Когда прозвучал сигнал начала атомной гонки

В 1934 году немецкий ученый Ида Ноддак-Такке высказала предположение, что при бомбардировке нейтронами ядра урана могут разделяться на несколько больших осколков, представляющих собой изотопы уже известных элементов. Тогда ее научная работа осталась незамеченной не только зарубежными, но и германскими физиками.

17 декабря 1938 года сотрудники Института химии кайзера Вильгельма в Берлине Фриц Штрассман и Отто Ган провели знаменитый опыт, на основании которого Отто Ган заключил, что ядро урана в результате бомбардировки медленными нейтронами «лопается», распадаясь на более лёгкие элементы. Так было открыто расщепление ядра. Результаты опытов ученых, опубликованных в январе 1939 года, послужили неопровержимым доказательством распада урана на более лёгкие элементы. Расчёт задействованных в этой ядерной реакции энергий подтвердил результаты, полученные экспериментальным путём.

Сделав это открытие, Отто Ган немедленно проинформировал свою бывшую коллегу Лизу Мейтнер, которая вместе со своим племянником Отто Фришем в феврале 1939 года опубликовала теоретическое физическое обоснование в английском журнале «Nature». В этой публикации Отто Фриш ввёл в дальнейшем интернационально признанный термин: расщепление ядра.

Позже Лиза Мейнер напишет:

«Открытие расщепления ядра Отто Ганом и Фрицем Штрассманом стало началом новой эпохи в истории человечества. Научное достижение, лежавшее в основе этого открытия, потому кажется мне столь необыкновенным, что оно было достигнуто чисто химическим путём, без всяческой теоретической наводки».

В одном из телевизионных интервью она дополнительно сообщила:

«Это удалось с помощью необычайно хорошей, просто фантастически хорошей химической работы Гана и Штрассмана, на которую в те времена больше никто не был способен. Позже американцы научились. Но тогда Ган и Штрассман были действительно единственными, потому что они были столь хорошими химиками. Они действительно с помощью химии открыли и доказали физический процесс».

А Отто Штрассман ответил, уточняя:

«Профессор Мейтнер сказала, что наш успех – результат химии. Тут я должен немного поправить. Ведь химия всего лишь сделала возможным разделение и добычу отдельных веществ, но не их точное опознание. Чтобы это сделать, необходим был метод профессора Гана. Так что это его заслуга».

Поясним, что деление ядер служит источником энергии в ядерных реакторах и ядерном оружии. Поэтому считается, что именно после этого открытия двух германских физиков началась «атомная гонка». Посмотрим, когда и как в нее вступили СССР, США, Германия и Великобритания.

В апреле 1939 года известный французский физик Фредерик Жолио-Кюри подтвердил на ряде опытов возможность ядерной реакции. Также он доказал, что при расщеплении атомов урана посредством цепной реакции выделяется колоссальное количество энергии.

Берлин начинает и…

В апреле 1939 года на одном из физических коллоквиумов в Геттингенском университете (Германия) было сообщено о последних открытиях в ядерной физике и теоретической возможности атомного реактора («урановой топки» – как тогда его называли в Германии). Руководство университета проинформировало об этом Имперское министерство науки, воспитания и народного образования. Последние срочно сформировали группу ученых во главе с президентом Рейхбюро стандартов профессором Абрахамом Эзау. Так образовался первый центр, который должен был заниматься вопросами создания «урановой топки». Отметим, что в данном случае речь шла не о работах в сфере военного атома, а о попытке Германии использовать ядерную реакцию в качестве источника энергии. Работы этого центра финансировало Имперское министерство науки, воспитания и народного образования. И занималось оно, соответственно, мирным, а не военным использованием ядерной энергии.

