Ссылка на полный текст: Кларк Р. У. Рождение бомбы | Электронная библиотека | История Росатома
Навигация:
О чём эта книга
Атомная проблема: состояние на 1939 год
Исследования во Франции
Исследования в Германии
Исследования в Великобритании
Комитет Томсона он же «Мауд Комитти» (Комитет Мауд)
Попытки разделить два изотопа урана
Разница в британском и немецком подходах
Идея разделения изотопов методом газовой диффузии
Идея о производстве в атомное реакторе ядерной взрывчатки — плутония
Полиграфические технологии в создании мембранной технологии разделения изотопов
«Мауд Комитти» и британский атомный проект
Состояние немецких работ по «урановой проблеме»
Британская программа производства ядерного взрывчатого вещества
Миссия Тизарда и передача США передовых военных разработок
Несчастливый ядерный альянс
Р. Кларк не согласен с широко распространенным мнением, что идея атомной бомбы и ее разработка были целиком делом Соединенных Штатов Америки, и своей книгой старается закрепить приоритет за Англией. В этой книге говорится о том, как в Англии идея ядерного оружия получала все более широкое распространение, как она реализовалась в практических делах—первых оценках, теоретических расчетах и исследованиях, экспериментах, решении организационных задач. Рассказывается о борьбе сторонников и противников новой идеи, о признании ее в правительственных кругах и, наконец, о создании государственных организаций — сначала исследовательской («Мауд Комитти»), а затем пришедший ей на смену производственной («Тьюб Эллойс»). Автор описывает трудности, с которыми пришлось встретиться английским ученым и инженерам, поиски решений многочисленных научных и технических проблем (определение критической массы, разделение изотопов урана и т. д.). Здесь же говорится и о борьбе мнений вокруг проблемы «бомба или котел». Заключительные главы посвящены англо-американскому научно-техническому ядерному альянсу, быстрому крушению британских надежд на ведущую роль в этом альянсе и, наконец, поглощению более могущественным союзником научных достижений Англии и их полному растворению в гигантском по размаху «Манхэттенском проекте» США.
Мнение о том, что идея бомбы и ее разработка были целиком делом Соединенных Штатов, нашло широкое распространение, несмотря на заявление Даунингстрит и изданную в августе 1945 г. «Белую книгу», в которую вошли материалы, относящиеся к созданию атомной бомбы. В вышедших до 1959 г. книгах, посвященных истории атома, начиная с открытия Беккереля, британская инициатива описывалась просто как голый факт, а скупые упоминания о последующих разработках были лишь грубым наброском к широкой картине ядерных работ, охватывавших и бомбу, и ядерную энергию, и изотопы. Но история о том, как Британия стала первой в мире страной, серьезно приступившей к изготовлению ядерного оружия, почему-то не привлекла к себе внимания. Каким образом в первые месяцы войны нашла свое развитие в британских умах сама идея урановой бомбы; как удалось в условиях массированных бомбежек провести важнейшие исследования и как правительство решило предпринять первые шаги в производстве ядерной взрывчатки — все эти вопросы вызывали удивление и даже некоторое недоверие. Имелось несколько причин для такого длительного игнорирования британского участия в ранних стадиях исследований, связанных с бомбой. Одной из них было почти полное отсутствие документации о разработке бомбы в той части, которая касалась Британии.
В начале лета 1939 г. стало казаться, что ядерное деление недолго будет оставаться делом исключительно лабораторий. Уран, который Ган использовал как сырье для своих экспериментов, в это время не имел особого коммерческого или стратегического значения. Его применяли в керамической промышленности и в некоторых второстепенных производственных процессах. Уран — самый тяжелый из всех элементов, но этому не придавали никакого значения, как и тому, что его атомное ядро находится в состоянии недостаточной устойчивости и готово расщепиться под действием нейтронов. В 1939 г. наиболее известным месторождением урана были большие ураниннтовые залежи в Бельгийском Конго. Уранинит— это тяжелая горная порода, похожая на смолу и содержащая в значительной концентрации черный оксид урана. Эти залежи разрабатывались исключительно компанией «Юнион миньер» Верхней Катанги (компания все еще не сознавала их величайшей потенциальной важности).
Британское правительство попыталось в мае 1939 г. приобрести монопольное право на закупку руды. Значительная секретность всегда окутывала это дело как по линии дипломатических, так и торговых каналов. Четыре человека принимали участие в важных событиях 1939 г. Одним из них был Эдгар Сеньер — директор «Юнион миньер», другим — Картье, бельгийский посол в Британии, третьим — Стоунхевен, большой друг Картье и британский директор «Юнион миньер», и четвертым — Генри Тизард, председатель научно-исследовательского комитета министерства авиации. Этот комитет вызвал к жизни новый и тогда еще секретный «магический глаз» — радар. В течение двух предшествующих десятилетий Тизард удерживал в своих руках множество постов, связанных с применением науки в военном деле вообще и в противовоздушной обороне в особенности; он ведал вопросами исследований и изысканий в королевских воздушных силах в конце первой мировой войны — в том самом году, когда Стоунхевена назначили заместителем парламентского секретаря по вопросам военной авиации. Через Стоунхевена была достигнута договоренность о встрече между Тизардом и Сеньером.
