Найти в Дзене
Историк-технарь

Как и когда американские физики захватили первенство в "ядерной гонке"

Оглавление

Продолжая цикл статей, посвященных немецкому урановому проекту, мы подходим, наверное, к самому судьбоносному году для этой программы – 1942. Именно в нем произошли события, во многом благодаря которым фюрер не получил в свои руки атомную бомбу. Обо всем подробнее – ниже.

Изменившиеся обстоятельства

«Интересы всей немецкой экономики следует подчинить нуждам военной промышленности», – заявил Адольф Гитлер в конце 1941 года, когда немецкие войска были разбиты под Москвой, блицкриг превратился в утомительную, затяжную войну, а министр вооружений Фриц Тодт тревожно сообщил фюреру, что военная промышленность перенапряжена. Пришло время «затягивать пояса».

Изменилось отношение и к «урановому проекту». Его считают перспективным, но не первостепенным. Руководство «урановым проектом» препоручают Научно‑исследовательскому совету, который подчинялся министерству образования во главе с Бернгардом Рустом – человеком, слабо разбиравшемся в ядерной физике. То есть формально вообще не относящемуся к военному ведомству. Академические ученые, впрочем, обрадовались подобным оргвыводам. Отныне с них стиралось клеймо «пособников вермахта», творящих убийственное оружие.

Как мы помним, теперь судьба проекта зависела от мощностей небольшой норвежской фабрики. Альтернативы не было. К началу 1942 года немецкие физики окончательно уверились, что лишь тяжелая вода может служить замедлителем нейтронов в ядерном реакторе.

Адольф Гитлер и Альберт Шпеер, рейхсминистр вооружений. Ни то, ни другой не уделяли большого внимания разработкам ядерной бомбы. Из открытых источников
Адольф Гитлер и Альберт Шпеер, рейхсминистр вооружений. Ни то, ни другой не уделяли большого внимания разработкам ядерной бомбы. Из открытых источников

Также в Германии продолжаются работы по обогащению урана‑235. В начале января 1942 года доктор Багге получил первые части своего «изотопного шлюза», с помощью которого планировалось получать U235. 13 февраля он опробует испаритель, заполнив его ураном.

Сразу три группы ученых пытались изолировать уран‑235 электромагнитным способом. В октябре 1940 года, выступая на конференции в Лейпциге, В. Валхер убеждал собравшихся, что с помощью масс‑спектроскопа можно разделять крохотные количества изотопов. Теперь он научился сортировать изотопы серебра и верил, что может разделить изотопы урана. Подобные опыты проводил в Далеме и Х. Эвальд, один из помощников Отто Гана. Однако всем, наблюдавшим за этими опытами со стороны, был очевиден их недостаток: эти старательные ученые изолировали действительно «крохотные» количества изотопов. Счет велся буквально на ионы.

Совещание, решившее судьбу урановой бомбы

Четвертого июня 1942 года Гейзенберг приехал на секретное совещание в Берлин. Два месяца назад Геринг распорядился приостановить все научные работы, которые не имеют прямого военного назначения. «Все для рейха, все для победы», прочее пока не имело права на существование. Теперь физиков‑ядерщиков ждал «верховный судия» министр вооружений Шпеер. Он волен был вычеркивать намеченные ими эксперименты или миловать их. В руках усталого, перегруженного работой министра пребывала судьба всего «уранового проекта».

Вот к трибуне направился Гейзенберг, овладевавший умами слушателей так же легко, как и тайнами атома. Напомним, что к середине 1942 года характер войны решительно изменился. Любек, Росток и Кельн уже лежали в руинах после массированных налетов британской авиации. Тысячи бомб, сброшенных на немецкие твердыни, требовали возмездия. К мести взывали стены порушенных городов. И потому Гейзенберг, обороняя свои планы, сразу же заговорил о военной выгоде от «расщепления атома». Он пояснил собравшимся генералам устройство «атомной бомбы».

Это было неожиданностью для его коллег, все полагали, что его интересует лишь ядерный реактор. Доктор Телшов, секретарь Общества имени императора Вильгельма, вспоминал, что слово «бомба», слетевшее с уст Гейзенберга, изумило не только его, но и, судя по их лицам, большинство присутствовавших. Упомянул ученый, что с точки зрения теории, есть два вещества, которые можно использовать как взрывчатку, продолжал сокрушать скептиков Гейзенберг: уран‑235 и 94‑й элемент (плутоний).

