Хтось придумав бомби. Ядерна зброя Росії: пристрій, принцип дії, перші випробування

«Я не найпростіша людина, — зауважив одного разу американський фізик Ісідор Айзек Рабі. — Але в порівнянні з Оппенгеймером я вельми простий». Роберт Оппенгеймер був однією з центральних постатей ХХ століття, сама «складність» якого увібрала в себе політичні та етичні протиріччя країни.

Під час Другої світової війни блискучий фізик Ажуліус Роберт Оппенгеймер очолював розробки американських ядерників зі створення першої історії людства атомної бомби. Вчений вів відокремлений та замкнутий спосіб життя, і це породило підозри у зраді.

Атомна зброя — результат попереднього розвитку науки і техніки. Відкриття, які безпосередньо пов'язані з його виникненням, було зроблено наприкінці ХІХ ст. Велику роль у розкритті таємниці атома відіграли дослідження А. Беккереля, П'єра Кюрі та Марії Склодовської-Кюрі, Е. Резерфорда та ін.

На початку 1939 року французький фізик Жоліо-Кюрі зробив висновок, що можлива ланцюгова реакція, яка призведе до вибуху жахливої ​​руйнівної сили і що уран може стати джерелом енергії як звичайна вибухова речовина. Цей висновок став поштовхом для розробок створення ядерної зброї.

Європа була напередодні Другої світової війни, і потенційне володіння такою потужною зброєю підштовхувало мілітаристські кола на найшвидше його створення, але гальмом слала проблема наявності великої кількості уранової руди для широкомасштабних досліджень. Над створенням атомної зброї працювали фізики Німеччини, Англії, США, Японії, розуміючи, що без достатньої кількості уранової руди неможливо вести роботи, США у вересні 1940 закупили велику кількість необхідної руди за підставними документами у Бельгії, що і дозволило їм вести роботи над створенням ядерної зброї повним ходом.

З 1939 по 1945, на проект Манхеттен було витрачено понад два мільярди доларів. В Oak Ridge, штат Теннесі, було збудовано величезний завод з очищення урану. H.C. Urey та Ernest O. Lawrence (винахідник циклотрону) запропонували спосіб очищення, заснований на принципі газової дифузії з подальшим магнітним поділом двох ізотопів. Газова центрифуга відокремлювала легкий Уран-235 від тяжчого Урану-238.

На території Сполучених Штатів, у Лос-Аламосі, у пустельних просторах штату Нью-Мексико, у 1942 році було створено американський ядерний центр. Над проектом працювало багато вчених, головним же був Роберт Оппенгеймер. Під його керівництвом було зібрано кращі уми на той час як США та Англії, але майже всієї Західної Європи. Над створенням ядерної зброї працював величезний колектив, включаючи 12 лауреатів Нобелівської премії. Робота в Лос-Аламосі, де була лабораторія, не припинялася ні на хвилину. У Європі тим часом йшла Друга світова війна, і Німеччина проводила масові бомбардування міст Англії, що наражало на небезпеку англійський атомний проект “Tub Alloys”, і Англія добровільно передала США свої розробки і провідних вчених проекту, що дозволило США зайняти провідне становище у розвитку ядерної фізики. (Створення ядерної зброї).

"Батько атомної бомби", він водночас був затятим противником американської ядерної політики. Носячи звання одного з найвидатніших фізиків свого часу, із задоволенням вивчав містицизм давніх індійських книг. Комуніст, мандрівник і переконаний американський патріот, дуже духовна людина, він був готовий зрадити своїх друзів, щоб захиститися від нападків антикомуністів. Вчений, який розробив план заподіяння найбільшої шкоди Хіросімі та Нагасакі, проклинав себе за «невинну кров на своїх руках».

Писати про цю суперечливу людину завдання непросте, але цікаве, і ХХ століття відзначено рядом книг про нього. Однак насичене життя вченого продовжує залучати біографів.

Оппенгеймер народився в Нью-Йорку в 1903 році в сім'ї забезпечених та освічених євреїв. Оппенгеймер виховувався в любові до живопису, музики, атмосфері інтелектуальної допитливості. У 1922 році він вступив до Гарвардського університету і лише за три роки отримав диплом з відзнакою, його основним предметом була хімія. У наступні кілька років не за роками розвинений молодик побував у кількох країнах Європи, де працював з фізиками, які займалися проблемами досліджень атомних явищ у світлі нових теорій. Усього через рік після закінчення університету Оппенгеймер опублікував наукову працю, яка показала, наскільки глибоко він розуміється на нових методах. Незабаром він, разом із знаменитим Максом Борном, розробив найважливішу частину квантової теорії, відому під назвою методу Борна-Оппенгеймера. 1927 року його видатна докторська дисертація принесла йому всесвітню славу.

У 1928 працював у Цюріхському та Лейденському університетах. Того ж року повернувся до США. З 1929 по 1947 р. Оппенгеймер викладав у Каліфорнійському університеті та Каліфорнійському технологічному інституті. З 1939 по 1945 брав активну участь у роботах зі створення атомної бомби в рамках Манхеттенського проекту; очолюючи спеціально створену для цього Лос-Аламоську лабораторію.

