Генерал Лесли Р. Гровс и Дж. Роберт Оппенгеймер, два совершенно непохожих друг на друга человека, возглавили Манхэттенский проект (Источник: Министерство энергетики США)
Пока не заработала центральная лаборатория в Лос-Аламосе, основная научная работа велась в Калифорнийском университете в Беркли, где циклотроны Эрнеста Лоуренса выдавали крошечные порции урана-235 и химического элемента-94 для экспериментов, а также в Металлургической лаборатории («Мет-лаб») Чикагского университета, куда перебрались Ферми и Сцилард, чтобы добиться управляемой реакции деления ядра и создать первый в мире ядерный реактор. Сцилард задумал такое устройство много лет назад, но ему не хватало ресурсов и экспериментаторских способностей, чтобы воплотить идею в жизнь. Теперь появились и ресурсы, и одаренный экспериментатор Ферми.
Сейчас мы считаем ядерные реакторы источниками электроэнергии, но в 1942 году они производили топливо для бомбы – главным образом недавно открытый элемент-94, или плутоний. Циклотроны Лоуренса делали плутоний лишь в ничтожных количествах – атом за атомом, грамм за граммом. Этого было вполне достаточно для лабораторных экспериментов, но совершенно не хватало для производства бомбы, для которой требовались уже не граммы, а килограммы плутония.
Реактор Ферми, или «поленница», как его окрестил создатель, представлял собой, по сути, импровизированный лабораторный эксперимент, увеличенный в масштабах настолько, что занял все свободное пространство под кортами для сквоша в Чикагском университете. 2 декабря 1942 года Ферми со своей командой впервые добились управляемой цепной реакции. Они отметили это, разлив дешевый кьянти по одноразовым стаканчикам.
«Все прошло довольно скромно – не горели фитили, не мигали праздничные огни, – вспоминал позже Ферми. – Но мы поняли, что высвобождение атомной энергии в крупных масштабах – лишь вопрос времени». Физик Артур Х. Комптон, нобелевский лауреат и руководитель чикагского отделения Манхэттенского проекта, позвонил Конанту из Национального исследовательского комитета по вопросам обороны и оговоренным кодом сообщил, что «итальянский мореплаватель [Ферми] только что высадился в Новом Свете»[17].
Несмотря на то что события того дня оправдали работу, которую Сцилард начал десять лет назад, он не находил в себе сил для ликования, зная, что теперь атомные бомбы способны уничтожить мир, прежде чем атомная энергия сможет его спасти. «Я пожал Ферми руку и сказал, что, по моему мнению, этот день будет считаться черным днем в истории человечества», – вспоминал он[18].
Создание «Штучки»
После открытия огромных промышленных заводов в Оук-Ридже, штат Теннесси, и в Хэнфорде, штат Вашингтон, лаборатории по созданию бомбы в Нью-Мексико и еще нескольких объектов поменьше в Чикаго и по всей стране Манхэттенский проект приобрел свои окончательные очертания. Объекты в Оук-Ридже и Хэнфорде сосредоточились на производстве делящегося материала для бомбы, Лос-Аламос – на ее конструкции. С самого начала персоналу Лос-Аламоса в целях безопасности запретили упоминать о бомбе, так что они окрестили предмет своей работы «Штучкой».
Эта работа в итоге свелась к двум конструкциям. Первая и самая простая – пушечная, где частичкой урана-235 докритической массы выстреливали, как артиллерийским снарядом, в другую частицу урана-235 докритической массы, чтобы получить критическую массу и вызвать взрыв. Хотя перед Оппенгеймером и его командой стояли различные технические и инженерные препятствия, они не сомневались в самой пушечной теории. Если хватит урана-235, она сработает.
Вторая конструкция – имплозивная: изящная идея на бумаге, но воплотить ее в жизнь было гораздо сложнее. Расчеты и подробные исследования свойств плутония ясно показали, что он не сработает в бомбе пушечного типа и даст только радиоактивный «пшик», а не ядерный взрыв. Единственный способ вызвать деление плутония на скорости, приводящей к взрыву, – это стиснуть докритическую массу в критическую, которая будет намного меньше и плотнее. А для этого надо было окружить ее со всех сторон взрывчаткой, которая сдетонирует одновременно и создаст равномерную волну давления.
Но никто ничего подобного еще не делал и даже не знал, возможно ли это. Ученым Лос-Аламоса пришлось собирать конструкции из «быстрой» и «медленной» взрывчатки, аккуратно настраивать, чтобы точно сфокусировать силу взрыва в конкретном направлении с определенной интенсивностью – точно так же, как линза фокусирует свет. Сотни испытаний с традиционной взрывчаткой и применение металлических трубок и сфер позволили усовершенствовать теорию путем долгих проб и ошибок.
Хотя в то время в лихорадочной гонке за атомной бомбой этому не уделялось особого внимания, один из гениев в Лос-Аламосе был поглощен идеей о создании другого оружия. Теоретические дискуссии об атомной бомбе касались разных областей, в том числе была затронута идея, основанная не на делении, а на синтезе. Расчеты показали, что такая бомба – прозванная супербомбой, или просто «Супер», – будет на порядок мощнее устройства на основе деления, а то и вовсе неограниченной мощности.
