист по баллистике, консультант в лаборатории Лос-Аламоса вскоре после вводных лекций, прочитанных в апреле, обнаружил ошибку в исследовательской логике физиков. Сравнительно пессимистичные оценки ученых о размерах снаряда базировались на том, что пушка для атомного выстрела строятся так же, как и обычные пушки. Но последние конструировались с расчетом, что стрелять из них придется многократно. Очевидно, что та пушка, которая забьет «затравку» в докритическую массу урана-235, сделает только один выстрел, после чего превратится в облако из атомов. Поэтому размер такой пушки можно существенно уменьшить. Механизм действия бомбы (при условии использования урана-235) уже не виделся проблемой. Все, что сейчас требовалось, — это ядерное топливо.
К осени 1943 года Оппенгеймер и его исследовательская группа уже ясно представляли себе путь к созданию атомной бомбы и не менее ясно видели проблемы, которые встретятся на этом пути. В то время в Ок-Ридж возводились два комплекса для крупномасштабного выделения урана-235.
Один из них назывался Y-12; это был завод для электромагнитного разделения изотопов на базе калютрона, сконструированного Лоуренсом. Лоуренс предполагал, что для выделения 100 граммов урана-235 в день нужно оборудовать калютрон как минимум 2000 коллекторными баками и все они должны располагаться вертикально между лицевыми поверхностями полюсов тысяч и тысяч тонн магнита. Баки и магниты должны образовать овальные блоки (получившие название «беговые дорожки») — по 96 баков в каждой дорожке. Гровс счел, что постройка 2000 коллекторных баков — 20 дорожек — это нереальная задача для строительной компании, и снизил их количество до 500, то есть до 5 дорожек, предполагая, что совершенствование технологии, которое будет ощутимо еще до завершения строительства, позволит ускорить темпы производства урана и компенсировать разницу. Чтобы комплекс заработал, нужны были вакуумная система и магниты, которые никогда еще не приходилось конструировать в таких истинно лоуренсийских масштабах. Длина каждого магнита составляла 76 метров, вес — от 3000 до 10 000 тонн. На их конструкцию ушла почти вся добытая в США медь; министерство финансов США ссудило для проекта 15 000 тонн серебра, из которого изготавливались обмотки электромагнитных катушек. Магниты требовали больше энергии, чем крупный город, и были такими сильными, что тянули даже гвоздики, забитые в обувь рабочих. Если к магниту случайно приближалась женщина, он мог вытянуть у нее из волос заколки. Трубы оттягивало от стен. На заводе было занято 13 000 рабочих. Первая дорожка — «Альфа-1» — начала работу в ноябре 1943 года и неожиданно сломалась. Несмотря на колоссальные масштабы Y-12, Гровс все еще с сомнением относился к перспективам электромагнитного метода. Это была совсем новая технология, поэтому и территория завода была засекречена.
Примерно в 13 километрах юго-западнее от Y-12 находился комплекс с газодиффузионной установкой — он назывался К-25 и также пока еще находился на стадии возведения. Этот завод располагался в U-образном строении длиной в почти километр и шириной 3 километра. В то время это было самое крупное здание в мире. На заводе должно было работать еще 12 000 человек. Метод газовой диффузии считался более освоенной технологией, нежели электромагнитное разделение. Но укрощение и этой технологии все еще напоминало авантюру. В Колумбийском университете процесс газовой диффузии по-прежнему активно изучали, еще не решены были проблемы, связанные с коррозией, вызываемой гексафторидом урана.
Однако, в отличие от ситуации с ураном-235, пока было не совсем ясно, будет ли эффективен пушечный метод в плутониевой бомбе. На тот момент ученые слишком мало знали о физических свойствах нового элемента (в частности, о спонтанном распаде и о преждевременной детонации), чтобы делать какие-то выводы. Если плутоний покажет выраженную тенденцию к преждевременной детонации, начальной скорости заряда не хватит даже при выстреле из самой большой пушки. Плутониевая «затравка» войдет в докритическую массу слишком медленно, чтобы вызвать взрыв. В отличие от пушечного метода, имплозия позволяла собрать сверхкритическую массу гораздо быстрее и более надежно. Более того, Теллер предположил, что докритическую массу плутония в сверхкритическую может сжать сильная взрывная волна: обычный взрыв буквально спрессует докритическую массу до сверхкритической плотности, и после этого последует уже ядерный взрыв. В таком случае отпадала необходимость добиваться большой сверхкритичесой массы с обычной плотностью из полой сферы, собранной из отдельных компонентов. Правда, чтобы реализовать имплозию, для обычного детонатора, которым обкладывалась сердцевина бомбы, нужно было создать ударную волну обязательно сферической формы. Математик и физик Джон фон Нейман показал, что ударная волна должна быть практически идеальной сферой с погрешностью не более 5 %.
В начале июля Неддермейер приступил к небольшим имплозивным экспериментам, которые проходили на плато к юго-востоку от лаборатории Лос-Аламос; между плато и лабораторией пролегал каньон. Опыт состоял в следующем. Обычные взрывчатые вещества, обернутые вокруг коротких отрезков трубы, взрывали — в итоге трубы должны были тесно сблизиться друг с другом, образуя таким образом плоские металлические слитки. Сначала результаты были неудовлетворительными: трубы кривились и сгибались — это означало, что ударная волна имеет далеко не правильную форму.
По расчетам урановая или плутониевая бомба, основанная на пушечном методе, должна быть длинной и тонкой — 5 метров в длину и примерно 60 сантиметров в диаметре. Сербер назвал эту модель «Худой» — как героя детективного романа Дэшилла Хэммета, написанного в 1933 году (и серии фильмов, снятых по его мотивам).
Предполагалось, что плутониевая имплозивная бомба, если имплозию действительно удастся осуществить, должна быть около 3 метров в длину и чуть больше 1,5 метров в диаметре. Такую бомбу Сербер назвал «Толстяк» — в честь Каспера Гатмена, персонажа, сыгранного Сидни Гринстритом в фильме «Мальтийский сокол».
Испытания по сбросу бомб таких размеров с бомбардировщика В-29 начались в августе 1943 года.
Итальянский физик Эмилио Сегре нашел себе тихую гавань: он работал в отдалении от основного лос-аламосского комплекса, слишком шумного и многолюдного. В декабре 1943 года он обосновался в небольшом деревянном домике в укромном каньоне Пахарито в нескольких милях от основной лаборатории. Здесь Сегре повторял эксперименты, направленные на изучение спонтанного деления ядер природного урана, которые ранее проводил в Беркли. В целом результаты были такими же, но явно указывали на большее содержание урана-235. Сегре попытался выяснить, почему. Исследования привели его к важному открытию, значительно приблизившему день создания атомной бомбы. Дело было в высоте — решил он. Высоко на плато (2225 метров над уровнем моря) образцы Сегре рассеивали гораздо больше нейтронов — из-за воздействия космических лучей, проникавших через верхние слои атмосферы. Чем ближе к верхним слоям атмосферы находился образец, тем больше нейтронов рассеивалось и тем выше была скорость деления. В Беркли удавалось получить гораздо меньше рассеянных нейтронов, так как по отношению к уровню моря город располагался гораздо ниже. Это означало, что, если защитить бомбу от рассеянных нейтронов, риск ее преждевременной детонации значительно снизится. Материал активной зоны может быть гораздо менее чистым, чем предполагалось ранее. Кроме того, можно снизить начальную скорость заряда в пушке, требуемую для сбора сверхкритической массы, а значит, можно уменьшить длину ствола и сделать бомбу гораздо компактнее. С 5 метров — длины «Худого» — размер бомбы теперь уменьшился примерно до 1,8 метров. Новая модель получила название «Малыш» — младший брат «Худого». Теперь урановая бомба окончательно превратилась из фантастики в реальность.
Бор вспомнил, как ему довелось побеседовать с Гейзенбергом в сентябре 1941-го: тогда Гейзенберг показал схему бомбы (по мнению Бора — нарисованную специально для него), что послужило только лишним подтверждением. Гровс отдал приказ о бомбардировочном налете — это было первое боевое решение, принятое им с тех пор, как он надел форму. Отряд примерно из 300 В-17 «Летающих крепостей» и В-24 «Освободителей» Восьмой американской военно-воздушной армии поднялся с аэродромов восточной Англии перед самым рассветом 16 ноября 1943 года при очень плохой погоде. Часть самолетов направлялась для бомбардировки в районе Ставангера и Осло. Это был отвлекающий маневр, призванный оттянуть часть немецких сил от основной цели — Веморка.
Налет был тщательно спланирован, бомбардировка приходилась на обеденный перерыв между 11:30 и 12:00, когда на заводе не было большинства рабочих. Поскольку на пути не встретилось ни одного истребителя, бомбардировщики достигли норвежского побережья на 20 минут раньше. Командир, майор Джон М. Беннет, приказал группе сделать круг над морем и зайти на бомбардировку вовремя. Это решение позволило снизить количество жертв среди гражданского населения, но стоило одного бомбардировщика: зенитным огнем его сбила береговая охрана, находившаяся в полной боевой готовности. У еще одного самолета загорелся двигатель, и экипажу пришлось парашютироваться в море. Хаукелид и Скиннарланн следили за событиями со своего наблюдательного пункта на Хардангерском плато, и оба видели, как «десятки американских бомбардировщиков летели над Норвегией средь бела дня, как будто немецкой противовоздушной обороны и не существовало. Они покружили над нами, а потом двинулись на восток, к Рьюкану». В первой волне атаки участвовало около 145 бомбардировщиков, сбросивших на завод в Веморке более 700 фугасных 454-килограммовых бомб. Через 15 минут вторая волна примерно из 40 бомбардировщиков сбросила 227-килограммовые снаряды на Рьюкан — всего 295 бомб.