У 1929 році Оппенгеймер, висхідна зірка науки, прийняв пропозиції двох з кількох, хто боровся за право запросити його університетів. Весняний семестр він викладав у жвавому, молодому Каліфорнійському технологічному інституті в Пасадені, а осінній та зимовий – у Каліфорнійському університеті в Берклі, де він став першим викладачем квантової механіки. По суті, вченому-ерудиту довелося якийсь час пристосовуватися, поступово знижуючи рівень обговорення до можливостей своїх студентів. У 1936 році він закохався в Джин Тетлок, неспокійну і схильну до змін настрою молоду жінку, чий пристрасний ідеалізм знайшов вихід у комуністичній діяльності. Як багато хто думають люди того часу, Оппенгеймер вивчав ідеї лівого руху як одну з можливих альтернатив, хоча й не вступав до компартії, що зробили його молодший брат, невістка та багато його друзів. Його інтерес до політики, як і вміння читати на санскриті, був природним результатом постійного прагнення знань. За його словами, він був також глибоко стривожений вибухом антисемітизму у фашистській Німеччині та Іспанії і вкладав по 1000 доларів на рік зі свого щорічного заробітку в 15 000 доларів у проекти, пов'язані з діяльністю комуністичних груп. Після зустрічі з Кітті Харрісон, яка стала 1940 року його дружиною, Оппенгеймер розлучився з Джин Тетлок і відійшов від кола її друзів з лівими переконаннями.

1939 року Сполучені Штати дізналися, що в рамках підготовки до глобальної війни гітлерівська Німеччина відкрила розщеплення атомного ядра. Оппенгеймер та інші вчені відразу ж здогадалися, що німецькі фізики спробують отримати керовану ланцюгову реакцію, яка могла стати ключем до створення зброї, набагато руйнівнішої, ніж будь-яке існуюче на той момент. Заручившись підтримкою великого наукового генія, Альберта Ейнштейна, стурбовані вчені у своєму знаменитому листі попередили Президента Франкліна Д. Рузвельта про небезпеку. Санкціонуючи фінансування проектів, спрямованих на створення невипробуваної зброї, президент діяв за умов суворої таємності. За іронією долі, спільно з американськими вченими в лабораторіях, розкиданих по всій країні, працювали багато провідних вчених світу, змушені тікати зі своєї батьківщини. Одна частина університетських груп досліджувала можливість створення ядерного реактора, інші взялися за вирішення проблеми відокремлення ізотопів урану, необхідних для вивільнення енергії у ланцюговій реакції. Оппенгеймеру, який раніше був зайнятий теоретичними проблемами, запропонували зайнятися організацією широкого фронту робіт лише на початку 1942 року.

Програма армії США зі створення атомної бомби отримала кодову назву Проект Манхеттен, її очолив 46-річний полковник Леслі Р. Гровс, професійний військовий. Гровс, який характеризував вчених, які працювали над створенням атомної бомби, як «дороге збіговисько чокнутих», проте, визнавав, що Оппенгеймер мав здатність, доти не затребувану, керувати своїми колегами-спорщиками, коли розпалювалася атмосфера. Фізик запропонував, щоб усіх учених об'єднали в одній лабораторії у тихому провінційному містечку Лос-Аламос, штат Нью-Мексико, у районі, який він добре знав. До березня 1943 року закритий пансіон для хлопчиків був перетворений на секретний центр, що суворо охороняється, науковим директором якого став Оппенгеймер. Наполягавши на вільному обміні інформацією між вченими, яким суворо заборонялося залишати межі центру, Оппенгеймер створив атмосферу довіри та взаємної поваги, що сприяло дивовижним успіхам у роботі. Не жаліючи себе, він залишався керівником усіх напрямів цього складного проекту, хоча від цього сильно постраждала його особисте життя. Але для змішаної групи вчених - серед яких було більше десятка тодішніх або майбутніх нобелівських лауреатів і з яких рідкісна людина не мала яскраво вираженої індивідуальності - Оппенгеймер був надзвичайно відданим справі керівником і тонким дипломатом. Більшість із них погодилися б, що левова частка заслуги в остаточному успіху проекту належить йому. До 30 грудня 1944 року Гровс, що став на той час генералом, міг з упевненістю сказати, що на витрачені два мільярди доларів буде створено готову до дії бомбу до 1 серпня наступного року. Але коли в травні 1945 року Німеччина визнала свою поразку, багато хто з дослідників, які працювали в Лос-Аламосі, почали замислюватися про використання нової зброї. Адже, напевно, Японія незабаром капітулювала б і без атомного бомбардування. Чи потрібно Сполученим Штатам стати першою у світі країною, яка застосувала такий жахливий устрій? Гаррі С. Трумен, який став президентом після смерті Рузвельта, призначив комітет для вивчення можливих наслідків використання атомної бомби, до якого увійшов Оппенгеймер. Фахівці вирішили рекомендувати скинути атомну бомбу без попередження на японський військовий об'єкт. Було отримано і згоду Оппенгеймера.