«Сэр Генри просил меня,—рассказывает Сеньер,— гарантировать британскому правительству монопольное право на закупку каждой тонны руды, извлекаемой из радиево-урановых рудников Шинколобве». Просьба Тизарда была отклонена, но эта встреча все же не осталась без последствий в истории бомбы. Уходя, Тизард сказал Сеньеру: «Будьте осторожны и никогда не забывайте о том, что у вас в руках такой материал, который может вызвать катастрофу для нас, если он попадет в руки вероятного противника». Это предупреждение, вспоминает Сеньер, было первым, которое привлекло его внимание «к возможной стратегической ценности руд в Катанге».
Тремя годами позже два корабля доставили из Катанги сырье для гигантского американского предприятия по изготовлению бомбы, сброшенной на Хиросиму. В последующие месяцы после этой встречи уверенность Тизарда в возможности создания ядерного оружия уменьшилась до нуля — так же как и у других ученых — по причинам, которые будут объяснены в следующей главе. Но в начале лета 1939 г. Тизард, понимавший неизбежность войны и уже придававший особое значение вводу в действие радаров вдоль британских берегов после того, как немцы оккупировали в середине марта 1939 г. Прагу, считал, что упускать имевшиеся шансы было бы неразумно. Немцы могли уже работать над ядерным делением — эта мысль волновала очень многих ...
Сентябрьский номер журнала "Дисковери № за 1939 г. вышел уже после того, как вспыхнула война. Передовая статья в нем была написана редактором Ч. Сноу и посвящалась вероятным возможностям применения ядерного оружия.
«Некоторые ведущие физики думают, что в течение нескольких месяцев может быть изготовлено для военных целей взрывчатое вещество, в миллион раз более мощное, чем динамит,— говорилось в ней.— Это не секрет: начиная с весны, лаборатории Соединенных Штатов, Германии, Франции и Англии лихорадочно работают. Задуманное может и не удаться: наиболее компетентные люди расходятся в вопросе о том, осуществима ли практически эта идея. Если да, то наука впервые могла бы одним ударом изменить масштабы военных действий. Мощность оружия, создававшегося наукой, обычно преувеличивалась, но преувеличить мощность ядерного оружия трудно».
В месяцы, предшествовавшие войне, перспективы создания такого оружия обсуждались все чаще и чаще, и статья в «Дисковери» была иллюстрацией того смятения в мыслях, которое вызвали работы в Коллеж де Франс. Однако все это было просто очередным этапом по пути прогресса, продолжавшегося непрерывно с тех пор, как Резерфорд «расщепил» атом в Манчестере.
Что касается французов, то остается неясным, какое место занимала в их намерениях бомба и какое — производство промышленной энергии. Каждый член коллектива, работавшего тогда в Коллеж де Франс, имел по этому поводу свое мнение, так же как и правительственные чиновники и ученые, поддерживавшие предпринятое дело. Несомненно, что мысль, зародившаяся у Халбана, о медленных нейтронах, а не о быстрых (разница, которая вскоре станет ясной), вела скорее к ядерному реактору, а не к бомбе. Насколько причудливо переплелись у французов проекты создания бомбы и производства промышленной энергии, можно проиллюстрировать двумя примерами — получением патентов французским коллективом и обстоятельствами, при которых этот коллектив был обеспечен ураном. Вопрос о патентах впервые был поднят после получения субсидий. Жолио отнесся к этому отрицательно. Он настаивал, что в науке так не поступают и, во всяком случае, так никогда не поступала мадам Кюри, чьи работы всегда были открыты для всех. Ему напоминали, что супругам Кюри приходилось выпрашивать радий по всему миру и что почти половина этого элемента, использовавшегося в Институте Кюри, была даром женщин Америки. Однако дело заключалось не в этом аргументе, хотя и приняли решение о патентовании.
В конце концов соглашение состоялось, и пять патентов были положены на хранение. Под номером три значился патент на конструкцию урановой бомбы, остальные относились к пропорциям между ураном и замедлителем, помещавшимися в реактор, и к гомогенному или гетерогенному распределению. В качестве замедлителей упоминались вода, тяжелая вода, бериллий и графит. Описывались методы стабилизации реактора для предотвращения взрыва, способы извлечения тепла и т. д. Эти патенты, относящиеся к использованию ядерной энергии как в промышленности, так и в качестве оружия, позднее как добровольный дар сделались полной собственностью французской нации. После регистрации патентов работы продолжались, но теперь они были обеспечены сырьем. В это время члены французского коллектива встретили Сеньера, находившегося под большим впечатлением от недавней беседы с Тизардом. «Я встретился с выдающимися французами, людьми науки, предложившими мне произвести в Сахаре деление урановой бомбы,— рассказывает Сеньер.— В принципе я принял это предложение и согласился взять на себя снабжение сырьем и частично финансирование. Но в сентябре 1939 г. начало войны сорвало реализацию проекта». Конечно, обсуждался не только вопрос о бомбе. Халбан припоминает, что разговор главным образом шел о реакторах для производства промышленной энергии.