Однако во Вторую мировую войну точность бомбардировок оставляла желать лучшего. Бомбы падали повсюду, а по самому заводу попало всего две. Они повредили верхние этажи, но электролизные установки в цокольном этаже остались невредимы. Бомбы попали в электростанцию, обеспечивавшую завод энергией. В бомбежке погибли 22 местных жителя. Норвежцы были в ярости и направили официальные протесты британским и американским властям. Они настаивали, что атака «по всем признакам не может считаться объективной мерой».
Тронстад напомнил, что еще четырьмя месяцами ранее он указал все причины, по которым бомбардировочный налет не может дать положительного результата. И все же налет оказался успешным, пусть цель и не была уничтожена. Немцам, наконец, стало ясно, что завод в Веморке не оставят в покое, что Союзники продолжат атаковать его, пока не сровняют с землей. Производство тяжелой воды в Веморке приостановили, и стали разрабатываться планы по постройке такого предприятия в Германии.
Цилиндры с тяжелой водой, помеченные «поташный щелок», собирались переправить поездом из Веморка на Hydro — пароме, который пересекал озеро Тиннсье. Оттуда груз по железной дороге доставят в порт и оставят там до погрузки на корабль, идущий в Германию. Наименее охраняемым звеном перевозки был именно паром — напав на него, можно свести к минимуму жертвы среди гражданского населения. 9 февраля Хаукелид отправил в Лондон телеграмму, в которой предлагал диверсию на пароме. Диверсанты сразу же отнеслись к этому предложению скептически: они считали, операция не оправдывает риска репрессий, которые неизбежно последуют со стороны немцев. Но из Лондона пришел положительный ответ. Тяжелую воду следует отправить на дно озера. Хаукелид, Скиннарланн и Рольф Серле решили пустить на дно цилиндры с тяжелой водой, затопив паром в самой глубокой точке озера. Близились последние потери в битве за тяжелую воду. Вооруженные «стеном», револьверами и гранатами, Хаукелид и Серле пробрались на паром рано утром в воскресенье 20 февраля. Они разместили на внутренней стороне корпуса 8,5 килограммов пластичной взрывчатки, быстродействующие взрыватели, детонаторы и часовые механизмы, наскоро собранные из старых будильников. Установив время взрыва на 10:45, диверсанты быстро покинули паром. Hydro отчалил в 10:00 утра с 53 пассажирами (экипаж и немецкая охрана) и 39 цилиндрами, в которых было более 13 600 литров тяжелой воды. Взрыв образовал в борту парома, весившего 493 тонны, трехметровую пробоину. Судно пошло ко дну за три минуты. Утонули 26 человек, в том числе 14 гражданских, среди которых была семейная пара и их трехлетняя дочь. Остальные 27 человек смогли за эти три минуты спрыгнуть с парома; из ледяной воды их спасли местные крестьяне и рыбаки. Тяжелая вода остается на дне озера Тиннсье и поныне.
Так или иначе заботы Оппенгеймера о труде и быте новых поселенцев Лос-Аламоса не сводились к формальным обязанностям научного руководителя. Карьера кабинетного физика практически никак не подготовила его к решению управленческих проблем, с которыми он столкнулся в закрытом и узком микросоциуме Холма. Оппенгеймеру приходилось играть разные роли — от мэра быстрорастущего городка, до менеджера по кадрам и приходского священника. Он целыми днями решал, как быть и с неухоженностью армейских построек, и со слабостью материально-технической базы, и с постоянной нехваткой жилья, и с недостатком чистой воды, и с плохим электроснабжением. Часто он был вынужден разрешать жаркие конфликты между своими сотрудниками и Гровсом, которого даже с большим желанием нельзя было назвать дипломатом. Еще он занимался мелкими бунтами: «повстанцами» выступали жены ученых, которые стремились любой ценой улучшить свои жилищные условия. Расследование нескольких небольших нарушений вывело на чистую воду «Лачугу ЖАК» — процветающий бизнес, которым занимались несколько дамочек из Женского армейского корпуса, оказывавших мужчинам с Холма интимные услуги за наличные деньги.
Оппенгеймеру приходилось разбираться даже с совсем пустяковыми семейными неприятностями своих сотрудников. На Холме процветали романтические отношения, и Оппенгеймер часто присутствовал на случавшихся в итоге свадьбах, иногда выступая свидетелем, а как-то раз даже посаженым отцом. Многие неприятности возникали из-за царившей в комплексе атмосферы концентрационного лагеря, в которой были вынуждены существовать ученые и их жены. Кроме ограды с охраняемыми воротами, окружавшей весь комплекс, внутри него была еще техзона, которая также охранялась. Гнетущую атмосферую старались разбавлять изрядными дозами алкоголя и юмора. При вводе в строй новой системы громкоговорящей связи репродукторы передавали исключительно: «Вернер Гейзенберг! Вернер Гейзенберг!» В подобном режиме репродукторы работали два дня, пока оператору не рассказали, что это была просто шутка.
Против параноидальной системы безопасности собственную войну вел Фейнман. Он и его жена Арлин, лечившаяся в больнице Альбукерке от туберкулеза, писали друг другу зашифрованные письма, пытаясь обмануть цензуру. Даже упоминание цензуры было подцензурным. Позже Фейнман рассказывал: И вот присылают они мне уведомление, в котором говорится: «Пожалуйста, попросите свою супругу не упоминать в письмах о цензуре». Я пишу ей следующее письмо и начинаю его так: «Дорогая, меня попросили, чтобы я сообщил тебе, что ты не должна употреблять в письмах слово „цензура“». Пабам! — письмо ко мне возвращается! Но ведь я так и написал: «Пожалуйста, не употребляй слова „цензура“»! Как же еще мне было это сделать?! Фейнман научился взламывать кодовые замки и открывать сейфы. Физики и математики обычно запирали свои сейфы с помощью комбинаций цифр, которые легко могли вспомнить — например, простых математических констант таких как основание натурального логарифма е или значение числа к. Итак, он открывал сейфы коллег и оставлял им письма. Однажды Фейнман узнал, что рабочие проделали дыру в изгороди, окружавшей Лос-Аламос, чтобы не обходить каждый раз весь комплекс до самых ворот. Фейнман вылезал через эту дыру, а возвращался только через ворота, заставляя охранника ломать голову: как можно столько раз войти и ни разу не выйти? Его шутки превращались в анекдоты, которые рассказывались на многочисленных вечерах в доме у Оппенгеймеров и сдабривались легендарным (и убийственным) оппенгеймеровским коктейлем из водки и мартини. И, конечно же, никто не предполагал, что одним из последствий исключительной изоляции Лос-Аламоса и весьма скромного набора развлечений станет локальный демографический взрыв. Оппенгеймеру только и оставалось, что доложить Гровсу: контроль рождаемости не входит в сферу ответственности научного руководителя. Правда, это заявление он сделал не без стеснения: Китти была беременна вторым ребенком.
Близился момент окончательного решения проблемы имплозии — и это решение предложил Джеймс Так, физик, родившийся и получивший образование в Манчестере. Так работал вместе со Сцилардом в Оксфорде в 1937 году. С началом войны Така назначили научным ассистентом Червелла, и он занимался разработкой бронебойного противотанкового оружия. Он попал в британскую делегацию благодаря богатому опыту работы с кумулятивными зарядами. Неддермейер пытался создать ударную волну практически идеальной сферической формы, изменяя контуры взрыва, вид взрывчатого вещества, количество детонаторов и их расположение. Взрывная волна, порождаемая точечным детонатором, распространялась по взрывчатому веществу точно так же, как расходятся круги по воде, если бросить в воду камешек. При размещении рядом нескольких детонаторов получались непредсказуемые комбинации сходящихся и расходящихся взрывных волн, как если бы в воду бросили целую горсть камней. Так утверждал, что проблема не нова.
Американцы и англичане уже давно разрабатывали бронебойные снаряды, в которых вся взрывная сила заряда направлялась внутрь атакуемой брони, — и в результате образовывались так называемые взрывные линзы. Эффект возникал по тем же законам, которые действовали при фокусировке световых волн обычными линзами. Оптическая линза влияет на скорость проходящего через нее света так, что в различных частях линзы эта скорость становится разной и свет «собирается» к центру линзы. Взрывная линза состоит из серии зарядов с различной скоростью детонации — в результате взрывная волна «собирается» и фокусируется. Если окружить сферическое плутониевое ядро взрывными линзами, а затем синхронно детонировать все заряды, по мнению Така, можно получить взрывную волну идеальной сферической формы, направленную точно в центр ядра.