Усі ці тривоги були б, звичайно, спірними, якби бомба не спрацювала. Випробування першої у світі атомної бомби було проведено 16 липня 1945 приблизно в 80 кілометрах від авіаційної бази в Аламогордо, штат Нью-Мексико. Випробуваний пристрій, названий за його опуклу форму «Товстуном», прикріпили до сталевої вежі, встановленої в пустельній місцевості. Рівно о 5.30 ранку детонатор із дистанційним керуванням привів бомбу в дію. З луною, що віддається луною, на ділянці діаметром 1,6 кілометра в небо злетіла гігантська фіолетово-зелено-помаранчева вогненна куля. Земля здригнулася від вибуху, вежа зникла. До неба стрімко піднявся білий стовп диму і став поступово розширюватися, приймаючи на висоті близько 11 кілометрів страхітливу форму гриба. Перший ядерний вибух вразив наукових і військових спостерігачів, які перебували поруч із місцем випробування, і закрутив їм голови. Але Оппенгеймер згадали рядки з індійської епічної поеми «Бхагавадгіта»: «Я стану Смертю, винищувачем світів». До кінця його життя до задоволення наукових успіхів завжди домішалося почуття відповідальності за наслідки.

Вранці 6 серпня 1945 р. над Хіросимою було ясне безхмарне небо. Як і раніше, наближення зі сходу двох американських літака (один з них називався Енола Гей) на висоті 10-13 км не викликало тривоги (бо кожен день вони показувалися в небі Хіросіми). Один із літаків спікірував і щось скинув, а потім обидва літаки повернули та полетіли. Покинутий предмет на парашуті повільно спускався і раптом на висоті 600 м над землею вибухнув. Це була бомба "Малюк".

Через три дні після того, як «Малюка» було підірвано в Хіросімі, точну копію першого «Товстуна» було скинуто на місто Нагасакі. 15 серпня Японія, чия рішучість була остаточно зламана цією новою зброєю, підписала беззастережну капітуляцію. Проте вже стали чути голоси скептиків, і сам Оппенгеймер передбачив за два місяці після Хіросіми, що «людство прокляне назви Лос-Аламос та Хіросіма».

Весь світ був шокований вибухами у Хіросімі та Нагасакі. Що характерно, Оппенгеймер вдалося поєднати в собі переживання з приводу випробування бомби на мирних громадянах і радості, що зброю нарешті перевірено.

Проте наступного року він прийняв призначення на посаду голови наукової ради Комісії з атомної енергії (КАЕ), ставши тим самим найвпливовішим радником уряду та військових з ядерних проблем. Поки Захід і очолюваний Сталіним Радянський Союз серйозно готувалися до холодної війни, кожна зі сторін зосередила свою увагу гонці озброєнь. Хоча багато вчених, які входили до «Проекту Манхеттен», не підтримували ідею створення нової зброї, колишні співробітники Оппенгеймера Едвард Теллер і Ернест Лоуренс вважали, що національна безпека США потребує якнайшвидшої розробки водневої бомби. Оппенгеймер жахнувся. На його думку, дві ядерні держави і так уже протистояли одна одній, як «два скорпіони в банку, кожен може вбити іншого, але тільки з ризиком для власного життя». З поширенням нової зброї у війнах більше не було б переможців та переможених – лише жертви. І «батько атомної бомби» зробив публічну заяву, що проти розробки водневої бомби. Теллер, який завжди відчував себе при Оппенгеймері не в своїй тарілці і явно заздрив його досягненням, став докладати зусиль, щоб очолити новий проект, маючи на увазі, що Оппенгеймер більше не повинен брати участь у роботі. Він розповів слідчим ФБР, що його суперник своїм авторитетом утримує вчених від роботи над водневою бомбою, і відкрив секрет, що в молодості Оппенгеймер страждав на напади сильної депресії. Коли Президент Трумен дав 1950 року згоду на фінансування робіт із створення водневої бомби, Теллер міг святкувати перемогу.

У 1954 році вороги Оппенгеймера розгорнули кампанію з його віддалення від влади, що їм вдалося - після пошуків "чорних плям", що зайняли місяць, в його особистій біографії. В результаті було організовано показну справу, в якій проти Оппенгеймера виступали багато впливових політичних та наукових діячів. Як пізніше висловився з цього приводу Альберт Ейнштейн: "Проблема Оппенгеймера полягала в тому, що він любив жінку, яка не любила його: уряд США".

Дозволивши розквітнути таланту Оппенгеймера, Америка прирекла його смерть.

Оппенгеймер відомий як творець американської атомної бомби. Йому належать багато роботи з квантової механіки, теорії відносності, фізики елементарних частинок, теоретичної астрофізики. У 1927 р. він розробив теорію взаємодії вільних електронів з атомами. Спільно з Борном створив теорію будови двоатомних молекул. У 1931 році він і П. Еренфест сформулювали теорему, застосування якої до ядра азоту показало, що протонно-електронна гіпотеза будови ядер призводить до ряду протиріч з відомими властивостями азоту. Досліджував внутрішню конверсію g-променів. У 1937 р. розробив каскадну теорію космічних злив, у 1938 р. зробив перший розрахунок моделі нейтронної зірки, в 1939 р. передбачив існування «чорних дірок».

Оппенгеймеру належить ряд популярних книг, у тому числі - Наука і звичайне пізнання (Science and the Common Understanding, 1954), Відкритий розум (The Open Mind, 1955), Деякі роздуми про науку і культуру (Some Reflections on Science and Culture), 1 . Помер Оппенгеймер у Прінстоні 18 лютого 1967 року.