Фельдмаршал Мильх, заместитель главы люфтваффе Гериннга. На роль "чудо-оружия" он выбрал ФАУ. Из открытых источников
Фельдмаршал Мильх, заместитель главы люфтваффе Гериннга. На роль "чудо-оружия" он выбрал ФАУ. Из открытых источников

Едва Гейзенберг умолк, как генерал‑фельдмаршал Мильх спросил его, каких размеров окажется бомба, способная уничтожить целый город. «Заряд будет величиной с ананас», – ответил физик и деловито очертил убийственные формы руками. Военные оторопели. Своим следующим замечанием он поверг их в ужас. Он сказал, что американцы, по всей видимости, изготовят подобную бомбу уже через два года, мы же не способны этого сделать из‑за тяжелых экономических обстоятельств. Такую бомбу нельзя изготовить в течение нескольких месяцев. На это уйдет слишком много времени. («Я счастлив, – писал Гейзенберг шесть лет спустя, – что парализовал нашу решимость: да и тогдашние приказы фюрера мешали по‑настоящему сосредоточить все усилия на создании атомной бомбы».)

Затем Гейзенберг стал говорить об урановом реакторе, о том, как важен он и для наших военных планов, и для будущего, послевоенного развития Германии.

Шпеер, вдоволь наслушавшись великого физика, не стал возражать ему и признал, что даже сейчас, в дни войны, надо строить первый в Германии урановый реактор. Решено было разместить его в Далеме, на территории Института физики. Так, сравнительно «мирная» часть уранового проекта была спасена, хотя правительство и не гарантировало ученым полную и единодушную поддержку. Однако военные покинули совещание в целом разочарованными. Крохотная бомба, «величиной с ананас», оказалась недоступной, «хоть его око и видело ее». Через две недели фельдмаршалом Мильхом был подписал приказ о массовом производстве простого и надежного ракетного снаряда «Фау‑1» и в качестве «чудо-оружия» рассматривались теперь ракеты. Пожалуй, это еще одна немецкая ошибка, за которую весь мир должен быть только благодарен.

Ракета ФАУ2 на стартовой позиции. Взлететь с урановой бомбой, ей, к счастью, не довелось. Из открытых источников
Ракета ФАУ2 на стартовой позиции. Взлететь с урановой бомбой, ей, к счастью, не довелось. Из открытых источников

Двадцать третьего июня 1942 года Шпеер докладывал фюреру о проделанной работе. Под пятнадцатым пунктом в его отчете значился «урановый проект». Краткая запись, оставленная Шпеером, свидетельствует: «Фюреру вкратце доложено о совещании по поводу расщепления атома и об оказываемой нами поддержке». Эта строка – единственный факт, доказывающий, что Гитлер хоть что‑то знал об «урановом проекте». Получается, интереса и со стороны Гитлера не было выказано.

Совещание, состоявшееся 4 июня, могло стать судьбоносным для немецкой ядерной физики. Нацистская Германия могла сосредоточить все силы на создании атомной бомбы, если бы военные поверили в ее реальность. Этого не произошло. Проект не был прикрыт, но и не получил полную поддержку. «Второстепенное научное баловство, что‑то обещающее, но ничего не гарантирующее», – так, наверное, подумали о нем немецкие военные. Когда через некоторое время Гейзенберг случайно узнал, сколько средств вкладывается в создание снарядов «Фау‑1» и «Фау‑2», его охватила злость: если бы так заботились об урановых исследованиях! А американцы – сосредотачивали.

17 июня 1942 года, в США доктор Ваннавер Буш докладывает Рузвельту, что при благоприятных обстоятельствах США успеют изготовить атомное оружие еще до конца войны и смогут повлиять тем самым на ее ход. Месяц спустя правительство Соединенных Штатов принимает решение построить установку для разделения изотопов урана электромагнитным способом.

Взрыв первого прототипа реактора

Двадцать третьего июня, в тот день, когда фюрер вскользь выслушивал «итоги расщепления атома», в лейпцигской лаборатории внезапно все вышло из‑под контроля. Шаровидный реактор вот уже двадцать дней покоился в чане с водой. Вдруг вода возмутилась, заклокотала. Из глубины побежали пузыри. Происходило что‑то странное. Депель взял пробу пузырей: водород. Значит, где‑то возникла течь и уран реагирует с водой.