Повышенный интерес к исследованиям в области ядерной физики проявлял руководитель исследовательского отдела Управления армейского вооружения профессор Э. Шуман и один из его подчиненных К. Дибнер. Задачей последнего была проверка реальности использования в военных целях радиоактивных излучений, с помощью которых предполагали инициировать взрывы боеприпасов на большом расстоянии. Это были так называемые «лучи смерти», но техническое осуществление идеи оказалось невозможным. Дибнер следил за всеми новинками технической литературы, отыскивая в ней все то, что можно было бы использовать для совершенствования армейского вооружения или создания его новых видов. А т. к. он окончил университет в Галле, где во время учебы занимался вопросами экспериментальной ядерной физики под руководством профессора Гофмана, поэтому его интерес к вопросам ядерной физики понятен. С другой стороны, Дибнер – армейский специалист по взрывчатым веществам – был физиком-экспериментатором и еще с 1934 года трудился на нужды Управления по вооружению Сухопутных войск. В частности, он известен разработками кумулятивных боеголовок ракет и сотрудничеством с Вернером фон Брауном. С 1939 года ученый привлекается к работе в Экспериментальном ведомстве Сухопутных войск в Куммерсдорфе под Берлином, где возглавил отдел атомной физики.

В апреле 1939 года двое ученых из Университета в Гамбурге – профессор Пауль Гартек и его ассистент Вильгельм Грот направили командованию вермахта письмо.

Первые строчки этого документа звучали так:

«Мы взяли на себя инициативу с целью обратить Ваше внимание на самые последние события в мире ядерной физики; по нашему мнению, они, по всей вероятности, открывают возможности для изготовления взрывчатого вещества, которое по своей разрушительной силе на много порядков величины превзойдет взрывчатые вещества обычных типов».

Далее следовал краткий анализ того, что уже достигнуто в этой сфере. Затем авторы письма отметили, что в самой Германии ядерной физике уделяется ничтожное внимание, она просто игнорируется, а вот в Америке и Англии ученые имеют возможность проводить в этой области широкое исследование. Далее они написали:

«Та страна, которая первой сумеет практически овладеть достижениями ядерной физики, приобретает абсолютное превосходство над другими».

Принято считать, что именно это письмо послужило стартом для немецкого атомного проекта.

В июне 1939 года сотрудник Химического института Общества кайзера Вильгельма З. Флюгге опубликовал в журнале «Натурвиссеншафтен» популярную статью «Возможно ли техническое использование энергии атомного ядра?», где говорит об огромной мощи и взрывном характере ядерных реакций. Например, один кубометр окиси урана массой 4 т достаточно для того, чтобы поднять в воздух за сотую долю секунды на высоту 27 км примерно один кубометр воды.

26 сентября 1939 года в Берлине, в Управлении армейских вооружений прошло совещание группы германских физиков. В этом мероприятии участвовали: Пауль Гартек, Ганс Гейгер, Вальтер Боте, Курт Дибнер, а также ректор Физического института Общества им. кайзера Вильгельма Вернер Гайзенберг и Карл Вайцзеккер. На этом мероприятии обсуждалась возможность создания атомной бомбы. Подводя итоги совещания, Гейгер выразил общую точку зрения присутствующих.

Он заявил:

«Господа! Если существует хотя бы незначительный шанс решения поставленной задачи, мы должны использовать его при всех обстоятельствах».

На основе этой фразы можно предположить, что участники совещания еще сами не верили в реальную возможность создать атомную бомбу в течение нескольких лет.

Также было принято решение засекретить все работы, имеющие прямое или косвенное отношение к урановой проблеме.

Осуществление программы было возложено на Физический институт Общества кайзера Вильгельма (Берлин); Институт физической химии Гамбургского университета; Физический институт Высшей технической школы (Берлин); Физический институт Института медицинских исследований; Физико-химический институт Лейпцигского университета и на другие научные учреждения. Вскоре число институтов, занятых исследованиями в рамках Уранового проекта, достигло 22. Управление армейского вооружения подчиняет себе Физический институт, изымая его из ведения Общества кайзера Вильгельма.