Роботи над атомними проектами в СРСР та США розпочалися одночасно. Торішнього серпня 1942 року у одному з будинків у дворі Казанського університету почала працювати секретна «Лабораторія №2». Її керівником було призначено Ігоря Курчатова.

У радянські часи стверджувалося, що СРСР вирішив своє атомне завдання абсолютно самостійно, а Курчатов вважався «батьком» вітчизняної атомної бомби. Хоча й ходили чутки про деякі вкрадені в американців секрети. І лише в 90-х роках, через 50 років, одна з головних дійових осіб - Юлій Харитон розповів про суттєву роль розвідки в прискоренні відсталого радянського проекту. А американські наукові та технічні результати видобував Клаус Фукс, який приїхав в англійській групі.

Інформація з-за кордону допомогла керівництву країни прийняти важке рішення - розпочати роботи з ядерної зброї під час важкої війни. Розвідка дозволила нашим фізикам заощадити час, допомогла уникнути "осічки" при першому атомному випробуванні, яке мало величезне політичне значення.

У 1939 році було відкрито ланцюгову реакцію поділу ядер урану-235, що супроводжується виділенням колосальної енергії. Невдовзі після цього зі сторінок наукових журналів почали зникати статті з ядерної фізики. Це могло свідчити про реальну перспективу створення атомної вибухової речовини та зброї на її основі.

Після відкриття радянськими фізиками спонтанного поділу ядер урану-235 та визначення критичної маси до резидентури з ініціативи начальника НТР

Л. Кваснікова була розіслана відповідна директива.

У ФСБ Росії (колишній КДБ СРСР) під грифом "зберігати вічно" лежать 17 томів архівної справи N 13676, де документально зафіксовано, хто і як залучав громадян США до роботи на радянську розвідку. Лише небагато з вищого керівництва КДБ СРСР мали доступ до матеріалів цієї справи, гриф секретності з якої знято лише нещодавно. Перші відомості про роботи щодо створення американської атомної бомби радянська розвідка отримала восени 1941 року. А вже в березні 1942 року велика інформація про дослідження, що ведуться в США та Англії, лягла на стіл І. В. Сталіна. За словами Ю. Б. Харитона, у той драматичний період надійніше було використовувати для першого нашого вибуху вже випробувану американцями схему бомби. "З огляду на державні інтереси, будь-яке інше рішення було тоді неприпустимим. Заслуга Фукса та інших наших помічників за кордоном безсумнівна. Проте ми реалізували американську схему при першому випробуванні не так з технічних, як із політичних міркувань.

Повідомлення про те, що Радянський Союз опанував секрет ядерної зброї викликало у правлячих кіл США бажання якнайшвидше розв'язати превентивну війну. Було розроблено план "Тройан", в якому передбачалося розпочати бойові дії 1 січня 1950 року. На той час США мало 840 стратегічних бомбардувальників у стройових частинах, 1350 - у резерві і понад 300 атомними бомбами.

У районі м. Семипалатинська було збудовано випробувальний полігон. Рівно о 7.00 ранку 29 серпня 1949 року на цьому полігоні було підірвано перший радянський ядерний пристрій під кодовою назвою "РДС-1".

План "Тройан", згідно з яким на 70 міст СРСР повинні були бути скинуті атомні бомби, був зірваний через загрозу удару у відповідь. Подія, що сталася на Семипалатинському полігоні, сповістила світ про створення в СРСР ядерної зброї.

Зовнішня розвідка не лише привернула увагу керівництва країни до проблеми створення на Заході атомної зброї і тим самим ініціювала проведення подібних робіт у нашій країні. Завдяки інформації зовнішньої розвідки, за визнанням академіків О.Александрова, Ю.Харітона та інших, І.Курчатов не зробив великих помилок, нам вдалося уникнути тупикових напрямів у створенні атомної зброї та створити в короткі терміни атомну бомбу в СРСР, всього за три роки , тоді як США на це витратили чотири роки, витративши на її створення п'ять мільярдів доларів.

Як зазначив академік Ю.Харітон в інтерв'ю газеті "Известия" від 8 грудня 1992 р., перший радянський атомний заряд було виготовлено за американським зразком за допомогою відомостей, отриманих від К.Фукса. За словами академіка, коли вручалися урядові нагороди учасникам радянського атомного проекту, Сталін, задоволений тим, що американської монополії в цій галузі не існує, зазначив: "Якби ми запізнилися на один-півтора року, то, напевно, випробували б цей заряд на собі ".

За яких умов і якими зусиллями країна, яка пережила найстрашнішу війну ХХ століття, створювала свій атомний щит
Майже сім десятиліть тому, 29 жовтня 1949 року, Президія Верховної ради СРСР видала чотири надсекретні укази про нагородження 845 осіб званнями Героїв Соціалістичної Праці, орденами Леніна, Трудового Червоного Прапора та «Знак Пошани». У жодному з них по відношенню до жодного з нагороджених не було сказано, за що саме він відзначений: скрізь фігурувало стандартне формулювання «за виняткові заслуги перед державою при виконанні спеціального завдання». Навіть для Радянського Союзу, що звикли до секретності, це було рідкісним явищем. Тим часом самі нагороджені чудово знали, звичайно ж, які саме «виключні заслуги» маються на увазі. Усі 845 осіб були більшою чи меншою мірою безпосередньо пов'язані зі створенням першої ядерної бомби СРСР.