Это предложение не сразу было признано тем самым решением проблемы. Создать взрывные линзы было гораздо сложнее, чем просто попытаться получить сферическую взрывную волну с помощью обычных взрывчатых веществ. Однако начальные опыты с иплозией, которые проводил Неддермейер, казались многообещающими. Джеффри Тэйлор, ведущий британский специалист по гидродинамике, приехал в Лос-Аламос в мае 1944 года и высказал свое веское мнение. Приблизительные гидродинамические расчеты свидетельствовали о том, что обычными методами проблему не решить, и физики Лос-Аламоса стали постепенно приходить к пониманию того, что единственный выход — взрывные линзы. Правда, одновременно становилось ясно, что для успешного применения этого метода не обойтись без множества проб и ошибок. Оппенгеймер ввязался в колоссальную авантюру. Проблема спонтанного деления плутония, получаемого в реакторе, означала, что, если и удастся создать плутониевую бомбу, она может быть только имплозивной.
Руководимый Кистяковским отдел «X» хорошо поработал зимой 1944–1945 года. Леса, окружавшие Лос-Аламос, гудели от бесконечной череды взрывов, происходивших все чаще по мере того, как ученые наращивали свои эксперименты. Группа расходовала примерно по тонне фугасной взрывчатки ежедневно, наполняя ею формы и создавая кумулятивные заряды, каждый из которых весил около 23 килограммов и требовал при обработке ювелирной точности. Изучая имплозию, исследователи из отдела «G» разработали серию диагностических испытаний: в них можно было проверить, насколько симметричной получалась взрывная волна. Кроме экспериментов Ra-La, которыми занимался Холл, ученые также применяли рентгеновскую съемку, высокоскоростное фотографирование и измерение магнитных полей. Фон Нейман разработал разновидность взрывных линз, состоявших из быстро сгоравшего внешнего слоя и медленно горевшего внутреннего компонента — вместе они действовали как увеличительное стекло, формируя контуры взрывной волны и направляя ее прямо к ядру бомбы. Каждая линза преобразовывала волну от исходного взрыва из сферической, распространяющейся во все стороны, в сферическую, сходящуюся к центральной точке. Второй слой быстро сгоравшего топлива наращивал и усиливал взрывную волну. 7 февраля испытания Ra-La показали гораздо более обнадеживающие результаты, хотя сферического сжатия твердого ядра пока достичь не удалось. Прогресс был налицо, но темпы разработки линз по-прежнему отставали от плана.
Проблема заключалась во взрывных линзах. Формы для взрывных линз, доставленные в лабораторию Кистяковского, оказались потрескавшимися и имели следы точечной коррозии. Рентгеновский анализ взрывных форм выявил воздушные полости, которые негативно сказывались на качествах линзы и вызывали риск несимметричной имплозии. Непригодных форм было больше, чем качественных, и к 9 июля оказалось, что форм для линз может не хватить. И в довершение всего Оппенгеймер настаивал на проведении «холостого испытания» имплозии, для которого требовался еще один экземпляр «Толстяка» — но без плутониевого ядра. Кистяковский едва успевал сделать достаточное количество линз для одного испытания, а теперь от него требовали в два раза больше. Кистяковский героически трудился круглыми сутками, исправляя некоторые дефектные формы с помощью стоматологической бормашины и жидкой взрывчатки. «Не волнуйтесь, — говорил он, — я думаю, если двадцать килограммов взрывчатки попадет в складки формы, вы этого даже не заметите».
Холостое испытание провели через пять дней, 14 июля, в изолированном каньоне недалеко от Лос-Аламоса. Оно оказалось неудачным. Оппенгеймеру пришлось созвать экстренное совещание. Последние несколько недель тяжело сказались на главе Лос-Аламоса: нервы его были истрепаны, он был близок к отчаянию. Теперь он набросился на Кистяковского. Неудача холостого испытания, конечно же, означала неудачу предстоящего испытания «Троица», и Оппенгеймер, движимый сейчас только эмоциями, утверждал, что Кистяковский лично ответит за срыв всего проекта. Когда вскоре после этого Гровс и Конэнт прибыли в Альбукерке, Кистяковский перенес выговор, который, казалось, длился целую вечность. Бывший казак не понимал, как такое могло случиться. Он поставил под сомнение результаты магнитных измерений, которые использовались для достижения симметрии при имплозии, после чего его обвинили в том, что он подвергает сомнению даже уравнения Максвелла, основы теории электромагнетизма, сформулированные еще в 1860 году. Но Кистяковский оставался непреклонен: он поставил свое месячное жалованье против десяти долларов, что взрывные линзы не подведут. Оппенгеймер согласился. За обедом в тот день царило мрачное настроение, Оппенгеймер вновь пытался найти утешение в строках Бхагавад-Гиты: «В глубинах стыда добрые дела, совершенные человеком прежде, послужат ему защитой».
На следующее утро наступило некоторое облегчение. Бете работал всю ночь, анализируя теоретическую сторону предварительного эксперимента. В верности уравнений Максвелла не было никаких сомнений, но, как теперь сообщал Бете, результаты предварительных электромагнитных измерений были бессмысленными. Если бы при имплозии удалось достичь даже идеальной симметрии, результаты были бы такими же, как и при холостом взрыве. Бете не мог категорически утверждать, что имплозия при холостом испытании сработала, но нельзя было и сказать, что эксперимент окончился провалом. Уныние немного отступило, но причин для беспокойства все еще было много.
Анализ проверочного взрыва 7 мая (мощность его составила 100 тонн тротила), послужившего «генеральной репетицией», а также исследование отработанных слитков из хэнфордского реактора показали, что если бы изменилось направление ветра, то радиоактивные осадки перенеслись бы с полигона на населенные районы Нью-Мексико. Предполагалось, что при взрыве «Толстяка» на высоте 110 метров над землей этот риск удастся снизить.
В Московском институте сейсмологии была образована новая секретная лаборатория под общим контролем Михаила Первухина, народного комиссара химической промышленности. Чтобы замаскировать предмет исследований этой лаборатории, ее назвали просто № 2. По мере того как к работе подключались все новые специалисты, лаборатория занимала прилегающие помещения, пока в апреле 1944 года для нее не выделили свое здание на северо-западе Москвы, на берегу Москвы-реки. Курчатов строил программу традиционно. Он взял на себя проектирование и конструирование первого советского ядерного реактора, выбрав для него ураново-графитовую решетчатую конфигурацию.
Курчатов отлично сознавал, что самой большой проблемой станет дефицит уранового сырья. Предполагалось, что для постройки реактора понадобится около 60 тонн урана — а в 1943 году в распоряжении была всего пара тонн. Поиски залежей урана в Средней Азии показали, что к началу 1944 года можно добыть чуть более 10 тонн. Это означало, что до накопления необходимых объемов урана и создания ядерного реактора пройдет от пяти до десяти лет. Народному комиссариату цветной металлургии было приказано найти 100 тонн урана «в кратчайшие сроки», но эта задача имела меньшую важность, чем неотложные запросы фронта. Не имея реактора, невозможно было получить плутоний.
Курчатов поручил своей группе в срочном порядке сконструировать в лаборатории № 2 циклотрон — из элементов разобранного циклотрона, уже имевшегося на ленинградском физтехе, в опасной близости от линии фронта. Циклотрон нужен был, чтобы синтезировать микроскопическое количество плутония для проведения в дальнейшем важнейших измерений. Кикоин взялся определить, как можно получить значительные объемы урана-235. Опять же эта работа напрямую зависела от того, сможет ли Курчатов получить нужное — большое — количество природного урана. Кикоин сначала проверил центрифугирование, потом перешел к газовой диффузии; изучил также диффузию термическую.
В 1944 году в состав лаборатории № 2 вошел Лев Арцимович, который исследовал электромагнитное разделение.
Предстояло решить вопрос и о том, какой должна быть конструкция бомбы. Когда советская ядерная программа пошла полным ходом, Курчатов поручил руководство проектированием реактора Харитону, которого знал уже почти двадцать лет. Сначала Харитон отказывался оставить свою прежнюю работу — он занимался противотанковым оружием, — но Курчатов смог настоять на своем. В итоге Харитон начал некоторые базовые эксперименты по использованию пушечного метода.
Предполагается, что Курчатов узнал об имплозивном методе от Теодора Холла. Молодой шпион передал простой шифр, основанный на «Листьях травы» Уолта Уитмена, назначив своему гарвардскому товарищу Саксу встречу в Альбукерке в декабре 1944 года. На той встрече Холл вручил Саксу пару страниц рукописных заметок, в которых привел первые результаты экспериментов Ra-La и краткое теоретическое описание имплозивного принципа. Курчатов объявил, что эти материалы очень интересны. В отчете от 16 марта 1945 года он писал: Сложно сделать окончательное заключение, но несомненно, что метод взрыва вовнутрь представляет большой интерес, принципиально правилен и должен быть подвергнут серьезному теоретическому и опытному анализу.
В своем отчете Фукс обобщил информацию о высокой скорости спонтанного деления плутония, получаемого в реакторе, различные аспекты конструкции имплозивной бомбы, упомянув в том числе о многоточечной детонации, взрывных линзах, критической массе плутония в сравнении с критической массой урана-235 и о текущем понимании того, каким должен быт инициирующий заряд. 6 апреля этот отчет получил Курчатов. На тот момент советские физики уже были уверены в относительном превосходстве имплозивного метода над пушечным, и благодаря отчету Фукса прояснились некоторые дополнительные детали. «Все это очень ценные данные, — писал Курчатов, — но особенно большое значение имеют свидетельства, касающиеся условий, способствующих достижению симметрии имплозии, что исключительно важно для реализации этого метода». Благодаря разведданным, поступавшим от Фукса, Холла и Грингласса, советские физики отставали от новейших разработок Лос-Аламоса не более чем на несколько месяцев. Однако Курчатов отлично сознавал, что знание физики деления ядер и принципов конструирования атомной бомбы не могут заменить практических экспериментов с материалами. И, пока Советский Союз не решил проблемы с поставками урана, приобрести практический опыт будет очень затруднительно.