В октябре 1939 года был сформирован «Урановый союз» – неформальное объединение примерно ста ученых различных институтов и университетов, – призванное решать урановую проблему. Руководил проектом один из выдающихся физиков Вальтер Герлах, а Вернер Гейзенберг, молодой блестящий немецкий физик и нобелевский лауреат, стал его главным теоретиком. Вся последующая деятельность германских физиков-атомщиков отныне должна была вестись по планам так называемого уранового проекта. По послевоенному свидетельству Вернера Вайцзеккера, «Урановый союз» сосредоточил свою деятельность исключительно на строительстве реакторов для выработки энергии. О создании атомной бомбы не помышляли и никогда не приступали к ее изготовлению.

К началу Второй мировой войны Германия располагала почти всеми необходимыми ресурсами: опытными командами физиков (достаточно сказать, что по оценкам британской разведки немцы на два года опережали англичан в области ядерной физики); стабильным и почти неограниченным финансированием; развитой промышленностью, которая могла производить необходимое оборудование; металлическим ураном (его требовалось до 10 т) – в 1938 году в результате захвата Чехословакии Германия стала владельцем урановых рудников Яхимовского месторождения и в 1940 году получила 1200 т окиси урана при захвате Бельгии.

Оставалась, однако, весьма существенная проблема: где взять около пяти тонн «тяжелой воды», используемой в качестве замедлителя цепной реакции? Ее тоже решили, когда вермахт в апреле 1940 года оккупировал Норвегию и захватил единственный в мире завод по производству «тяжелой воды». Он действовал в поселке Веморк близ города Рьюкан (в срединной части южной Норвегии, примерно в 180 км к западу от Осло), на базе мощной гидроэлектростанции, принадлежавшей норвежской фирме «Норск-гидро». В основе добычи тяжелой воды лежит разложение пресной воды электрическим током на водород и кислород. Тяжелая вода, представляющая собой окись дейтерия (D₂O), не поддается разложению и остается в жидком виде. Она тяжелее обычной воды, не имеет цвета и запаха, безвредна для здоровья. Для получения одного литра тяжелой воды требуется подвергнуть электролизу 6700 л обычной воды.

Сразу же после оккупации страны этот объект был занят немецким персоналом и охраной, численность которой превышала 500 человек. Начались работы по увеличению производственной мощности завода. В результате всех проделанных мер годовое производство «тяжелой воды» к 1942 году выросло в десять раз – с 500 кг до 5 т.

Немцы запустили свой первый экспериментальный реактор в 1940 году. Для запуска «промышленного» реактора, где можно накапливать новый элемент – плутоний-239 (сейчас его называют оружейным плутонием), и требовалась «тяжелая вода», которую начали поставлять из Норвегии.

В 1942 году были подведены итоги работы по проекту «Уран». На совещание у фюрера Вернер Гейзенберг доложил о проделанной работе. В конце своего доклада он произнес самое важное: для создания реактора с непрерывной цепной реакцией, позволяющего нарабатывать уран-239, необходимо 10 т металлического урана и 5 т тяжелой воды. В этом случае атомная бомба могла стать реальностью в срок от двух до пяти лет.

Возможно, что он назвал реальные сроки, но при этом не учел ряд факторов, которые сделали невозможным создание ядерной бомбы в Третьем рейхе. Основные из них: острый дефицит названных выше компонентов (частично спровоцированный диверсиями и авианалетами противника (Англии) на объекты проекта «Уран»); наличие трех научных команд, которые постоянно конфликтовали между собой, и минимальное количество результатов в сфере теоретической и практической деятельности немецких ученых, говоря другими словами, они не могли похвастаться особыми научными достижениями. Последний фактор был частичным следствием первых двух – дефицит «тяжелой воды» и урана привел к отказу от множества экспериментов, а без них невозможно проверить правильность теоретических расчетов.

Подробнее о перечисленных выше и других факторах, которые спровоцировали резкое замедление процесса создания германского ядерного оружия, мы подробно расскажем ниже.