Для нагороджених не було дивним, що і сам проект, і його успіх огортає щільна завіса таємності. Адже всі вони добре знали, що чималою мірою своїм успіхом завдячують мужності та професіоналізму радянських розвідників, які протягом восьми років постачали вченим та інженерам надсекретну інформацію з-за кордону. І така висока оцінка, яку заслужили творці радянської атомної бомби, не була перебільшеною. Як згадував один із творців бомби, академік Юлій Харитон, на церемонії вручення Сталін раптово сказав: «Якби ми запізнилися на один-півтора року, то, напевно, випробували б цей заряд на собі». І це не перебільшення…

Атомна бомба зразка… 1940 року

До ідеї створення бомби, в якій використовується енергія ланцюгової ядерної реакції, у Радянському Союзі дійшли практично одночасно з Німеччиною та США. Перший проект такого типу озброєння, що офіційно розглядався, був представлений у 1940 році групою вчених з Харківського фізико-технічного інституту під керівництвом Фрідріха Ланге. Саме в цьому проекті вперше в СРСР було запропоновано схему підриву звичайної вибухівки, яка стала пізніше класичною для всіх ядерних боєприпасів, за рахунок якого з двох докритичних мас урану майже моментально складається надкритична.

Проект отримав негативні відгуки та надалі не розглядався. Але роботи, покладені в його основу, тривали, і не лише у Харкові. Атомною тематикою в передвоєнному СРСР займалося щонайменше чотири великі інститути - у Ленінграді, Харкові та Москві, а курирував роботи голова Раднаркому В'ячеслав Молотов. Незабаром після представлення проекту Ланґе, у січні 1941-го радянський уряд ухвалив закономірне рішення засекретити вітчизняні атомні дослідження. Було ясно, що вони справді можуть призвести до створення нового типу потужного, а розкидатися такими відомостями не слід, тим більше, що саме в цей час були отримані перші розвіддані за американським атомним проектом - і ризикувати своїм у Москві не хотіли.

Природний перебіг подій перервав початок Великої Великої Вітчизняної війни. Але, незважаючи на те, що вся радянська промисловість і наука дуже швидко були переведені на військові рейки і почали забезпечувати армію найнагальнішими розробками та винаходами, на продовження атомного проекту теж знайшлися сили та засоби. Хоча й не одразу. Відновлення досліджень слід відраховувати від постанови Державного комітету оборони від 11 лютого 1943 року, яка обумовила початок практичних робіт із створення атомної бомби.

Проект «Енормоз»

До цього часу радянська зовнішня розвідка вже працювала над видобутком відомостей по проекту «Енормоз» - так в оперативних документах іменувався американський атомний проект. Перші змістовні дані, що свідчать, що Захід серйозно займається створенням уранової зброї, надійшли від лондонської резидентури у вересні 1941-го. А наприкінці того ж року з того ж джерела надходить повідомлення, що Америка та Великобританія домовилися координувати зусилля своїх вчених у сфері дослідження атомної енергії. В умовах війни це могло бути інтерпретовано лише одним чином: союзники проводять роботи зі створення атомної зброї. А в лютому 1942 року розвідка отримала документальні підтвердження, що й у Німеччині активно займаються тим самим.

У міру того, як просувалися зусилля радянських учених, які працювали за власними планами, активізувалася і робота розвідки з отримання інформації про американський та англійський атомні проекти. У грудні 1942-го стало остаточно зрозуміло, що США явно випереджають Британію в цій сфері і основні зусилля були зосереджені на видобутку даних через океан. Фактично кожен крок учасників Манхеттенського проекту, як іменувалися роботи зі створення атомної бомби в США, щільно контролювався радянською розвідкою. Досить сказати, що найдокладніші відомості про влаштування першої реальної атомної бомби в Москві отримали менше ніж через два тижні після того, як її зібрали в Америці.

Саме тому хвалькувате повідомлення нового президента США Гаррі Трумена, який вирішив приголомшити Сталіна на Потсдамській конференції заявою про наявність у Америки нової зброї небувалої руйнівної сили, не викликало тієї реакції, на яку розраховував американець. Радянський лідер спокійно вислухав його, кивнув і нічого не відповів. Іноземці були впевнені, що Сталін нічого не зрозумів. Насправді ж керівник СРСР розсудливо оцінив слова Трумена і того ж дня ввечері вимагав від радянських фахівців максимально прискорити роботи зі створення власної атомної бомби. Але перегнати Америку вже неможливо. Через неповний місяць перший атомний гриб виріс над Хіросимою, через три дні - над Нагасакі. А над Радянським Союзом нависла тінь нової, атомної війни, причому не з кимось, а з колишніми союзниками.

Час вперед!