Тем летом в «Натурвиссеншафтен» была опубликована статья Флюгге, одного из ассистентов Гана в Институте кайзера Вильгельма. В ней высказывалось предположение, что открытие Гана можно использовать для получения взрывчатого вещества огромной мощности. Но хотя на такое высказывание во многих лабораториях и обратили внимание, в самой Германии к нему отнеслись прохладно. Все же вскоре там были организованы два научно-исследовательских коллектива, перед которыми поставили задачу — проверить, можно ли и как эксплуатировать ядерную энергию. Причины такого вялого вступления Германии в ядерную гонку дискутируются до сих пор, в том числе очень активно и среди самих немцев. Каковы бы ни были истинные причины — недостаток оборудования или неумение предвидеть, — они вряд ли могли быть сброшены со счетов любым государством, стоявшим перед растущей угрозой со стороны держав оси.
Мысль о том, что цепная реакция деления урана может послужить основой для создания бомбы беспрецедентной мощности, возникла у Чедвика поздней осенью 1939 г. Как он думал, реакция, распространяемая медленными нейтронами,— единственный вариант, рассматривавшийся в то время,— может вызвать эффект, лишь ненамного отличавшийся от того, который дает сильно взрывчатое химическое вещество. Поэтому требовалось получить цепную реакцию, распространяемую быстрыми нейтронами, чтобы изготовить новый вид оружия. Такая реакция казалась невозможной в природном уране, хотя бы даже и взятом в большом объеме. Чедвик решил исследовать уран-235. К тому времени были выполнены два измерения сечений деления природного урана быстрыми нейтронами.
Члены комитета Томсона впервые собрались в помещении Королевского общества в то время, когда хорошо подготовленная немецкая военная машина уже подрывала британское господство на море, сокрушала Норвегию, впервые продемонстрировав простым людям кое-что из предстоявшей еще жестокой схватки.
На первом заседании вместе с другими вопросами обсуждалась загадочная телеграмма, полученная Фришем и пересланная им Томсону. Она была отправлена Нильсом Бором 9 апреля, в тот день, когда немецкие войска перешли границы Дании, и состояла из шести слов: «СКАЖИТЕ КОКРОФТУ И МАУД РЭИ КЕНТ». Последняя часть сообщения казалась совершенно необъяснимой.
Кто-то из присутствующих на заседании предложил назвать британскую группу «Мауд Комитти» (Комитет Мауд), т. е. словами, не имеющими никакого значения. Предложение приняли: «комитет проф. Томсона» превратился в «Мауд Комитти». Постскриптум ко всей этой истории был добавлен самим Бором, когда он три с половиной года спустя прибыл в Англию из Дании. Оказалось, что его телеграмма была сильно искажена при передаче, а адрес (после слов «МАУД РЭИ ») выпал из текста. Первым вопросом Бора было: дошла ли вообще его телеграмма до Кокфорта, а также до его прежней гувернантки мисс Мауд Рэй, проживавшей тогда в Кенте? То, что телеграмма Бора читалась и обсуждалась и комитет Томсона стал официально именоваться «Мауд Комитти», не подлежит сомнению. Но позднее было объявлено, а недавно еще раз подтверждено, что «М. А. У. Д.» в действительности означало «Милитэри Аппликэйшн оф Ураниум Детонейшн» (военное применение уранового взрыва); говорилось и о других вариантах.
Подобные идеи, возможно, и возникали в умах некоторых ученых во время первых заседаний комитета, но если и так, то все же кажется удивительным, что было принято такое наименование. Если учесть, что буква "U" в названии «MAUD» наводила на мысль или о слове «underwater» (подводный), или «uranium» (уран), то это условное наименование следует признать одним из самых неудачных в военной истории. Комитет, которому присвоили столь курьезное название, проводил свое организационное заседание в Барлингтон-Хаузе, когда союзники начали ощущать первые последствия германского вторжения в Норвегию. Комитет состоял не только из постоянных членов, но также и из ученых, которых приглашали на одно-два заседания для выяснения их мнения по специальным вопросам; на отдельных заседаниях присутствовали и промышленники, от которых требовались те или иные советы, или ученые из союзных стран. Приглашение «гостей» на эти секретные совещания было очень важно для всестороннего обмена идеями, без чего проект бомбы никогда бы не смог осуществиться.
Практика приглашения таких «гостей» была принята с самого начала. 10 апреля присутствовал лейтенант Жак Аллье, как раз за месяц перед этим выхвативший под самым носом у немцев весь мировой запас тяжелой воды. Аллье приехал из Парижа с инструкциями не только наладить обмен информацией по ядерным проблемам с англичанами, но и, если возможно, заложить основы для совместных ядерных исследований обеими странами. Визит этого француза, которому позднее пришлось в течение четырех лет оставаться на оккупированной немцами территории Франции и крепко хранить тайну о существовании «Мауд Комитти», важен и по другой причине.
К началу 1940 г. Франция была впереди всех стран в ядерных исследованиях. Но она находилась в совершенно других условиях по сравнению с Британией. Начав работу с тяжелой водой, коллектив Жолио-Кюри убедился, что перспективы у него неутешительны. Тогда министр вооружения Дотри решает послать в Англию с секретной миссией лейтенанта Аллье, еще гордого своим успехом в Норвегии. Аллье снабдили рекомендательным письмом от П. Монтеля, директора франко-британской миссии при французском министерстве вооружения, к д-ру Гафу. возглавлявшему тогда научные исследования при британском военном ведомстве. Миссия Аллье преследовала две цели. На первом месте стояло намерение привлечь внимание англичан к работам, проводимым под большим секретом коллективом Жолио-Кюри в Коллеж де Франс, и указать на возможность использования их для нужд военного времени. Одновременно Аллье должен был подчеркнуть опасения французов, что немцы ведут работы в том же направлении. Второй его задачей была подготовка к налаживанию обмена научной информацией по ядерным проблемам между британским и французским правительствами и постоянного научного сотрудничества с целью совместной разработки этих проблем.