Эдвард Теллер – еще один венгерский эмигрант из научной группы, в которую входили Сцилард и физик Эмилио Сегре, страстно ухватился за идею супербомбы и настаивал, что ее необходимо воплотить в жизнь. От возражений, что построить ее нельзя, не создав сначала бомбу на основе деления, он просто отмахивался. Было несколько рабочих теорий, как создать обычную ядерную бомбу, но как приступить к созданию супербомбы, не знал никто. Однако Теллер был насколько захвачен (а кто-то даже сказал бы – одержим) идей супербомбы, что добивался разрешения работать в Лос-Аламосе над ней, а не над более актуальным проектом ядерного оружия на основе деления. Оппенгеймер ему уступил, но эти препирательства стали одной из причин будущего раскола, который в дальнейшем приведет к серьезным неприятностям для обоих мужчин.
К лету-осени 1943 года лаборатория в Лос-Аламосе была полностью укомплектована и работала на полную мощность. В проекте были задействованы более 5000 человек – мужчин и женщин, военных и гражданских, и он выходил далеко за границы ядерной физики. Для исследования и производства Штучки требовались химики, металлурги, эксперты по взрывчатке, математики, сварщики, клерки, повара, водители, агенты военной полиции, метеорологи, электрики – специалисты почти во всех научных и технических областях. Сравнительно немногие в Лос-Аламосе и на других объектах Манхэттенского проекта представляли себе общую картину, и любопытство там не поощрялось.
В 1944–1945 годах, когда Оппенгеймер и Гровс продолжали активно трудиться над созданием «Штучки», самой большой проблемой – помимо множества технических вопросов, связанных с конструкцией бомбы, – стал вопрос о том, хватит ли делящегося материала, будь то уран или плутоний, для изготовления реально работающего оружия. Реакторы в Хэнфорде работали без перерыва, как и заводы по газовой диффузии и электромагнитному разделению в Оук-Ридже, однако им до сих пор удалось выработать лишь ничтожно малое количество урана-235 и плутония.
Тем временем каждый день в Европе гибли американские солдаты, на Лондон падали нацистские бомбы, а в Тихом океане давали яростный отпор японские войска. По-прежнему оставалось неясным, как далеко в создании атомной бомбы продвинулась нацистская Германия или императорская Япония – и продвинулись ли они вообще. Понятно было одно: хоть ход войны и переменился в пользу союзников, она далека от завершения и с каждым месяцем становится все более кровопролитной. Нужно было создать бомбу любой ценой – и опередить противника.
Для всех ученых-беженцев Манхэттенского проекта, таких как Сцилард, Ферми, Теллер и множество других, поражение нацистской Германии в мае 1945‐го стало невероятным облегчением, но некоторых поставило перед дилеммой. Ведь причина разработки атомной бомбы – повод для обращений Сциларда к правительствам Великобритании и США, мотивация Теллера, Ферми и многих других посвятить все силы атомному оружию – теперь пропала. Разведывательный отряд Гровса, который следовал за наступавшими союзными войсками через Европу в Германию, чтобы оценить прогресс атомного проекта нацистов, не обнаружил ничего, кроме разрозненных экспериментов, которые ни к чему не привели. Вопреки худшим страхам беженцев-физиков и союзных правительств, Гитлер и другие нацистские лидеры не разглядели потенциала атомной бомбы и не предоставили официальной поддержки, необходимой для ее разработки[19].
Так зачем же, спрашивали Сцилард и целый ряд других ученых, в основном из «Мет-лаба», продолжать тратить ресурсы на этот проект? Если он больше не нужен для победы над нацистами, не лучше ли его заморозить и направить усилия на то, чтобы бомбу не получили другие страны? Почему бы не сосредоточиться на ядерной энергии для мирных, а не разрушительных целей?
Такие настроения были весьма благородны и совершенно понятны, но они ничего не могли изменить. К этому времени Манхэттенский проект набрал обороты, разогнавшись за годы тотальной войны. Когда Рузвельт – тот, кто привел его в движение, – умер незадолго до капитуляции Германии и ему на смену пришел Гарри С. Трумэн, темпы только выросли. Трумэн ничего не знал о Манхэттенском проекте, но, получив информацию, не видел причин ему препятствовать, особенно учитывая мрачные перспективы вторжения в Японию.
Окончание войны в Европе едва ли повлияло на график работы Лос-Аламоса и других объектов. Полным ходом шла подготовка к испытанию имплозивной бомбы, для которой скоро должно было набраться достаточно плутония. Когда «пушечную» конструкцию довели до совершенства, усилия сосредоточились на имплозии. Однако оставалось достаточно неопределенностей, поэтому Гровс и Оппенгеймер решили, что конструкцию сначала нужно испытать, а потом уже использовать в качестве оружия – только уже против Японии, а не Германии.