Зараз, через сімдесят років, нікого вже не дивує, що Радянський Союз отримав такий необхідний йому запас часу на створення власної супербомби, незважаючи на відносини з екс-партнерами з антигітлерівської коаліції, що різко погіршилися. Адже вже 5 березня 1946 року, через півроку після перших атомних бомбардувань прозвучала знаменита Фултонська промова Вінстона Черчілля, яка започаткувала холодну війну. Але в гарячу, за задумом Вашингтона та його союзників, вона мала перерости пізніше - наприкінці 1949-го. Адже, як розраховували за океаном, СРСР не мав отримати власну атомну зброю раніше за середину 1950-х, а отже, й поспішати було нікуди.

Випробування атомної бомби. Фото: U.S. Air Force / АР

Все це чудово розуміли і в нас. З 1945 різко активізувалися всі роботи, пов'язані з атомним проектом. Протягом перших двох повоєнних років СРСР, змученому війною, що втратив чималу частину свого промислового потенціалу, вдалося з нуля створити колосальну атомну індустрію. Виникли майбутні ядерні центри, такі як "Челябінськ-40", "Арзамас-16", Обнінськ, склалися великі наукові інститути та виробничі потужності.

Ще нещодавно поширеною точкою зору на радянського атомного проекту була така: мовляв, якби не розвідка, вчені СРСР не змогли б створити жодної атомної бомби. Насправді все було далеко не так однозначно, як намагалися показати ревізіоністи вітчизняної історії. Насправді здобуті радянською розвідкою дані про американський атомний проект дозволили нашим ученим уникнути багатьох помилок, які неминуче довелося здійснити їхнім американським колегам, які пішли вперед (яким, нагадаємо, війна всерйоз працювати не заважала: ворог не вторгався на територію США, і країна не працювала на територію США. кілька місяців половину промисловості). Крім того, ці розвідки, безсумнівно, допомогли радянським фахівцям оцінити найбільш виграшні конструкції та технічні рішення, що дозволили зібрати свою більш досконалу атомну бомбу.

А якщо говорити про ступінь іноземного впливу на радянський атомний проект, то скоріше треба згадати про кілька сотень німецьких фахівців-атомників, які працювали на двох секретних об'єктах під Сухумі - у прообразі майбутнього Сухумського фізико-технічного інституту. Ось вони справді дуже допомогли просунути вперед роботи над «виробом» - першою атомною бомбою СРСР, причому настільки, що багато тих секретними указами від 29 жовтня 1949 року були нагороджені радянськими орденами. Більшість цих фахівців через п'ять років поїхали назад до Німеччини, оселившись здебільшого в НДР (хоча були й такі, хто вирушив на Захід).

Об'єктивно кажучи, перша радянська атомна бомба мала, якщо можна так сказати, не один «акцент». Адже вона народилася в результаті колосальної кооперації зусиль безлічі людей - і тих, хто займався проектом зі своєї волі, і тих, кого залучили до робіт як військовополонених чи інтернованих фахівців. Але країна, якій будь-що потрібно було якнайшвидше отримати зброю, що зрівнює її шанси з екс-союзниками, які стрімко перетворилися на смертельних ворогів, було не до сентиментів.

У документах, що стосуються створення першої ядерної бомби СРСР, ще не зустрічався термін «виріб», що став потім популярним. Набагато частіше вона офіційно іменувалася «реактивним спеціальним двигуном», або скорочено РДС. Хоча, звичайно, нічим реактивним у роботах над цією конструкцією і не пахло: вся справа була лише у найсуворіших вимогах до таємності.

З легкої руки академіка Юлія Харитона за абревіатурою РДС дуже швидко закріпилося неофіційне розшифрування «Росія робить сама». У цьому була й чимала частка іронії, оскільки всі знали, як багато дали нашим атомникам здобуті розвідкою відомості, а й велика частка істини. Адже якщо конструкція першої радянської ядерної бомби була дуже схожа на американську (просто тому, що вибиралася найбільш оптимальна, а закони фізики та математики не мають національних особливостей), то, скажімо, балістичний корпус та електронна начинка першої бомби були суто вітчизняною розробкою.

Коли роботи за радянським атомним проектом просунулися досить далеко, керівництво СРСР сформулювало тактико-технічні вимоги до перших атомних бомб. Вирішено було одночасно доопрацьовувати два типи: плутонієву бомбу імплозивного типу та уранову – гарматного, аналогічного використаному американцями. Перша отримала індекс РДС-1, друга відповідно РДС-2.

За планом РДС-1 повинна бути представлена ​​на державні випробування вибухом у січні 1948 року. Але ці терміни витримати не вдалося: виникли проблеми з виготовленням та обробкою необхідної кількості збройового плутонію для її спорядження. Він був отриманий лише через півтора роки, у серпні 1949-го - і відразу вирушив до «Арзамас-16», де чекала майже готова перша радянська атомна бомба. Протягом кількох днів фахівці майбутнього ВНДІЕФу закінчили складання «виробу», і він вирушив на Семипалатинський полігон на випробування.

Перше заклепування ядерного щита Росії

Перша ядерна бомба СРСР була підірвана о сьомій годині ранку 29 серпня 1949 року. Пройшов майже місяць, перш ніж за океаном відійшли від шоку, викликаного розвідданими про успішне випробування в нашій країні власної «великої палиці». Лише 23 вересня Гаррі Трумен, який нещодавно хвалько повідомляв Сталіну про успіхи Америки у створенні атомної зброї, заявив, що такий же тип озброєнь тепер мають і в СРСР.