Тизард, хотя и был в то время настроен скептически к тому, что немцы интересовались ураном, все же согласился дать соответствующее задание разведывательным органам. Министерству снабжения было приказано начать тщательное изучение возможных радиационных эффектов от урановой бомбы, если бы она была сброшена на большой британский город. Во внимание принималось не только ядерное оружие в том смысле, как оно понимается сейчас. Допускалась возможность, что противник мог тем или иным способом рассеивать радиоактивные ядовитые вещества. Поэтому во время больших налетов в конце года все воронки от бомб проверялись с помощью гейгеровских счетчиков на радиоактивность. Опасения, что противник мог пустить в ход такие средства, существовали до самого конца войны и особенно были велики в 1942 и 1943 гг., когда немецкая хвальба новым «секретным оружием» достигла своего апогея.
Лейтенант Аллье возвратился во Францию, а комитет Томсона занялся разрешением трех отдельных, но взаимосвязанных проблем.
Во-первых, следовало получить больше сведений относительно самого ядра урана, так как от этого зависел успех в создании урановой бомбы вообще и, в частности, определение размеров уранового взрывчатого заряда. Фриш и Пайерлс в Бирмингамском университете усиленно работали над определением сечения захвата уранового ядра. Было очень важно знать степень точности этого определения. Требовалось также убедиться в справедливости многих других основных характеристик ядра — непостижимо крошечного комочка частиц, плотно удерживаемых вместе внутриядерными силами.
Во-вторых, надо было исследовать невероятно сложную картину: что же происходит при многомиллионократном повторении процесса деления, которое в ничтожную долю секунды должно высвободить чудовищную энергию? Предмет исследования был таков, что за разрешение его могли взяться только физики-ядерщики, в совершенстве знающие математику.
Третьей была проблема отделения от тысячи атомов природного урана таких семи атомов, которые содержат 143, а не 146 или 142 нейтрона, заключенных в ядре,— атомов, и химически и во всех других отношениях, за исключением внутреннего строения, подобных остальным 993 атомам.
Решение этих трех главных проблем, а также множества других, менее значительных, требовало денег, соответствующих условий и людей. Нужно было закупать уран и всевозможное оборудование, выплачивать жалованье персоналу, находить лабораторные площади, печатать материалы, неофициально договариваться с университетскими руководителями и т. д. И все это организовывать без ущерба для других разработок военного ведомства, не вызывая у случайных свидетелей и тени подозрений о том, что физики-ядерщики включились в военные исследования. Ощущалась также острая нужда в ученых.
... весьма важные попытки разделить два изотопа урана были предприняты в Кларендонской лаборатории (Оксфорд). Большинство ученых этой лаборатории, как и Кавендишской, в начале войны было направлено на радарные установки, расположенные вдоль английского побережья. В Оксфорде оставались четыре человека иностранного происхождения, которые из-за этого не могли участвовать в военных работах. На них легла вся тяжесть проблемы разделения изотопов в первые дни существования «Мауд Комитти». Наиболее заметным среди них был Франц Симон — выдающийся ученый, единственный офицер британской службы, имевший немецкий боевой железный крест.
... продолжение работ над бомбой было частично результатом того, что они выполнялись главным образом людьми, национальность которых лишала их возможности участвовать в других военных работах.
Фришу налеты принесли с собой еще одно откровение, которое он до сих пор очень живо вспоминает. «Однажды утром я прибыл в университет и обнаружил, что он подвергся бомбежке,— вспоминает он.— Разрушения были не так уж велики, но оказалось разбито много окон и повсюду валялись осколки стекла. И тут впервые я понял разницу в британском и немецком подходах к таким вещам. Моей первой мыслью было идти домой, так как казалось невозможным работать в таких условиях в лаборатории. Но вдруг я заметил, что многие мои английские коллеги вставляют листы картона в оконные рамы или занимаются уборкой. Сначала я удивился, что все это делалось не специально назначенной командой и не было никакого руководителя. Каждый решал сам, как он лучше всего мог помочь общему делу. Мне оставалось делать то же самое». Он повесил свой пиджак, засучил рукава и принялся за уборку.
Деятельность Симона и его оксфордского коллектива по разделению изотопов покоилась на довольно шаткой базе контракта с министерством авиационной промышленности на сумму 5000 фунтов стерлингов, выданного Оксфордскому университету летом. Работа, которую начал оксфордский коллектив, шла по двум направлениям. Во-первых, нужно было определить физические и химические свойства гексафторида урана — газа, который имел наилучшие перспективы для разделения изотопов методом газовой диффузии. О нем пока мало знали, но предполагали, что этот газ обладает многими отрицательными и трудноустранимыми свойствами. Во-вторых, требовалось определить точно, каким путем и при каких условиях можно отделить один изотоп от другого при прохождении сквозь мембраны. Одно время думали использовать центрифугу.