Через некоторое время пузыри исчезли, все успокоилось. Тем не менее Депель решил извлечь реактор из чана, чтобы посмотреть, сколько воды проникло внутрь. В 15 часов 15 минут тот же несчастливый лаборант, уже пострадавший от пожара, ослабил колпачок штуцера. Послышался какой‑то шум. Воздух с силой втягивался внутрь, словно там, в центре шара, образовался вакуум. Через три секунды воздушная струя внезапно хлынула вверх. Из трещины длиной 15 сантиметров вырвался раскаленный газ. Тут и там мелькали искры, вылетали горящие крупицы урана. Вслед за тем взметнулось и пламя. Высота его достигала двадцати сантиметров. Вокруг него плавился алюминий. Пожар усиливался.

Депель, прибежавший на помощь, стал тушить пламя водой, но огонь не убывал. Лишь с трудом его удалось сбить, зато из трещины теперь непрерывно валил чад, и ее отверстие становилось все шире. Предчувствуя катастрофу, Депель велел немедленно выкачивать тяжелую воду, чтобы спасти хоть какую‑то важную часть реактора. Саму же «урановую машину» вновь «упрятали» в чан с водой, дабы остудить ее.

Температура реактора росла. В 18. 00 – опасный для жизни опыт длился уже три часа – Гейзенберг завершил семинар и вернулся к Депелю. Реактор все накалялся. Его творцы напряженно вглядывались в воду, как вдруг реактор затрясся. Не делая более теоретических выводов, оба ученых обратились к практике и опрометью выскочили из помещения. Через секунды грохнул взрыв. Струи пылающего урана разлетались повсюду, здание охватил огонь. «После этого мы вызвали пожарных», – заключили свой доклад два набедокуривших мыслителя.

Схема реатора, взорвавшегося в лаборатории в 1942м году.1 - тяжелая вода, 2 - порошковый уран. В центре источник нейтронов. Из открытых источников
Схема реатора, взорвавшегося в лаборатории в 1942м году.1 - тяжелая вода, 2 - порошковый уран. В центре источник нейтронов. Из открытых источников

Оба они спаслись в тот день чудом. Большая часть их лаборатории была разрушена, все запасы урана и почти все запасы тяжелой воды погибли «в горниле эксперимента». Столь же серьезно пострадало самолюбие Гейзенберга. Его так и перекосило, когда начальник пожарной охраны, прибыв в лабораторию и не церемонясь в выборе саксонских выражений, поздравил ошарашенного метра со столь осязаемыми доказательствами «расщепления атома».

Правда, пожарник, костеря Гейзенберга и иже с ним, был все‑таки не прав, подозревая в несчастье «цепную ядерную реакцию». Вода проникла сквозь оболочку шара и вступила в реакцию с порошковым ураном. Образовался водород – газ, легко взрывающийся. Так что нельзя сказать, что это был первый на планете взрыв атомного ректора из-за расщепления атома.

Тем временем в Далеме затевали свой грандиозный эксперимент. На него готовились потратить 1,5 тонны тяжелой воды и 3 тонны урановых пластин. Пока же тянулись долгие обсуждения, уточнения и т. д. Теперь стоял вопрос - Как избежать коррозии урана, его разъедания водой, чтобы предотвратить подобные взрывы? Использовать вместо тяжелой воды тяжелый парафин – парафин, в котором атомы водорода заменены дейтерием? Но при расщеплении урана возникают альфа‑частицы, и каждая из них разрушала бы до ста тысяч молекул парафина. Похоже, что никто из немцев не догадался, что пластины можно было поместить внутри металлических «оболочек», стойких к коррозии и мало поглощающих нейтроны.

Американцы же пошли именно по этому пути. И 2 декабря 1942 года в Чикаго был пущен первый в мире ядерный реактор, содержавший 5,6 тонн урана, 36,6 тонн оксида урана и 350 тонн чистейшего графита (замедлитель).И вот итог: если в 1940–1941 годах немецкие ядерщики заметно опережали своих американских соперников‑коллег, то в 1942 году это преимущество исчезло. Заканчивался год триумфом физиков США, они вырвались вперед в «урановой гонке».

Может быть интересно