В начале XX века европейские физики вплотную приблизились к разгадке тайн атомного ядра. Овладение внутриатомной энергией сулило блестящие перспективы для промышленности. Однако почти сразу заговорили и о том, что она может быть использована в качестве оружия массового поражения. Вскоре была открыта цепная реакция деления ядер. Исторически совпало так, что к тому моменту к власти в Европе начали приходить диктаторские режимы, а над миром нависла угроза новой глобальной войны.
В 1930-е годы дальше остальных в изучении свойств атомного ядра продвинулись немецкие, французские и итальянские физики. Они уже всерьез обсуждали вопросы строительства «урановой машины», в которой энергия цепной реакции могла быть использована для производства электричества. С приходом к власти в Германии Гитлера многие из выдающихся ученых, имеющих еврейские корни, были вынуждены покинуть стены университетов, а позднее и Европу, перебравшись в США.
Письмо Эйнштейна
Среди эмигрантов оказался молодой амбициозный физик Лео Силард (во многих источниках его ошибочно именуют «Лео Сцилард»). Он одним из первых понял, как можно осуществить цепную реакцию, и первым же задумался о том, какую опасность несет ее практическое применение. В середине 1930-х годов Силард обращался к более именитым коллегам с предложением воздержаться от публикации открытий, связанных с распадом ядра, но не встретил понимания: шла борьба за приоритеты, и каждый спешил сообщить миру о своем достижении, невзирая на последствия.
Беспокойство Силарда переросло в настоящий ужас, когда Германия присоединила Австрию, а немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман провели наглядный эксперимент по расщеплению ядра атома. Если Гитлер получит «урановую машину», то сможет создать и бомбу! Силард обратился к итальянскому физику Энрико Ферми, и тот наконец-то поддержал коллегу. В марте 1939 года Ферми добился встречи с группой технических экспертов и ученых, работающих на ВМФ США, но не сумел заинтересовать их данной проблемой.
Тогда ученые решили заручиться поддержкой супер-авторитета — автора теории относительности Альберта Эйнштейна, который в то время жил в доме на Лонг-Айленде. 12 июля он принял делегацию и согласился, что ситуация чрезвычайная и необходимо проинформировать о ней президента Франклина Рузвельта. Физики подготовили два варианта письма. 2 августа Эйнштейн подписал один из них. Через несколько дней Силард передал письмо финансисту Александру Саксу, а тот добился того, чтобы в октябре с текстом ознакомился президент. В письме сообщалось, что современный уровень техники позволяет создать атомный заряд большой разрушительной силы, соответствующие работы уже ведутся в Германии, поэтому американскому правительству необходимо срочно заняться координацией усилий физиков и спецслужб, чтобы опередить нацистов. Президент внял призыву и поручил своему окружению проработать вопрос.
Реактор Ферми
Военные эксперты отнеслись к затее эмигрантов скептически, но заинтересовались идеей создания «урановой машины», которую можно было бы установить на подводной лодке. Дело все равно шло очень медленно, и 7 марта 1940 года Альберту Эйнштейну пришлось написать еще одно письмо, в котором он указывал на активизацию работ по урану в Германии. Чиновники наконец-то зашевелились, был сформирован Национальный комитет по оборонным исследованиям (НКОИ), который немедленно засекретил ядерную тему.
Тут возникла юридическая коллизия: почти все именитые физики, занимавшиеся «урановой машиной», оказались иностранными гражданами, поэтому их благонадежность требовала проверки, за которую сначала взялась военная контрразведка, а затем и ФБР. Целый год был потерян без толку, и это в то самое время, когда был открыт плутоний и теоретически доказана возможность его использования в качестве более надежной и дешевой, чем уран, «начинки» для бомбы.
В итоге американская атомная программа, получившая кодовое обозначение S-1, по-настоящему стартовала только в январе 1942 года. Способствовали этому два обстоятельства: во-первых, достижения английских физиков, которые были готовы поделиться своими расчетами и результатами экспериментов с коллегами за океаном; во-вторых, вступление США в войну.