Ситуация с немецкими ядерными исследованиями так и оставалась неясной до тех пор, пока в конце ноября 1944 года не освободили Страсбург. Было известно, что в городе находится лаборатория Вайцзеккера, а сам профессор имеет собственный кабинет в университете Страсбурга. Но среди физиков, обнаруженных в лаборатории и, по их словам, имевших докторские степени, Вайцзеккера не оказалось (лаборатория находилась в отдельном здании на территории страсбургского госпиталя). Впервые с начала миссии Гаудсмиту довелось допрашивать вражеских физиков. Ему не понравилось. «Слава Богу, я не знал их лично, — писал он своей жене, — и скрывал собственное имя до самого конца, пока мы не посадили их в грузовик и не повезли в лагерь».
Схваченные физики отказывались сотрудничать, но благодаря документам, найденным в кабинете Вайцзеккера, удалось составить более подробную картину германской ядерной программы — Гаудсмит читал взахлеб, при свечке. Среди бумаг нашлось письмо, которое Вайцзеккер написал Гейзенбергу 15 августа 1944 года, где он критиковал некоторые расчеты последнего. Письмо было разорвано и так и не отослано (более мягкий вариант этого письма позже нашли в документах Гейзенберга). Гаудсмит не мог поверить, насколько примитивные проблемы стояли на повестке дня немецкой программы на столь позднем этапе: Мы нашли упоминания об «особом металле», под которым, очевидно, имелся в виду уран; нашли уведомления о сложности получения этого «особого металла» в плоских слитках, а не в порошкообразной форме. Документы подтверждали наши данные о том, что металл для германской ядерной программы производила фирма Auer. Мы узнали, что на армейском полигоне неподалеку от Берлина проводились «крупномасштабные» эксперименты. Еще мы нашли фрагменты расчетов, которые могли касаться только работ по созданию уранового реактора. Реактор, а не бомба.
«Есть!» — воскликнул Гаудсмит.
«Знаю, что есть, а есть ли у них?» — не понял Паш.
«Нет, нет, — сказал Гаудсмит. — Нет у них бомбы».
По мнению Гаудсмита, эти документы в точности отражали немецкую атомную программу по состоянию на 1944 год. Информация о возможности создания «супероружия» появилась уже более двух лет назад, но было очевидно, что эксперименты, проводимые не далее чем в августе, находились еще практически на подготовительном этапе. Этот вывод подкреплялся к тому же недостаточной секретностью данных: в документах прямо называлось местонахождение ученых из «Уранового общества» — Тайльфинген, Хехинген и Хайгерлох. Документы, добытые в Страсбурге, изучили научные консультанты из Манхэттенского проекта и Управления научных исследований и разработок. Гровс интересовался: не слишком ли легко досталась эта информация?
Берг прибыл в Высшую техническую школу 18 декабря вместе с другим агентом УСС, Лео Мартинуцци. Для прикрытия он использовал несколько легенд. Согласно одной из них, он был швейцарским студентом-физиком (что выглядело не слишком правдоподобно, так как ему было уже 42 года). По другой легенде, он был арабским бизнесменом. По третьей — французским торговцем из Дижона. В кармане у Берга лежал пистолет и капсула с цианидом. Она предназначалась для мгновенного самоубийства — на случай, если его раскроют или если это будет единственный «путь к отступлению» после убийства Гейзенберга. Берг играл свою роль убедительно. Он внимательно слушал гейзенберговскую лекцию, практически ничего не понимая в обсуждавшейся теории S-матрицы. Во время лекции он тщательно записывал детали, в том числе составил словесный портрет человека, которого, возможно, вот-вот пришлось бы убить. Он заметил в аудитории Вайцзеккера и на плане мест зала, который Берг также набросал на листе, рядом с именем Вайцзеккера написал «нацист».
Итак, Берг не слишком хорошо понимал физическую составляющую лекции, но того, что он услышал, было достаточно, чтобы утверждать: непосредственная угроза отсутствует. Из-за этого Берг пребывал в некоторой неопределенности. Он написал: «Я слушал и не мог с определенностью решить — см. принцип неопределенности Гейзенберга — что делать с Г.». Лекция закончилась благополучно. Берг представился Шерреру и передал ему подарок от Гаудсмита. Шеррер знал, что Берг — агент УСС, но ничего не знал о сути его миссии. Правда, Шерреру было хорошо известно, что Союзники интересуются Гейзенбергом. Сам Шеррер испытывал к своему немецкому коллеге двоякие чувства, но, пообщавшись с ним в течение нескольких дней перед лекцией, Шеррер пришел к выводу, что Гейзенберг — антифашист. Гейзенберга глубоко потряс смертный приговор, который вынесли Эрвину, сыну Макса Планка, попавшему под суд вместе с организаторами неудавшегося покушения на Гитлера 20 июля. Шеррер поделился своими соображениями с Бергом, который поинтересовался, следует ли пригласить Гейзенберга на работу в Америку. Шеррер одобрил эту идею и, в свою очередь, предложил Бергу отобедать у себя дома позже на той же неделе в компании коллег.
Несмотря на то, какое положительное впечатление о Гейзенберге сложилось у Берга со слов Шеррера, Гейзенберг был в своем репертуаре и продемонстрировал исключительную бестактность. Обедая со швейцарскими коллегами после лекции, он жадно слушал новости об атаке Рунштедта на бельгийский город Бастонь (это наступление стало известно как Арденнская операция), после чего торжествующе заявил: «Наши идут!» Приглашение Шеррера на обед Гейзенберг принял, но с условием, что не собирается говорить о политике. Но его коллеги такого согласия не давали, и вскоре на Гейзенберга со всех сторон посыпались вопросы, в том числе провокационные. Когда его спросили, согласен ли он, что Германия практически проиграла войну, Гейзенберг ответил в своем фирменном стиле: «Да, но как было бы хорошо, если бы мы победили!» Для Берга это замечание стало окончательным подтверждением того, что немцы и близко не подошли к созданию атомного «супероружия». В противном случае разве стал бы ведущий немецкий физик открыто признавать, что война проиграна? Берг покинул Шеррера почти одновременно с Гейзенбергом, и они вместе пошли по плохо освещенным улицам города. Это был идеальный шанс для убийства. Но они шли и шли дальше, и Берг продолжал интересоваться у Гейзенберга, как тот воспринимает немецкий режим. Немецкий язык Берга со швейцарским акцентом не вызывал подозрений. Наконец они попрощались, а Берг так и не притронулся к своему пистолету. Гейзенберг даже не понял, что был на волоске от гибели.
Обогащенный уран стал поступать в Лос-Аламос из Ок-Риджа в начале 1945 года в основном благодаря открытию, сделанному Оппенгеймером восемью месяцами ранее. До этого ученые разрабатывали методы разделения по отдельности, как будто ставили на разных лошадей, не понимая, что их можно объединить в серии — использовать продукт одного процесса как сырье для другого. Таким способом удалось прийти к гораздо более эффективному рабочему циклу для получения обогащенного урана и оружейного урана-235. Не так давно, в январе 1943 года, Филипп Абельсон предложил использовать для обогащения урана в экспериментальном реакторе «Метлаба» метод жидкостной термодиффузии. Абельсон работал на американский флот, и из-за изоляции Оппенгеймер узнал об этих работах только годом позже. В апреле 1944 года его осенило, что аналогия с лошадиными скачками была «ужасным научным просчетом». Теперь он понимал: даже незначительно обогащенный уран в качестве сырья для калютронов Ок-Риджа радикально увеличивает их эффективность. Термодиффузионная установка Абельсона могла послужить временной альтернативой газодиффузионной установке К-25, для которой до сих пор не удавалось получить нужных пористых мембран. Гровс одобрил строительство термодиффузионного завода в Ок-Ридже в июне 1944 года. Работы нужно было завершить в 90-дневный срок. На самом деле на К-25 доставили барьерные материалы удовлетворительного качества, и первую партию гексафторида урана обработали 20 января 1945 года. Обогащение урана на термодиффузионном заводе S-50 началось в марте. Теперь на Холм регулярно поставлялся обогащенный уран, и Фриш разработал хитроумный способ проверить теоретические расчеты и одновременно точно определить, сколько именно ядерного топлива понадобится для создания бомбы. Он подал в Координационный совет, контролировавший различные лос-аламосские проекты, предложение провести серию экспериментов. Он достаточно удивился, когда узнал, что предложение принято.