Презентація мультимедійної інсталяції на честь 65-річчя створення першої атомної бомби. Фото: Геодакян Артем / ТАРС

І це було двічі правдою. До 1947 року для СРСР вже не були секретом жодні відомості про атомну зброю, а до кінця літа 1949-го вже ні для кого не було секретом, що Радянський Союз відновив стратегічний паритет зі своїм основним суперником - Сполученими Штатами. Паритет, який зберігається вже шість десятків років. Паритет, підтримувати який допомагає ядерний щит Росії та початок якого було започатковано напередодні Великої Вітчизняної війни.

Світ атома настільки фантастичний, що для його розуміння потрібна докорінна ломка звичних понять про простір і час. Атоми такі малі, що якби краплю води можна було збільшити до розмірів Землі, то кожен атом у цій краплі був би меншим за апельсин. Насправді, одна крапля води складається з 6000 мільярдів мільярдів (6000000000000000000000) атомів водню і кисню. Проте, незважаючи на свої мікроскопічні розміри, атом має будову до певної міри подібну до будови нашої сонячної системи. У його незбагненно малому центрі, радіус якого менше однієї трильйонного сантиметра, знаходиться відносно величезне «сонце» – ядро ​​атома.

Навколо цього атомного "сонця" обертаються крихітні "планети" - електрони. Ядро складається з двох основних будівельних цеглин Всесвіту - протонів і нейтронів (вони мають назву - нуклони). Електрон і протон - заряджені частинки, причому кількість заряду у кожному їх абсолютно однаково, проте заряди різняться за знаком: протон завжди заряджений позитивно, а електрон - негативно. Нейтрон не несе електричного заряду і тому має дуже велику проникність.

В атомній шкалі вимірювань маса протона та нейтрону прийнята за одиницю. Атомна вага будь-якого хімічного елемента тому залежить кількості протонів і нейтронів, укладених у його ядрі. Наприклад, атом водню, ядро ​​якого складається тільки з одного протона, має атомну масу, що дорівнює 1. Атом гелію, з ядром з двох протонів і двох нейтронів, має атомну масу, що дорівнює 4.

Ядра атомів одного і того ж елемента завжди містять однакову кількість протонів, але число нейтронів може бути різним. Атоми, що мають ядра з однаковим числом протонів, але відрізняються за кількістю нейтронів і відносяться до різновидів одного й того самого елемента, називаються ізотопами. Щоб відрізнити їх один від одного, до символу елемента приписують число, яке дорівнює сумі всіх частинок в ядрі даного ізотопу.

Чи може виникнути питання: чому ядро ​​атома не розвалюється? Адже протони, що входять до нього, - електрично заряджені частинки з однаковим зарядом, які повинні відштовхуватися один від одного з великою силою. Пояснюється це тим, що всередині ядра діють ще й так звані внутрішньоядерні сили, що притягають частинки ядра один до одного. Ці сили компенсують сили відштовхування протонів і дають ядру мимоволі розлетітися.

Внутрідерні сили дуже великі, але діють тільки на дуже близькій відстані. Тому ядра важких елементів, які з сотень нуклонів, виявляються нестабільними. Частинки ядра перебувають у безперервному русі (не більше обсягу ядра), і якщо додати їм якесь додаткову кількість енергії, можуть подолати внутрішні сили - ядро ​​розділиться на частини. Величину цієї надлишкової енергії називають енергією збудження. Серед ізотопів важких елементів є такі, які знаходяться на самій грані саморозпаду. Достатньо лише невеликого «поштовху», наприклад, простого влучення в ядро ​​нейтрона (причому він навіть не повинен розганятися до великої швидкості), щоб пішла реакція ядерного поділу. Деякі з цих «діляться» ізотопів пізніше навчилися отримувати штучно. У природі існує тільки один такий ізотоп - це уран-235.

Уран був відкритий в 1783 Клапротом, який виділив його з уранової смолки і назвав на честь нещодавно відкритої планети Уран. Як виявилося надалі, це був, власне, не сам уран, яке оксид. Чистий уран – метал сріблясто-білого кольору – був отриманий
лише у 1842 році Пеліго. Новий елемент не мав жодних чудових властивостей і не привертав до себе уваги аж до 1896 року, коли Беккерель відкрив явище радіоактивності солей урану. Після цього уран став об'єктом наукових досліджень та експериментів, але практичного застосування, як і раніше, не мав.

Коли в першій третині XX століття фізикам більш-менш стала зрозумілою будова атомного ядра, вони насамперед спробували здійснити давню мрію алхіміків - постаралися перетворити один хімічний елемент на інший. У 1934 році французькі дослідники дружини Фредерік та Ірен Жоліо-Кюрі доповіли Французькій академії наук про наступний досвід: при бомбардуванні пластин алюмінію альфа-частинками (ядрами атома гелію) атоми алюмінію перетворювалися на атоми фосфору, але не звичайні, а радіо у стійкий ізотоп кремнію. Таким чином, атом алюмінію, приєднавши один протон і два нейтрони, перетворювався на важчий атом кремнію.