Идея сводилась к тому, что мембраны следовало расположить по периферии центрифуги, которая работала бы при весьма низком давлении — около одной сотой атмосферы. К началу зимы многие из этих теоретических барьеров и некоторые другие затруднения были преодолены. Успешные результаты оксфордского коллектива нашли свое отражение в многостраничном исчерпывающем докладе, составленном Симоном в середине 1940 г. В этом докладе говорилось не только о путях преодоления многих трудностей, но и о проекте завода, необходимого для выполнения работы. В докладе были подсчитаны потребности в электроэнергии, людском персонале и деньгах для постройки и эксплуатации завода. Несмотря на то что Симон имел дело с материалами редко до этого встречавшимися, и то лишь в лабораториях, все же он достаточно убедительно рассказал, как надлежало с ними работать в заводском масштабе. Составление проекта завода для разделения редких изотопов урана было наиболее важным шагом, после чего вся проблема стала выглядеть значительно проще в техническом отношении, чем казалось раньше. Симон понимал, что это имело большое значение для колеблющихся, все еще считавших проект изготовления бомбы хотя и интересным, но довольно дорогим в условиях военного времени.
Положение, казавшееся ясным в начале лета 1940 г., к зиме выглядело по-другому. Ученые стали приходить к выводу, что реактор, разработанный французами, мог бы производить в своем ядерном «чреве» взрывчатое сырье, которое будет в такой же степени делящимся, как и уран-235. Этот новый взрывчатый сырьевой материал, кроме того, можно было получать гораздо проще, чем трудноотделяемый изотоп урана. Такое направление имело свои положительные стороны, но оно вносило некоторую организационную путаницу в исследования. Ранее считали, что быстрые нейтроны ведут к бомбе, а медленные— к производству промышленной энергии. Теперь это четкое деление стало нарушаться из-за материала, которого еще никто не видел. Новый материал — элемент 94 — не существовал в природе, и возможность получения его основывалась на чисто теоретических соображениях.
Казалось, остальные физики также должны были обратить внимание на этот элемент и рассмотреть его возможное использование, если, конечно, новый элемент можно будет получать в измеримых количествах. Но все зависело от ответа на следующий вопрос: могло ли ядро нового элемента с 94 протонами быть настолько неустойчивым, как предполагалось? Другими словами, могло ли оно расщепляться, грубо говоря, на две части при поглощении нейтронов, как это происходит с ядром урана-235? В январе 1941 г. Бретчер, Кеммер и другие работники кембриджского коллектива пришли к общему мнению о присвоении какого-нибудь названия новому элементу. Уран, открытый Клапротом в 1789 г., назвали по имени планеты. Нептуний, короткоживущий элемент, образующийся в процессе распада урана, был назван в честь планеты, орбита которой следует за орбитой Урана. И было логично, чтобы элемент 94 также назвали в честь планеты Плутон, орбита которой в солнечной системе лежит еще дальше за орбитой Нептуна. Американцы, рассуждая совершенно независимо, выбрали для этого элемента такое же название.
... ранней весной 1941 г., Смит получил своего рода «толчок мозгам», который, возможно, послужил первым шагом к разрешению труднейшей проблемы разделения изотопов в промышленном масштабе. «Однажды, идя на работу,— вспоминает он,— я оглянулся и заметил рекламную афишу на заборе (сейчас даже помню то место в Бирмингаме)». На афише была помещена фотография, воспроизведенная с помощью полутонового процесса, а затем настолько увеличенная, что мельчайшие точки, составлявшие фотографию, которых было, вероятно, около 150 на квадратный дюйм, оказались также увеличенными до размера небольшого мячика. Смит понял, что здесь был ключ к решению проблемы. Смит прибыл в Уиттон на завод во время воздушной тревоги. Человек, которого он искал, Майкл Клэпхем, нынешний руководитель металлургического отдела, находился где-то на крыше в самой высокой точке завода, ожидая первого появления вражеских самолетов. Оттуда он должен был подать сигнал рабочим о необходимости укрыться в убежищах. Вскоре после отбоя и последовавшего временного затишья им удалось встретиться и поговорить. «Смит вручил мне газету,— вспоминает Клэпхем,— и просил объяснить происхождение маленьких точек в полутоновых изображениях».
Клэпхем рассказал ему, каким образом оригинальная фотография переснимается сквозь вращающийся экран на светочувствительную медную или цинковую пластину. При этом процессе фотография получается в виде точек на пластине, различных по размерам и форме, в соответствии с характером тона каждой части оригинальной фотографии. Затем с помощью химического процесса поверхность вокруг точек протравливается, в результате чего точки становятся бугорками. Если на них нанесена типографская краска, то они воспроизводят полутоновый отпечаток, когда к ним прижимается лист бумаги. Смит хотел знать, что получится, если окажется возможным вытравливать множество отпечатков отверстий не на толстой металлической пластине, а на тонкой медной фольге. Клэпхем ответил: «По-видимому, сетка с очень тоненькими отверстиями». Тогда Смит спросил у него, не может ли он сделать такую сетку с 400 отверстиями на линейный дюйм. Затем был изготовлен негатив и послан на фабрику с инструкциями протравить отверстия насквозь на тонкой медной фольге. Но ночью фабрику разбомбили. Правда, директор догадался захватить негатив с собой домой. Однако техника протравливания оказалась практически непригодной, и ни разу не удалось сделать мембрану с достаточно точными размерами отверстий.