Группа уже имела большой опыт работы конструкциями из уложенных друг на друга блоков гидрида урана. Массу приближали к критической, снижая долю водорода и пропорционально увеличивая содержание урана-235. Такая «голая» конструкция, которую Фриш называл «Леди Годива», была довольно опасна. Сам Фриш получил почти смертельную дозу радиации, когда прислонился к установке слишком близко. От его тела отразилась часть нейтронов. Если бы не препятсвие в виде тела ученого, нейтроны вылетели бы из конструкции. А так как они вернулись обратно, сборка стала критической. Фриш заметил, что маленькие красные лампочки, индикаторы интенсивности нейтронов, перестали мигать — они ярко светились, а счетчики нейтронов были перегружены. Фриш поспешно остановил эксперимент. Теперь предстояло узнать, как обеспечить при работе с критическими и сверхкритическими сборками относительную безопасность. Фриш предлагал собирать блоки из обогащенного гидрида урана в конфигурации, близкие к критическим, но оставлять в центре сборки сквозное отверстие, а затем загнать в это отверстие еще один блок обогащенного гидрида урана (его назвали «ядром»), чтобы сборка стала критической мгновенно, в момент прохождения ядра через сборку и еще до того, как оно из конструкции выпадет.
Фейнман, эксперт Координационного совета, интуитивно понял, что эксперимент многообещающий, и уподобил его «дерганию за хвост спящего дракона». С тех пор этот опыт стали называть драконьим. «Это практически значило, что мы можем запустить атомный взрыв, ничего на самом деле не взрывая». Объективно ситуация была опасной. Если ядро застрянет, проскакивая через сборку, масса станет критической и физики получат смертельные дозы радиации. Фриш был уверен, что эксперименты можно проводить без риска, но при этом настаивал, чтобы никто не работал со сборкой в одиночку. Став руководителем группы, Фриш сконструировал первую из серии таких сборок в небольшой лаборатории в каньоне Омега, немного отдаленной от основного комплекса Лос-Аламоса. Это было сделано зимой в начале 1945 года. Фриш работал круглыми сутками, чтобы провести первые точные измерения критической массы урана-235. Эксперименты были очень успешными. Ядро проскакивало через сборку за доли секунды, и в это мгновение происходил огромный выброс нейтронов, а температура аппарата возрастала на несколько градусов. Максимальный показатель выделения энергии составил 12 миллионов ватт; выброс, длившийся в течение всего лишь трех тысячных долей секунды, увеличил температуру сборки на 6° C. Это был первый опыт изучения сверхкритической массы урана в лабораторных условиях.
Хэнфордский реактор «D» достиг критической точки 17 декабря 1944 года, а восстановленный реактор «В» повторно дошел до критической точки одиннадцатью днями позже. Критическая точка реактора «F» была достигнута в феврале 1945 года. 4 февраля реакторы достигли проектной выходной мощности в 250 миллионов ватт. Теперь производство плутония шло полным ходом. Теоретически предполагалось получать 21 кг плутония в месяц. Гровс торжествовал: согласно предварительным оценкам, во второй половине 1945 года в распоряжении США будет достаточно плутония, чтобы собрать 18 атомных бомб.
Завенягин возглавлял первую советскую поисковую миссию. Он прибыл в город 3 мая и расположился в одном из зданий берлинского района Фридрихсхаген. В состав различных поисковых групп входили Арцимович, Кикоин, Флеров и Харитон, причем последний был одет в форму подполковника НКВД. Курчатов не вошел ни в одну из миссий, вероятно, беспокоясь о том, что в перспективе НКВД может задействовать для развития советской атомной программы не отечественных, а немецких ученых. 4 мая поисковая группа прибыла в Физический институт Общества кайзера Вильгельма в Далеме. Оборудование задолго до этого перевезли в Хехинген, но группе удалось найти подробную документацию по германской ядерной программе. Советские физики были не особенно впечатлены. Некоторые расчеты Гейзенберга критического размера ядерного реактора были уже давно известны советским ученым. Эти документы свидетельствовали, что германская ядерная программа продвинулась сравнительно недалеко.
Безоговорочная капитуляция Германии была подписана 7 мая. Через три дня советская поисковая группа направилась в лабораторию Манфреда фон Арденне, расположенную в Лихтерфельде. Арденне уже ждал гостей, и на этот раз группа немало впечатлилась тем, чего ученый смог достичь в своей частной лаборатории. Здесь был найден прототип электронного микроскопа, а также прототип калютрона. Арденне и Завенягин обсудили планы на будущее, и 21 мая Арденне вылетел в Москву якобы для того, чтобы подписать договор о создании в СССР нового физико-технического института. Вероятно, Арденне понял, что в обозримом будущем не вернется в Германию, когда по прибытии в Москву переводчик спросил его: «А ваши дети приехали с вами?» Через считанные минуты после того, как Арденне выехал в аэропорт, в лаборатории появились советские солдаты и стали паковать все, что можно было перевезти. Несколькими днями позже остававшиеся в Германии сотрудники лаборатории Арденне прибыли в Москву на поезде.
Понимая, что советские войска захватят комплекс Auer в Ораниенбурге, Гровс стремился, чтобы русские не нашли там ничего, кроме руин. 15 марта завод Auer подвергся массированной бомбардировке с В-17 из состава Восьмой американской военно-воздушной дивизии. Научный руководитель комплекса Николаус Риль и некоторые его коллеги эвакуировались в небольшую деревню к западу от Берлина, надеясь встретить американцев или англичан прежде, чем их найдут советские войска. Однако Риля выследили Арцимович и Флеров, пригласив его побеседовать и провести вместе несколько дней. Эти несколько дней превратились в десять лет. Риль родился в Санкт-Петербурге, в семье инженера компании Siemens, поэтому он хорошо говорил по-русски. Так как он был исключительно компетентным химиком и минералогом, ему не позволили вернуться домой. Вместо этого в сопровождении русских Риль прибыл на завод Auer — вернее, на его руины, — где полным ходом «демонтировалось и грузилось все, что не было прибито или вкопано».
9 июня Риль отбыл в Москву вместе со своей семьей и некоторыми коллегами. Харитон и Кикоин приступили к поискам урана. Они уехали из Ораниенбурга прямо перед тем, как под руинами было найдено 100 тонн практически чистого оксида урана. Вдобавок к этой случайной находке расследования и допросы, проведенные агентами советской военной контрразведки — СМЕРШа — привели ученых на дубильный завод в Нойштадт-Глеве, где было спрятано более 100 тонн урана. Вместе с ураном, найденным в Ораниенбурге, советская миссия могла предоставить СССР более 300 тонн урана и других компонентов. Этого должно было хватить для разработки первого советского ядерного реактора.
Тиббетс и экипажи 15 специально модифицированных В-29 после прибытия на Тиниан отрабатывали полеты на Иводзиму и обратно. Они практиковались в сбросе обычных бомб и «тыкв» — примитивных моделей «Толстяка», выполненных в натуральную величину. «Тыквы» состояли из бетона, каждая была начинена почти 3 тоннами фугасной взрывчатки и окрашена в ярко-оранжевый цвет. Только Тиббетсу было известно, чему именно они сейчас учатся, поэтому ему самому запретили выполнять боевые вылеты на территорию врага. Поскольку раньше никто и никогда не сбрасывал атомных бомб, неудивительно, что Тиббетс волновался и за судьбу своих летчиков, и за себя самого. Он разработал тщательный план маневра, позволявшего уйти от взрыва: поворот на 150° примерно за 30 секунд на высоте 9100 метров на скорости 320–400 километров в час с выходом на обратный путь на 500 метров ниже уровня сброса бомбы. Он попросил Сербера оценить такой маневр. Сербер быстро сделал некоторые расчеты и пришел к выводу, что в таком случае экипаж будет в полной безопасности.
Тиббетс выбрал самолет, на котором собирался лететь на задание. Это был «Виктор-82», которым обычно управлял Роберт Льюис. На удачу и к раздражению Льюиса Тиббетс написал на борту самолета имя своей матери — Enola Gay. Последнее собрание состоялось в ночь с 5 на 6 августа. Протестантский капеллан прочел молитву. Enola Gay стали готовить к вылету в 2:45. «Малыша» надежно уложили в бомбовый отсек. Самолет имел перегрузку почти в 7 тонн и нес на борту совершенно неиспытанное, пусть и на предохранителе, оружие, весившее 4 тонны, которое внешне напоминало «удлиненный мусорный бак с лопастями». Тиббетс и его напарник Льюис, то и дело бросавший на него нервные взгляды, благополучно миновали взлетную полосу и мастерски подняли самолет в воздух. Полет до японского архипелага прошел без инцидентов. Парсонс привел бомбу в боевую готовность в 7:30. В 8:15 самолет-«разведчик» погоды, пролетавший над Хиросимой, сообщил о легкой облачности. Тиббетс ответил, что они приближаются к основной цели и поднимаются на высоту 9500 метров. Пролетая над Кюсю, они не столкнулись ни с японскими истребителями, ни с зенитками. Бомбардир Тиббетса, майор Томас Фереби, выбрал прицельную точку. Это был мост Айой, Т-образное сооружение над разветвлением реки Ота в центре Хиросимы. Бомбовый отсек распахнулся. По сигналу Фереби радист дал предупреждающий сигнал остальным В-29, длинный низкий тон, означавший «пятнадцать секунд до сброса». Льюис записал в бортжурнале: «Перед бомбардировкой цели будет небольшой промежуток». Радиопереговоры закончились. Бомба полетела вниз. Enola Gay рванул вверх. Тиббетс взял управление на себя и совершил свой маневр. Он надел очки сварщика и сразу понял, что через них ровным счетом ничего не видно. Он отложил очки — и яркий свет залил самолет.