Местом для размещения экспериментального реактора, который теперь строили с прицелом на получение плутония, выбрали Чикаго. Из соображений секретности проект назвали «Метлаб» («Металлургическая лаборатория»). Вскоре стало ясно, что требуется четкое военное руководство, и программу S-1 возглавил деятельный бригадный генерал Лесли Гровс, сразу поставивший работу на широкую ногу. Реактор начали собирать 16 ноября 1942 года под западными трибунами стадиона «Стагг Филд» Чикагского университета. Руководил сборкой Энрико Ферми.
Для реактора понадобилось около 46 тонн оксида урана и около 385 тонн графита. Порошкообразный оксид урана прессовался в брикеты на гидравлическом прессе. Графитовые блоки выпиливали с помощью обычных деревообрабатывающих станков. По воспоминаниям самих участников, из-за большого количества образующейся черной пыли они походили на шахтеров после смены. Запустить реактор удалось только 2 декабря. Это событие имело поистине историческое значение: физики доказали, что цепная реакция возможна на практике. Несмотря на все проволочки, американцам удалось опередить немецких коллег, которые в попытках создать «урановую машину» на «тяжелой воде» вместо графита зашли в тупик.
«Манхэттенский проект»
Те части инженерного корпуса армии США, которые занимались непосредственным строительством объектов в интересах программы S-1, называли в документах «Манхэттенским инженерным округом» (штаб- квартира располагалась на Бродвее, неподалеку от Сити-Холла). Теперь, когда во главе S-1 встали военные, название распространилось и на всю программу. Так зародился знаменитый «Манхэттенский проект».
Осенью 1942 года Лесли Гровс, совершив инспекционную поездку по лабораториям и заводам, включенным в S-1, был разочарован увиденным. Ресурсы оказались сильно распылены, финансы расходовались произвольно, никто из ученых не мог точно ответить на вопрос, какое из многочисленных направлений исследований приведет к быстрым результатам. В поисках определенности Гровс познакомился с молодым физиком-теоретиком Робертом Оппенгеймером, который занимался вопросами конструкции бомбы на кафедре Калифорнийского университета в Беркли. Несмотря на явное несходство характеров и «левацкие» взгляды Оппенгеймера, который некогда посещал собрания коммунистов, генералу он сразу пришелся по душе. Впечатлило Гровса и умение физика доходчивым языком объяснять самые сложные научные проблемы. На вопрос генерала, как ускорить работы, Оппенгеймер ответил, что самый простой путь — собрать всех специалистов в одном большом исследовательском центре и поставить перед ними конкретные задачи. Их намерения совпали, и тогда Гровс предложил Оппенгеймеру возглавить будущий центр.
Место нашли на плато у гор Хемес, что в Нью-Мексико. Там находилась частная школа для мальчиков «Лос-Аламосское ранчо», близкая к банкротству. Поэтому переговоры о покупке завершились быстро. Вместе с территорией военные получили здания, водопровод и готовую систему электроснабжения. Единственной проблемой была грунтовая дорога, которую периодически размывало. Но Гровсу как раз понравилось, что до плато непросто добраться.
Пушка или бомба?
В течение первых нескольких месяцев строительство шло в полном беспорядке. Если не считать умения договариваться с военными, у Оппенгеймера не получалось сделать из лаборатории работоспособную структуру. Физик пришел в ярость. Но после вспышки гнева приступил к спокойному анализу. К марту 1943 года он составил организационную схему нового комплекса, продумал, сколько сотрудников понадобится в Лос-Аламосе (оказалось, что от 100 до 1500!), и взял, наконец, на себя административный контроль.
Поначалу физики думали, что сконструировать атомную бомбу просто: берутся два куска высокообогащенного урана или плутония докритической массы, затем соединяются так, чтобы вместе они составили массу, превосходящую критическую, после чего происходит взрыв. Однако сразу возникал вопрос: как реализовать соединение двух масс? Было предложено использовать пушку. Выяснилось, что самое подходящее для этих целей орудие весит 5 тонн и имеет длину ствола 6,4 метра, что, конечно, было неприемлемо.