Три или четыре недели спустя Клэпхем вспомнил о процессе, которым пользовались Гемфри, печатники и издатели в Бредфорде (однажды ему пришлось выполнять их заказы). В офсетном литопроцессе Адлера, как он назывался, печатающая доска была сделана из нержавеющей стали; на ней электрическими разрядами образовывали чрезвычайно тонкую медную пленку с точками, наложенными фотоспособом, во многом похожим на полутоновый процесс. Клэпхем немедленно направился в Бредфорд. Здесь в это время печатали очередной выпуск журнала «Стичкрафт» («Искусство вязания»), с изображением на обложке девушки. Обложку пересняли и негатив сделали не со 150, а с 400 отверстиями на линейный дюйм. Затем изготовили прототип тонкой медной фольги. Этим же вечером Клэпхем вернулся обратно в Бирмингам с образцом «диффузионного барьера». Его вид, форма, размеры и даже методы изготовления за последующие два года много менялись, но все же он явился отправной точкой «проекта мембраны», как его стали называть. Проектирование и массовое производство мембран было только одной из задач, над которыми те или другие отделы ИКИ напряженно трудились в течение последующих двух лет.
... в течение первых месяцев 1941 г. все больше и больше ученых начало консультироваться с фирмой «Метрополитен-Виккерс» и, что еще более важно, с исследовательским отделом «Импириэл кемикл индастриз» (ИКИ)—компании, наиболее подходящей для оказания помощи нм. В течение всей войны эта гигантская организация решала очень сложные задачи. Однако они даже в сравнение не шли с теми проблемами, которые выдвигались Симоном в проекте из постройки завода по отделению легкого изотопа урана.
Центральной проблемой являлось изготовление мембран в колоссальных количествах. В начале 1941 г. Арме с этим вопросом обратился в ИКИ, которая направила его к Экерсу, тогдашнему директору по научно-исследовательской работе, человеку, впоследствии сыгравшему важную роль во всем ядерном предприятии. Характеристики мембран, нужных Армсу, были сообщены Смиту, руководившему исследованиями в металлургическом отделе ИКИ в Уигтоне (пригород Бирмингема).
«Армсу,— рассказывает Смит,— нужны были металлические мембраны с 400 отверстиями на линейный дюйм, или 160 000 отверстий на квадратный дюйм. Диаметр отверстий — 8 микрон. Отклонения допускались только в пределах 10 процентов». Это требование нелегко было выполнить. Первый способ изготовления этих мембран, испробованный Армсом и Симоном в Оксфорде, заключался в расплющивании молотком тонкой бронзовой сетки. Смит начал с того, что исследовал возможности проката проволочной сетки. Но принятие такого способа означало необходимость создания нового промышленного предприятия по изготовлению проволочной сетки, поэтому он решил искать другие методы. Рассматривались даже старинные ручные методы ковки золота. Но было очевидно, что такие методы не сулили успеха при организации производства в крупном масштабе.
Летом 1941 г. возможность использования ядерной энергии была уже не только голой идеей. «Мауд Комитти» составил общий проект, подсчитав потребность в людях, электроэнергии и деньгах, размеры бомбы, силу взрыва и число возможных жертв. Комитет, доложив правительству обо всем этом, таким образом, выполнил возложенную на него задачу. Теперь кажется странным, что в то время он не сделал предупреждения о последствиях ядерного оружия, выходящих далеко за пределы продолжавшейся войны. Для этого были дне основательные причины. Во-первых, рассмотрение политических и моральных соображений совершенно не входило в задачу «Мауд Комитти», которому было поручено разобраться в фактах и затем доложить о них. Во-вторых, возможно, вопросы, связанные с использованием нового оружия, обсуждались в более подходящих местах. Как бы там ни было, в середине июля «Мауд Комитти» доложил министру авиационной промышленности полковнику Мур-Брабазону, что атомную бомбу, вероятно, можно изготовить еще до конца войны, если будет признано необходимым затратить на это соответствующие усилия.
Изучение «урановой проблемы» в Германии началось в 1939 г. на довольно бессистемной основе двумя отдельными группами, не знавшими даже о существовании друг друга. Одна из них возглавлялась проф. Эрихом Шуманом. В начале весны 1939 г. Шуман вместе с немногими немецкими физиками-ядерщиками попытался изготовить ядерный реактор на военном испытательном полигоне. К началу войны был достигнут небольшой прогресс, вызвавший некоторый интерес.
По словам Гейзенберга, в эту группу направили несколько более крупных ученых, включая Гана, Гейгера, фон Вейцзеккера и Боте. «По распоряжению Шумана,— писал Гейзенберг,— Институт кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме был превращен в научный центр нового исследовательского проекта. В соответствии с этим институт перешел под административное управление военного ведомства — мероприятие, игнорировавшее права Института кайзера Вильгельма и тем самым приведшее к отставке директора Дебая, который, как голландский подданный, не мог служить под эгидой немецкого военного ведомства». Тем временем проф. Абрахам Эзау, ведавший вопросами физики в германском министерстве просвещения, сформировал совершенно независимую группу. На некоторых людей, привлеченных для исследований в области ядерного деления, претендовал также и Шуман.