Японские военные лидеры понимали, что производство ядерного топлива для атомной бомбы — исключительно сложная, если не сказать невыполнимая, задача. Некоторые утверждали, что та бомба, которую сбросили на Хиросиму, не была атомной. Тоеда высказал точку зрения, что если даже американцам удалось создать атомную бомбу, то у них в арсенале определенно совсем мало такого оружия; а реакция мирового сообщества может воспрепятствовать новым актам применения атомных бомб, даже если у американцев они еще есть.
8 августа Сато вновь предпринял попытку убедить СССР выступить в качестве посредника, но лишь услышал от Молотова, что СССР объявил войну Японии и боевые действия начнутся на следующий день. В час ночи советские войска перешли границу Маньчжурии и атаковали японские позиции. Большая шестерка собралась 9 августа в 10:30 по местному времени. Страна оказалась в тупике. И Верховный Совет, и кабинет министров разделились на равные противоборствующие части. Милитаристы утверждали, что начало войны с СССР не отменяет доктрины кецу-го. Анами, Умэда и Тоеда настаивали на концессиях: оккупации японского архипелага допустить нельзя, Япония должна самостоятельно разоружится и провести суд над военными преступниками. Теперь Того утверждал, что страна должна принять Потсдамскую декларацию при условии, что будут даны гарантии относительно судьбы Императора. Судзуки и Енай с ним соглашались.
... майор Чарльз Суини управлял самолетом В-29 Bock’s Саг, который нес на борту плутониевую бомбу «Толстяк» для сброса на основную цель — арсенал города Кокура. Хотя майор получил информацию о благоприятных погодных условиях, город оказался затянут туманом, а также дымом, который поднимался с близлежащего городка, недавно подвергнутого бомбардировке. Самолет Суини стали преследовать истребители, вдобавок по нему открыли огонь зенитки и к тому же заканчивалось горючее. Но Суини повернул в сторону Нагасаки, своей запасной цели, а не понес бомбу обратно на Тиньян и не сбросил ее в океан. Над Нагасаки было облачно, но бомбардир нашел в тучах небольшой просвет, которого хватило, чтобы сбросить бомбу.
Бомба «Толстяк» упала на Нагасаки в 12:02 (11:02 по местному времени). Она взорвалась на высоте 500 метров над городом с силой, эквивалентной взрыву около 22 000 тонн тротила. Крутые холмы, окружавшие город, помогли ограничить распространение взрыва и снизить его разрушительную силу, но бомбардировка все равно унесла жизни более 70 000 человек.
Большая шестерка все еще колебалась, когда появилась новость о бомбардировке Нагасаки. Позже в тот же день император Хирохито наконец вмешался и сдвинул ситуацию с мертвой точки, настояв на капитуляции Японии. Официальное предложение о капитуляции было послано в Вашингтон при посредничестве нейтральных Швеции и Швейцарии 10 августа. В принципе в этом предложении дублировались условия Потсдамской декларации, но с одной значительной оговоркой: «Декларация не содержит никаких требований, которые ставили бы под сомнение прерогативы Его Величества как суверенного правителя».
Гровс уже готовил к отправке на Тиниан третью атомную бомбу, которую планировалось сбросить после 17 августа, Трумэн уже потерял охоту к атомным побоищам. «Трумэн распорядился прекратить атомные бомбардировки. Он сказал, что превратить в ничто еще 100 000 людей было бы слишком чудовищно. Он отказывался от идеи убийства, по его словам, „всех этих детей“». В Токио письмо Бирнса не помогло продолжить выход из тупика. Анами доказывал, что у страны еще есть силы сражаться. Перехваченные радиосообщения опять же свидетельствовали о намерении японцев воевать до самого конца: «Однако Имперская армия и флот решительно намерены продолжить прилагать усилия для сохранения целостности государства [одно или два слова пропущено] даже ценой уничтожения армии и флота». 13 августа Трумэн приказал военно-воздушным силам возобновить бомбардировки на японских островах зажигательными бомбами. Тем временем активизировались дебаты о сбросе третьей атомной бомбы на Токио.
Наконец 14 августа Император вновь вмешался в происходящее. Хирохитозаговорилонеобходимости «стерпеть нестерпимое» и приказал своим министрам составить Имперский рескрипт (официальный указ) о том, что страна принимает Потсдамскую декларацию. В этом рескрипте признавалось, что «теперь у врага есть новое ужасное оружие, способное лишить жизни множество невинных людей и нанести неисчислимый ущерб». Император записал свою речь на пленку, чтобы на следующий день эти слова передали по радио всей нации. Армейские офицеры попытались совершить переворот и даже помешать записи речи. Переворот не состоялся, Анами лишил себя жизни. Сообщение было передано утром 15 августа 1945 года. Война закончилась.
Хотя ученые Манхэттенского проекта и предполагали, что при бомбардировке следует ожидать некоторого воздействия радиации, Гровс сначала проигнорировал сообщения о случаях лучевой болезни в Хиросиме и Нагасаки, сочтя их пропагандистскими. Но 21 августа ужасную смерть от лучевой болезни довелось наблюдать прямо в Лос-Аламосе. Двадцатичетырехлетний физик Гарри Даглиан допоздна в одиночку работал над вариантом эксперимента «Дракон», в котором в качестве отражателя нейтронов использовались блоки из карбида вольфрама, окружавшие шестикилограммовое ядро плутониевой бомбы. Когда Гарри положил на место последний отражающий блок, тот соскользнул и упал в центр. Теперь ядро подверглось воздействию дополнительных нейтронов, отраженных этим блоком, и сразу же стало критическим. Лабораторию охватило голубое сияние ионизированного воздуха, аппарат изверг смертельную дозу радиации. Даглиан получил ожоги рук и груди третьей степени. Затем ожоги покрылись пузырями, волосы Гарри выпали и у него началась лихорадка. Через 26 дней после несчастного случая молодой человек умер.
После беседы Холл передал Коэн примерно шесть листов, покрытых записями и схемами. Он немного беспокоился из-за того, что эти материалы содержали не так много новой информации по сравнению с теми, что он передавал через своего друга Севилла Сакса. Коэн отправилась обратно в Лас-Вегас, спрятав бумаги Холла на дне коробки с бумажными носовыми платками. На железнодорожной станции она с удивлением и беспокойством обнаружила, что меры безопасности теперь значительно ужесточены. Каждый вагон проверяли два агента в штатском, предположительно из ФБР. Они задавали вопросы и проводили обыски. Коэн пришлось быстро соображать, что делать. Она решила прикинуться глупенькой блондинкой. Коэн стояла на платформе и рылась в своих вещах, как будто искала билет, держа в руке коробку с салфетками. Когда Коэн попыталась расстегнуть молнию одного из карманов, она заела. Видя в лице девушки отчаяние, проводник решил ей помочь. Она дала ему коробку, обыскала все карманы и наконец нашла билет. Потом она ответила на несколько вопросов агента, и проводник отвел ее обратно в вагон. Она притворилась, что совсем забыла о коробке с салфетками, но проводник помнил. Без малейших подозрений он вернул ей коробку, когда поезд уже отправился. В Нью-Йорке Коэн встретилась с Яцковым, чтобы передать материалы Холла, и рассказала ему историю с салфетками. Яцков отметил, что если бы тогда документы нашли, Коэн могла бы закончить жизнь на электрическом стуле. Она пошутила, что документы «уже были в руках у полицейских». Этот эпизод, а также то, насколько быстро Коэн смогла сориентироваться, стали легендой советской разведки, обсуждаясь и применяясь на протяжении следующих 60 лет.
Фукс сознавал, что Советский Союз все сильнее воспринимался в Америке как враждебное государство. Поэтому разведчик как никогда решительно намеревался найти способ и помочь стране, которой присягнул на верность. Он понимал, что СССР необходимо знать, с какими проблемами придется столкнуться в скором времени, и должен был определить, как быстро Америка сможет создать арсенал атомного оружия, учитывая существующие темпы производства урана-235 и плутония. Он сообщил Голду еще некоторые детали о конструкции бомбы, а также рассказал о композитной модели бомбы, которую сейчас разрабатывали физики Лос-Аламоса. Фукс отдал свой отчет, и они разошлись, чтобы никогда больше не встретиться.
Фукс так и не узнал настоящего имени Голда. Хотя отчеты Фукса, Холла и Грингласса отличались в деталях, они в значительной мере подтверждали друг друга. Если бы в Лос-Аламосе работал только один агент, оставались бы сомнения о достоверности предоставляемой им информации (а Берия всегда отличался, без преувеличения, исключительной подозрительностью). Разведчики независимо друг от друга доложили о сходных деталях конструкции бомбы, чем убедили СССР в том, что вся информация правдива. Сопоставляя эти отчеты со статьей о разработке бомбы, названной «Использование атомной энергии в военных целях» и опубликованной в открытых источниках 12 августа (написал ее принстонский физик Генри Д. Смит), можно было получить вполне правдоподобную общую картину. Отчеты объединили, обобщили и передали Берии 18 октября 1945 года. Авторы этого семистраничного документа удалили из донесений лос-аламосских агентов ошибочную или противоречивую информацию. Отчет получился таким последовательным, что Судоплатов принял его за одну из глав работы Смита, не опубликованную из соображений безопасности.