Тогда Сет Неддермейер, молодой физик из Национального бюро стандартов США, предложил иной способ: собрать массу активного вещества в сверхкритическую за счет имплозии. Его идея заключалась в том, чтобы сконструировать полую сферу из отдельных элементов активного вещества, а затем «схлопнуть» их к центру сферы силой обычной взрывчатки. Хотя вариант с имплозией раскритиковали, Роберт Оппенгеймер поручил провести соответствующие исследования.
Разумеется, «Манхэттенский проект» не сводился к физикам Лос-Аламоса. В разных районах США разворачивалось мощное производство. В городе Ок-Ридж (штат Теннесси) возводились два огромных комплекса по выделению изотопов урана электромагнитным и газодиффузным способами. В городе Хэнфорд (штат Вашингтон) был построен ураново-графитовый реактор для получения плутония по схеме Энрико Ферми. Всего в работах над этими объектами было задействовано свыше 70 тысяч человек.
Смертоносная «Троица»
В конечном итоге были спроектированы две модели атомной бомбы. В модели «Худыш» использовался «пушечный» метод получения сверхкритической массы. В модели «Толстяк» — «имплозивный» (кстати, свои названия бомбы получили по прозвищам персонажей детективов Дэшилла Хэммета). Испытания по сбросу макетов бомб начались 8 августе 1943 года. К концу года физикам удалось оптимизировать структуру атомного заряда для «пушечного» метода, за счет чего сократился и размер бомбы: «Худыш» превратился в «Малыша».
Из-за разных технических проблем предпочтение было отдано имплозивному «Толстяку». Но физики продолжали сомневаться, сработает ли метод, поэтому было решено провести полноценное испытание. Место для первого атомного взрыва выбрали на краю полигона Аламогордо в пустыне в Нью-Мексико. Его использовала военная авиация для учебных бомбометаний. Начитанный Роберт Оппенгеймер вспомнил «Священные сонеты» Джона Донна и предложил назвать полигон «Тринити» («Троица»).
Таким же кодовым словом пользовались и для обозначения самого испытания. Сложно сказать, что он имел в виду, так как стихи знаменитого средневекового английского проповедника, разумеется, ничего не говорят о взрывах, а наоборот, призывают к смирению и миру.
В эпицентре будущего взрыва была построена 110-метровая башня для бомбы. Командный центр с железобетонными стенами расположился девятью километрами южнее. Военные построили также несколько наблюдательных бункеров, полевую лабораторию и базовый лагерь.
14 июля 1945 года физики провели «холостые» испытания «Толстяка» без заряда плутония. И они закончились… полным провалом! Роберт Оппенгеймер был близок к нервному срыву: годы работы пошли насмарку. Однако «имплозивная» группа настаивала, что на реальной бомбе все получится.
Новый мир
В ночь с 15 на 16 июля в командном центре собрались почти все руководители «Манхэттенского проекта». В 5:29 утра заряд, установленный на башне, взорвался, осветив пустыню ярчайшей мертвенной вспышкой. Мощность взрыва составила 20 тысяч тонн в тротиловом эквиваленте. Хотя физики почувствовали облегчение, они не обрадовались успеху, понимая, какого джинна выпустили из бутылки.
В то же самое время на остров Тиниан в Тихом океане были отправлены компоненты урановой бомбы «Малыш». Там она была собрана и 6 августа 1945 года сброшена на японский город Хиросима. Через три дня, 9 августа, плутониевый «Толстяк» уничтожил Нагасаки. Специалисты начали готовить следующую бомбу, которую планировалось сбросить на Кокуру, но тут Япония капитулировала.
Демонстрация мощи атомного оружия произвела впечатление на весь мир и, прежде всего, на советских вождей. Иосиф Сталин понимал, что бывшие союзники по антигитлеровской коалиции получили стратегическое превосходство, и распорядился ускорить работы над собственным «урановым проектом», который развивался с осени 1942 года. Первая советская плутониевая бомба РДС-1, изготовленная по имплозивной схеме, была взорвана 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Мир вступил в эпоху, когда угроза тотального уничтожения стала частью политики ведущих держав. К счастью, она остается всего лишь угрозой. По крайней мере, пока.
Антон Первушин