В общем, однако, обе группы работали отдельно до тех пор, пока не вспыхнула война, после чего между ними был достигнут компромисс по таким вопросам, как приоритет и обеспечение материалами. Если судить по работам, проводимым некоторыми университетами, можно сказать, что ситуация приблизительно напоминала первые дни «Мауд Комитти». Но имелись, однако, два существенных отличия. Во-первых, у немецких ученых и всех других причастных к работе над бомбой не было сознания жизненной необходимости этого дела. Во-вторых, немцы не знали, что ключ к бомбе заключался скорее в быстрых, чем в медленных нейтронах.
В Британии, начиная с апреля 1940 г., ученым эта истина была уже известна. По немецким представлениям, первой задачей являлось создание реактора на медленных нейтронах; выполнив ее, можно было строить другой, не такой большой, но более активный реактор, который и был бы бомбой. Поэтому немецкие физики, интернированные в 1945 г. неподалеку от Кембриджа, считали сообщение о бомбе, сброшенной на Хиросиму, чистейшей пропагандой; позже они решили, что эта бомба представляла собой некоторую разновидность реактора на медленных нейтронах.
«Тьюб Эллойс» — первая в мире британская организация для производства ядерного взрывчатого вещества — была создана в октябре 1941 г. после многочисленных и затяжных попыток. Но уже через два года ее программу работ затмила несравнимо более крупная по размаху программа США, начатая с декабря 1941 г. И хотя эта программа на словах считалась объединенным проектом, Британия оказалась оттесненной от какого бы то ни было контроля за всем предприятием. Такое положение сложилось почти исключительно потому, что Америка, обладая значительно большим научным и промышленным потенциалом, была избавлена от угрозы бомбежек, в то время как Британия всегда находилась в опасности. Поглощение британских усилий оправдывалось здравым смыслом и взаимными потребностями. Манера, в которой это поглощение произошло,— другая история, и справедливость ее сомнительна.
ИКИ наладила массовое производство мембран, необходимых для получения ядерного взрывчатого вещества, а «Метрополитен-Виккерс» изготовляла образцы оборудования, в котором их предстояло размешать. Сотрудничество между оксфордской группой, руководимой Симоном, и группой ИКИ в Уиттоне, возглавляемой Смитом, начавшееся в начале 1941 г. и приведшее к разработке мембран для опытного завода, конечно, продолжалось на протяжении всего года. Теперь, с созданием «Тьюб Эллойс», обе группы увеличили темпы своей работы. Ассигнования выросли с 5000 до 50 000 фунтов стерлингов, выданных Оксфордскому университету на разработку проекта под руководством Симона. Ко времени создания организации «Тьюб Эллойс» оксфордский коллектив уже получил первые мембраны. Однако в то время во всей Британии имелось всего четыре или пять граммов гексафторида урана, и поэтому было очень мало возможностей испытать на нем эффективность мембран. «Вместо этого,— вспоминает Карти,— мы использовали смесь паров бромоформа и йода». Они были сходны по весам с обоими изотопами урана, и предполагалось, что, если бромоформ и йод в какой-то степени будут разделяться мембранами, то же будет происходить с «гексом». Высказывались предположения, что ураноносный газ — самый неприятный в обращении из всех материалов.
Поскольку данные о гексафториде урана все больше и больше накапливались, становилось очевидным, что медь — не совсем подходящий металл для мембран. Стали применять никель. В начале 1942 г. в Бредфорде сложился коллектив, способный преодолеть любые трудности. В это же время началось массовое изготовление мембран. Девушки-работницы быстро научились обращаться с мембранами и с источником света и определять по характеру дифракционных узоров, находились ли размеры отверстий в пределах, допускаемых спецификацией. Большинство работниц было уверено в том, что они имеют дело с особым видом полиграфической техники. К этому времени фирма «Метрополитен-Виккерс» заключила контракт на проектирование и конструирование типового оборудования, в котором должны были работать мембраны. Оборудование предстояло собрать и в комплектном виде всесторонне испытать. С середины 1942 г. работа продолжалась со все более высокими темпами в Райдаймвайне.
Тем временем возникла необходимость заняться исследованием еще в двух направлениях. Первое из них относилось к производству чистого урана и изготовлению из него металлических прутьев, нужных для реактора. За эту сложную и в течение некоторого времени неблагодарную задачу энергично взялись как металлургический, так и общий химический отделы ИКИ. Условия работы легко понять, если учесть, как мало знали в те дни о свойствах урана и о правилах обращения с ним. Например, его точка плавления считалась чуть ли не на 500 градусов выше истинной. При нагревании уран подвергался целому ряду глубоких атомных перестроек, приводивших в итоге к сильному разбуханию. Несмотря на трудности, способы изготовления чистого урана были найдены, и для этой цели построили завод. В середине 1943 г. выпускались 200-фунтовые бруски металла для заводских экспериментов, которые приходилось проводить втайне по ночам или в обеденный перерыв. Вторым направлением исследований было производство тяжелой воды в больших количествах, но его позднее прекратили в связи с перемещением работ по британскому проекту в Северную Америку, которое завершилось в течение осени 1943 года ...