Трумэн подписал Закон об атомной энергии 1 августа 1946 года. Он вступил в силу 1 января 1947 года. Этот закон окончательно похоронил все надежды на англо-американское сотрудничество. В Великобритании другой секретный комитет, опять же известный только по «Ген»-номеру — «Ген-163», — принял решение о производстве ядерного оружия независимо от Америки. Британское отношение к этому вопросу отлично выражено в высказывании министра иностранных дел Эрнеста Бевина: Мы должны получить свою атомную бомбу. Я не себя имею в виду, но я не хочу, чтобы какой-нибудь другой министр иностранных дел Великобритании действовал по указке госсекретаря Соединенных Штатов, как это происходит при моих беседах с мистером Бирнсом. Мы должны получить атомную бомбу любой ценой. Черт возьми, над ней должен красоваться «Юнион Джек». Британия теперь хотела свое собственно устрашающее средство.
Закон об атомной энергии положил конец надеждам на «полное и эффективное» сотрудничество между британскими и американскими физиками-ядерщиками, но соглашение о совместном использовании сырья, которым управлял Объединенный фонд развития, осталось. Меморандум Гровса-Андерсона не изменил основных предпосылок для договоренностей, достигнутых во время войны. Это означало, что Великобритания в принципе могла претендовать на половину урановой руды, добываемой в бельгийском Конго.
Англичане не планировали перейти к непосредственному использованию урановой руды, но после принятия решения о том, что страна должна стать независимой ядерной державой, Эттли решил запастись рудой на будущее для создания собственной атомной бомбы. Он в установленном порядке подал соответствующее требование. Такой поворот событий несколько обеспокоил Лилиенталя. Став председателем Комиссии США по атомной энергии, с января 1947 года он начал контролировать Лос-Аламос и обнаружил, что в арсенале США гораздо меньше атомных бомб, чем полагал Трумэн. На самом деле готовых бомб не было вообще. Хотя и имелось немало бомбовых ядер, они не были вложены в бомбы, которые, возможно, потребовалось бы применить немедленно. «Я был поражен, узнав об этом», — признался Лилиенталь. «На самом деле, когда я только приехал в Лос-Аламос, у нас была только одна [бомба], теоретически готовая к применению; существовала достаточная вероятность, что будет готова еще одна». Создание арсенала означало сборку всех имевшихся в наличии компонентов, а также заготовку достаточного количества сырья для новых бомб.
Лилиенталь и его уполномоченные подсчитали, что Америке требуются поставки урановой руды со всех территорий, находящихся под управлением капиталистических стран. Они не могли допустить совместного использования сырья с Британией. Но решение появилось само собой. В послевоенной Британии совсем не было денег. Если британские граждане считали, что день победы ознаменует начало конца бедности, то вскоре им пришлось разочароваться. После войны, из которой Британия вышла победителем, прошли месяцы и даже годы, а ограничения все ужесточались. Британия медленно, но верно становилась на колени.
... американскому послу в Лондоне пришла телеграмма, в которой говорилось, что «дальнейшая помощь Британии… будет зависеть от того, примет ли Британия наши условия по вопросу распределения сырья для атомной промышленности». У британского правительства практически не было других вариантов, кроме как подчиниться. После непростых переговоров англичане согласились отказаться от своего права вето на использование Америкой атомного оружия, а также от своих прав на урановую руду как минимум на два следующих года. Кроме того, Британия согласилась поставить Америке две трети имевшихся в стране запасов урановой руды. В результате Великобритания задержала развитие собственной ядерной программы на несколько лет.
Советские ученые не могли начать работы без уранового сырья, поэтому отчаянно искали его источники. Трофейный уран из Германии имел принципиальное значение на старте программы, но, чтобы СССР стал самодостаточной ядерной державой, урана нужно было гораздо больше. Великобритания и США располагали 97 % мирового рынка урана и примерно 65 % рынка тория, источника для получения радиоактивного изотопа уран-233. Немедленно начались крупномасштабные исследования в Средней Азии, стали добывать руду в нескольких шахтах, в том числе в таджикском городе Табошар близ Ташкента, где залежи урана были открыты еще до войны. Тем временем возобновили работу на урановых шахтах в восточной Германии, в советской оккупационной зоне. Создание экспериментального ядерного реактора началось еще в 1943 году, но задерживалось из-за дефицита урана и очищенного графита.
К концу 1945 года существенное количество очищенного графита произвели на заводе «Электросталь» примерно в 70 километрах юго-восточнее Москвы. На «Электростали» заново собрали трофейное оборудование, вывезенное с завода компании Auer в Ораниенбурге. Выплавку и обработку урана контролировал Николай Риль. Прогресс был медленным, но благодаря докладу Смита к лету 1946 года группа Риля приготовила первые несколько тонн металлического урана. К строительству комплекса для разделения изотопов приступили с начала 1946 года. Газодиффузионную установку построили на среднем Урале около города Невьянск примерно в 30 километрах от Свердловска. Вскоре недалеко оттуда, на Северной Туре, предполагалось возвести комплекс для электромагнитного разделения. Эти комплексы получили названия Свердловск-44 и Свердловск-45 соответственно. Научными руководителями этих комплексов назначили Кикоина и Арцимовича, а над методами разделения работала группа исследователей под руководством немецких ученых, в том числе Арденне.
9 апреля 1946 года советскую ядерную программу немного реорганизовали. Стало ясно, что работы с фугасными взрывчатыми веществами, необходимыми для имплозии, небезопасно вести в лаборатории поблизости от Москвы. Курчатов предложил сделать оружейную лабораторию в более отдаленном месте — то есть создать советский аналог Лос-Аламоса. Берия согласился. Отдел №6 лаборатории №2, выделенный в самостоятельное учреждение, стал называться «Конструкторское бюро-11» (КБ-11). Перед ним поставили задачу разработать и собрать опытные образцы атомного оружия. Во главе КБ-И Берия поставил генерала Павла Зернова, заместителя народного комиссара танковой промышленности. Главным конструктором и научным главой организации стал Юлий Харитон.
Как Гровс и Оппенгеймер искали, где расположить «Зону Y» в 1942 году, так и Харитон с Зерновым пытались найти место для новой оружейной лаборатории. Вот как Харитон описал эту находку: Наконец после долгих поисков 2 апреля 1946 года Павел Михайлович Зернов и я прибыли в маленький город Саров, где когда-то проповедовал Святой Серафим. Здесь был небольшой завод, на котором во время войны производились боеприпасы, в том числе снаряды для «Катюш». Вокруг были непроходимые леса. Здесь было много места и мало людей, поэтому здесь мы могли осуществлять нужные нам взрывы.
... наиболее закрепилось название «Арзамас-16» — по городу Арзамас, расположенному примерно в 65 километрах от Сарова. Между собой ученые называли закрытый город «Лос-Арзамас». Перед лабораторией поставили очень сжатые сроки. Техзадание — резюме технических требований для РДС-1, советского варианта бомбы «Толстяк», и РДС-2, бомбы, в которой использовался уран-235 и пушечный метод, — нужно было подготовить к 1 июля 1946 года.
Сокращение РДС придумал Махнев. Оно означало «Реактивный двигатель Сталина». Модели РДС-1 и РДС-2 должны были быть готовы к 1 июля 1947 года. Испытание РДС-1 наметили на 1 января 1948 года, РДС-2 — на 1 июля 1948 года. Харитон и его группа разработали масштабную модель имплозивной бомбы РДС-1 — конструкцию из вложенных друг в друга металлических кожухов примерно 35 сантиметров в диаметре — и послали Берии и Сталину на рассмотрение. Вскоре после этого, 25 июля, Харитон предоставил тех-задание.
Слышно было только тиканье счетчиков нейтронов. Далее провели несколько экспериментов, в ходе которых регулирующие стержни частично извлекали из сборки, наблюдая одновременно за счетчиками — чтобы удостовериться, что все идет так, как нужно. В 18:00 Ф-1 достиг критической точки. «Хорошо, у нас получилось», — отметил Курчатов. Это был первый крупный успех советской программы. Физики поздравили друг друга, и Курчатов объявил: «Теперь атомная энергия подчинилась воле советского человека». Через несколько дней для проверки Ф-1 приехал сам Берия. Физики еще раз рассказали ему, как шла работа, подтвердили, что реактор работает. Но, кроме щелканья нейтронных счетчиков, ничего не было слышно и совсем ничего не было видно. У Берии сразу же пробудились подозрения. «И это все?» — спросил он. Получив утвердительный ответ, Берия пожелал войти в помещение с реактором и посмотреть поближе. Курчатов ответил, что это было бы слишком опасно, и подозрения Берии только укрепились.
Подготовка к сборке Ф-2, реактора для промышленного производства плутония, уже началась в Челябинске-40, примерно в 16 километрах от Кыштыма и в 80 километрах северо-западнее Челябинска. До Октябрьской революции в Кыштыме работал будущий американский президент Герберт Гувер — он участвовал в добыче и выплавке меди. С августа по октябрь работы над реактором контролировал Курчатов. Как и физики из «Метлаба», он конструировал небольшие докритические сборки, в которых тестировалась степень размножения нейтронов, а также делал измерения, необходимые для прогнозирования того, сколько урана и графита потребуется, чтобы достичь критической точки. Собирать Ф-1 начали 15 ноября, слой за слоем. По оценке Курчатова, реактор должен был достичь критической точки, имея 76 слоев. В работу пустили весь уран до последнего грамма. Но, прямо как физики из «Метлаба» четыре года назад, Курчатов, экстраполируя процессы от уменьшенных моделей, завысил количество урана. Когда 24 декабря завершили 61 слой, стало очевидно, что следующий слой доведет реактор до критической отметки.