Нужда в быстрой технической помощи со стороны Соединенных Штатов была отчаянной. Правительства согласовали, что из США будет послано в Британию по программе ленд-лиза несколько эсминцев, а Британия — на еще неясной тогда основе — должна поделиться своей технической информацией с Соединенными Штатами. Наиболее важное в этой информации относилось к вопросам противовоздушной обороны, в основном к радарам, и было естественно, что возглавить подобную миссию поручили Тизарду.
В течение двух месяцев члены миссии демонстрировали американским ученым и офицерам чудеса «черного ящика» — коллекцию оборудования, изобретенного в Англии в связи с острой военной необходимостью. На американцев произвел большое впечатление новый прибор управления огнем, разработанный адмиралтейством для пушек Бофорса. Через несколько часов в британское посольство в Вашингтоне было направлено требование на один из таких приборов. Не прошло и месяца, как британский орудийный расчет, снабженный пушками Бофорса, прибором управления огнем и всем необходимым снаряжением, высадился в Канаде по пути в Соединенные Штаты, где продемонстрировал новое изобретение. Англичане сообщали американцам, что министерство снабжения уже работало над дистанционной трубкой, которая должна автоматически подрывать зенитный снаряд, когда тот проходит вблизи цели.
Кроме того, в производстве уже был мощный магнетронный генератор — наиболее важная часть во всей программе ленд- лиза. «Мы показали его на встрече с офицерами военно-морской исследовательской лаборатории США,— писал позднее Кокрофт.— Я до сих пор помню довольно сомнительное начало этой встречи, связанное с подозрениями американских офицеров: все ли наши карты выкладываем мы на стол. Раскрытие секрета магнетрона явилось поворотным моментом, и после этого мы уже не ощущали никаких затруднений».
Кокрофт лично посетил Колумбийский университет. Здесь он встретился с Ферми и Сциллардом, которые пытались изготовить реактор, используя графитовые блоки и блоки металлического урана. В других пунктах Соединенных Штатов ученый совещался с физиками, занимавшимися вопросами, связанными с использованием деления в мирных целях. Вернувшись в Британию, Кокрофт мог информировать членов «Мауд Комитти» об общем состоянии исследовательском работы в Соединенных Штатах в целом.
Значение миссии Тизарда заключается, однако, несколько в другом. Прежде всего она показала американцам, что англичане, особенно в такой области, как радары, находились далеко впереди них. Это произошло потому, что англичане вынуждены были усиленно работать над всеми возможными средствами обороны от воздушных атак своего острова, не очень большого, но густо населенного и находящегося в сфере досягаемости наиболее мощной в мире бомбардировочной авиации противника. У американцев таких стимулов не было. Миссия Тизарда также взломала лед в области передачи нейтральной державе таких секретов оборонного значения, от которых зависело само существование Британии.
«В течение десяти месяцев Англию посетили двадцать шесть американских ученых, увезших с собой обратно весьма ценную информацию, особенно в области радаров, управления огнем, ракет, взрывчатых веществ, химических средств ведения войны и подводного обнаружения»,— рассказывает Джемс Бэкстер в своей полуофициальной истории американской организации научных исследований и разработок, озаглавленной «Ученые против времени». Весьма важно было то, что начиная с осени 1940 г. протоколы «Мауд Комитти» пересылались Фаулеру для передачи властям Соединенных Штатов.
С начала 1942 г. становилось все более и более ясным одно: изготовление бомбы, в конечном счете, должно быть совместным англо-американским риском. Но в то время все еще считалось, что американские индустриальные усилия будут соответствовать по масштабам первоначальным британским работам над бомбой и что обе стороны будут сотрудничать скорее как равноправные партнеры, а не как хозяин и слуга. На деле оказалось не так. В течение первых пяти месяцев 1942 г. исследовательские работы продолжались в обеих странах, но только в июне союзные военные лидеры перешли, наконец, рубикон и решили, что бомбу следует делать в Соединенных Штатах, опираясь на ресурсы обеих стран.
Несчастливый ядерный альянс не мог тянуться неопределенно долго. Было условлено, чтобы Андерсон поехал в Америку и попытался вместе с американцами составить новое соглашение, общие положения которого ранее предлагались Черчиллем. Эго соглашение, подписанное Рузвельтом и Черчиллем несколькими месяцами позже на первой Квебекской конференции в августе 1943 г., разрешило плачевную ситуацию, сложившуюся в предшествующие два года. Оно положило конец независимой британской работе над бомбой. Подробности соглашения оставались засекреченными не менее одиннадцати лет. В истории этого соглашения наиболее поразительной кажется наивная вера, что будущее ядерного деления зависит от подписей двух человек на листе бумаги. В квебекском соглашении не упоминалось вовсе о ранних британских работах над бомбой. Но в нем отмечались большие расходы, в которые вовлекались Соединенные Штаты. В связи с этим было оговорено, что «любые послевоенные преимущества промышленного или коммерческого характера будут распределяться между Соединенными Штатами и Великобританией на условиях, изложенных президентом Соединенных Штатов премьер-министру Великобритании».
Каковы бы ни были толкования квебекского соглашения, подписание Рузвельтом и Черчиллем этого документа можно было сравнить с погребальным звоном по самостоятельной британской работе...