В 14:00 25 декабря в сборку вставили три кадмиевых регулирующих стержня и добавили 62-й слой. Курчатов прибыл для наблюдения за следующим этапом; из здания удалили весь незадействованный персонал. Те, кто остались, молчали. Слышно было только тиканье счетчиков нейтронов. Далее провели несколько экспериментов, в ходе которых регулирующие стержни частично извлекали из сборки, наблюдая одновременно за счетчиками — чтобы удостовериться, что все идет так, как нужно.
В 18:00 Ф-1 достиг критической точки. «Хорошо, у нас получилось», — отметил Курчатов. Это был первый крупный успех советской программы. Физики поздравили друг друга, и Курчатов объявил: «Теперь атомная энергия подчинилась воле советского человека».
Курчатов приехал в Челябинск-40 вместе с Ванниковым, чтобы проконтролировать последние приготовления. Оба расположились в железнодорожном вагоне, стоявшем неподалеку от места работ, и приготовились к долгой, суровой горной зиме. Реактор для производства плутония назвали «Установка А», или «Аннушка». Он находился в яме глубиной 18 метров, над которой выстроили высокое сооружение. Сборка реактора началась в марте 1948 года. Обращаясь к инженерам, Курчатов процитировал слова Пушкина из поэмы «Медный всадник». Как известно, в этой поэме рассказывается, как Петр Великий закладывает великий город на берегах Невы «назло надменному соседу». В поэме имелась в виду Швеция. «У нас все еще хватает надменных соседей», — сказал Курчатов. Генерал МВД Завенягин, Первухин и другие высокопоставленные сотрудники часто наведывались в комплекс, заходили в помещение с реактором через специальное отверстие, которое рабочие называли «генеральский лаз». К маю сборку реактора завершили. Курчатов наблюдал за первым «холостым» запуском, когда реактор дошел до критической точки 8 июня 1948 года. В течение нескольких следующих дней ученые оборудовали водное охлаждение и медленно и осторожно добавляли уран, чтобы реактор вырабатывал все больше и больше энергии. Реактор вышел на проектную мощность и стал выдавать 100 000 киловатт к 19 июня. Вскоре физики столкнулись с определенными техническими проблемами. Когда емкости с урановым топливом оплавились и стали заклинивать в своих каналах, бдительные наблюдатели Берии доложили ему о саботаже. Курчатов смог объяснить инцидент тем, что эту технологию ученые еще слабо освоили. В конструкцию реактора внесли некоторые изменения, и проблему удалось устранить
Зельдович столкнулся с проблемой. Когда Фукс и Феклисов встретились во второй раз, в Голдерз-Грин в Лондоне 13 марта 1948 года, Фукс передал подробный отчет о бомбе «Супер», созданной Теллером, — позже ее стали называть «классической» водородной бомбой. Хотя в документе все еще не хватало многих расчетов, которые подтверждали бы возможность создания такого оружия, эта информация буквально наэлектризовала СССР. Берия, Сталин и Молотов получили перевод отчета 20 апреля. Через три дня Берия приказал Курчатову, Харитону и Ванникову тщательно изучить все разведданные и представить предложения о параллельной разработке «советской бомбы „Супер“». Решение дополнить работу КБ-11 сборкой «Супер», которая получила кодовое название «РДС-6», 10 июня одобрил Специальный Государственный Комитет. Зельдовичу теперь поручили изучить модель «Супер» (раньше он проводил независимые исследования по термоядерному синтезу). Тем временем в Физическом институте АН СССР начали параллельное исследование под руководством Игоря Тамма.
Обе научные группы знали о существовании друг друга, но отчет Фукса дали только Зельдовичу. Тамм привлек к работе наиболее талантливых молодых советских физиков: Семена Беленького, Виталия Гинзбурга, Юрия Романова и Андрея Сахарова. Тамм, так, чтобы никто не видел, обратился к Беленькому и 27-летнему Сахарову после институтского пятничного семинара. Он объяснил им, чем придется заниматься. «В ФИАНе по постановлению Совета Министров и ЦК КПСС создается исследовательская группа. Он [Тамм] назначен руководителем группы, мы оба [Сахаров и Беленький] ее члены. Задача группы — теоретические и расчетные работы с целью выяснения возможности создания водородной бомбы», — писал позже Сахаров. Никто не спрашивал у него, согласен ли он работать над созданием термоядерного оружия. Сахаров чувствовал, что на самом деле выбора у него не было. Но это была возможность заниматься той областью физики, которую он считал подлинным раем для теоретика.
Сахаров потратил два месяца на изучение отчетов Зельдовича и на совершенствование знаний в области газодинамики. Он предположил, что информация об оригинальной модели «Супер», которую изучала группа Зельдовича, получена через разведывательные каналы, и быстро отыскал имевшиеся в модели недоработки. К концу лета Сахаров разработал план альтернативной модели — в своих мемуарах он называл его «Первая идея». Это была так называемая слойка, состоявшаяся из чередовавшихся слоев дейтериево-тритиевой смеси и урана-238. Суть идеи заключалась в том, что при взрыве бомбы с плутониевым ядром генерируются температура и давление, достаточные для запуска термоядерного синтеза в ядрах дейтерия и трития. Быстрые нейтроны, испускаемые при реакции синтеза, инициируют деление ядер в слое урана-238. Урановый слой служит для изоляции слоев более легких элементов и одновременно обеспечивает при синтезе сжатие термоядерного топлива, что, в свою очередь, увеличивает выход термоядерной энергии. Ионизационное сжатие термоядерного горючего слоями урана-238 в физических кругах стали называть «сахаризацией» — получался каламбур: слово подчеркивало заслугу Сахарова и в то же время напоминало русское слово «сахар».
Советскую модель усовершенствовали в декабре 1948 года, когда Гинзбург предложил заменить дейтериево-тритиевое горючее дейтеридом лития-6. Сахаров назвал этот вариант «Вторая идея». Ее преимущество заключалось в том, что при комнатной температуре дейтерид лития не радиоактивен и находится в мелоподобном твердом состоянии. Таким образом удалось исключить проблемы, возникавшие из-за газовых смесей дейтерия и трития, которые нужно было в специальных холодильных установках превращать в жидкость. При захвате нейтрона редкий изотоп Li6, составляющий около 7,5 % природного лития, превращался в тритий и гелий. Следовательно, при взрыве плутониевой бомбы в присутствии дейтерида лития-6 синтезировались ядра трития и дейтерия при температуре и давлении, достаточных для слияния этих легких ядер. В результате высвобождалась колоссальная энергия термоядерного взрыва. Эту модель сразу признали гораздо более перспективной. Затем решили, что группа Тамма сосредоточится на работе над «слойкой» Сахарова, а группа Зельдовича станет поддерживать эту работу, одновременно продолжая исследование оригинальной модели.
Борис, брат Игоря Курчатова, стал первым советским ученым, который занялся выделением плутония из отработанного топлива, взятого из реактора Ф-1. Завод по разделению изотопов промышленного масштаба, названный «Установка Б», вместе с реактором Ф-2 создавался в Челябинске-40. Завод был готов к декабрю 1948 года. Третий комплекс, спроектированный для дальнейшей очистки плутония и получения его в металлической форме, еще не был готов, и к тому времени, когда в начале 1949 года были получены первые растворы нитратов плутония, и началось временное производство. К апрелю 1949 года в Челябинске-40 производился чистый диоксид плутония. Вскоре в распоряжении СССР уже было достаточно плутония, чтобы провести первое испытание бомбы.
Первое советское испытание под кодовым названием «Первая молния» должно было состояться в 6:00 на следующее утро. Заряд находился на верхушке специальной 30-метровой башни. Ученые очень хорошо знали, с какими проблемами столкнулось испытание «Троица», и не могли гарантировать, что все сработает. Той ночью почти никто не спал. И в довершение всего испортилась погода. В 2:00 собранную бомбу перенесли в грузовой лифт, который должен был поднять ее наверх. Сначала предполагалось, что бомбу доставят наверх без сопровождения, но стоило Берии повести бровью, как Зернов с готовностью вошел в лифт. Затем на башню поднялся Флеров вместе с небольшой группой ученых. Они установили и проверили детонаторы. Флеров возвращался последним.
... радиоактивные осадки, вызванные советским испытанием, были обнаружены приборами, установленными на борту американского самолета WB-29 (усовершенствованной модели В-29 для метеоразведки), пролетавшего в нескольких милях к востоку от Камчатки. В течение следующей недели ученые наблюдали, как радиоактивные воздушные массы пересекли территорию США. Англичане узнали об испытании 9 сентября, когда эти массы находились над Атлантикой. К 14 сентября сомнений практически не осталось. Ученые из Tracerlab, частной радиологической лаборатории, расположенной в Беркли, установили время взрыва бомбы (названной «Джо-1») — 6:00 29 августа. Ошибка составила всего один час.