Цей досвід навів на думку, що якщо «обстрілювати» нейтронами ядра найважчого з існуючих у природі елементів – урану, можна отримати такий елемент, якого у природних умовах немає. У 1938 році німецькі хіміки Отто Ган і Фріц Штрассман повторили загалом досвід подружжя Жоліо-Кюрі, взявши замість алюмінію уран. Результати експерименту виявилися зовсім не ті, що вони очікували – замість нового надважкого елемента з масовим числом більше, ніж у урану, Ган та Штрассман отримали легкі елементи із середньої частини періодичної системи: барій, криптон, бром та деякі інші. Самі експериментатори не змогли пояснити явище, що спостерігається. Тільки наступного року фізик Ліза Мейтнер, якій Ган повідомив про свої труднощі, знайшла правильне пояснення феномену, що спостерігається, припустивши, що при обстрілі урану нейтронами відбувається розщеплення (розподіл) його ядра. При цьому мали утворюватися ядра легших елементів (ось звідки бралися барій, криптон та інші речовини), а також виділятися 2-3 вільні нейтрони. Подальші дослідження дозволили детально прояснити картину того, що відбувається.

Природний уран складається з суміші трьох ізотопів з масами 238, 234 і 235. Основна кількість урану припадає на ізотоп-238, в ядро ​​якого входять 92 протони та 146 нейтронів. Уран-235 складає всього 1/140 природного урану (0,7% (він має у своєму ядрі 92 протони і 143 нейтрони), а уран-234 (92 протони, 142 нейтрони) лише - 1/17500 від загальної маси урану (0 Найменш стабільним з цих ізотопів є уран-235.

Іноді ядра його атомів мимоволі діляться на частини, унаслідок чого утворюються легші елементи періодичної системи. Процес супроводжується виділенням двох чи трьох вільних нейтронів, які мчать із величезною швидкістю - близько 10 тис. км/с (їх називають швидкими нейтронами). Ці нейтрони можуть потрапляти до інших ядрів урану, викликаючи ядерні реакції. Кожен ізотоп веде себе у разі по-різному. Ядра урану-238 у більшості випадків просто захоплюють ці нейтрони без будь-яких подальших перетворень. Але приблизно в одному випадку з п'яти при зіткненні швидкого нейтрону з ядром ізотопу-238 відбувається цікава ядерна реакція: один з нейтронів урану-238 випускає електрон, перетворюючись на протон, тобто ізотоп урану звертається на більш
важкий елемент – нептуній-239 (93 протони + 146 нейтронів). Але нептуній нестабільний - через кілька хвилин один з його нейтронів випускає електрон, перетворюючись на протон, після чого ізотоп нептунія звертається до наступного за рахунком елементу періодичної системи - плутоній-239 (94 протона + 145 нейтронів). Якщо ж нейтрон потрапляє в ядро ​​нестійкого урану-235, то негайно відбувається розподіл - атоми розпадаються з випромінюванням двох або трьох нейтронів. Зрозуміло, що в природному урані, більшість атомів якого відносяться до ізотопу-238, жодних видимих ​​наслідків ця реакція не має – усі вільні нейтрони виявляться, зрештою, поглиненими цим ізотопом.

Ну а якщо уявити досить масивний шматок урану, що повністю складається з ізотопу-235?

Тут процес піде по-іншому: нейтрони, що виділилися при розподілі кількох ядер, своєю чергою, потрапляючи в сусідні ядра, викликають їх розподіл. В результаті виділяється нова порція нейтронів, що розщеплює наступні ядра. За сприятливих умов ця реакція протікає лавиноподібно і зветься ланцюгової реакції. Для її початку може бути достатньо ліченої кількості бомбардуючих частинок.

Справді, хай уран-235 бомбардують лише 100 нейтронів. Вони поділять 100 ядер урану. При цьому виділиться 250 нових нейтронів другого покоління (у середньому 2, 5 за один поділ). Нейтрони другого покоління зроблять вже 250 поділів, у якому виділиться 625 нейтронів. У наступному поколінні воно дорівнюватиме 1562, потім 3906, далі 9670 і т.д. Число поділів збільшуватиметься безмежно, якщо процес не зупинити.

Проте реально лише незначна частина нейтронів потрапляє у ядра атомів. Решта, стрімко промчавши між ними, несуть у навколишній простір. Ланцюгова реакція, що самопідтримується, може виникнути тільки в досить великому масиві урану-235, що володіє, як кажуть, критичною масою. (Ця маса за нормальних умов дорівнює 50 кг.) Важливо відзначити, що розподіл кожного ядра супроводжується виділенням величезної кількості енергії, яка виявляється приблизно в 300 мільйонів разів більше енергії, витраченої на розщеплення! (Підраховано, що при повному розподілі 1 кг урану-235 виділяється стільки ж тепла, скільки при спалюванні 3 тис. тонн вугілля.)

Цей колосальний виплеск енергії, що звільняється за лічені миті, виявляє себе як вибух жахливої ​​сили та лежить в основі дії ядерної зброї. Але для того, щоб ця зброя стала реальністю, необхідно, щоб заряд складався не з природного урану, а з рідкісного ізотопу - 235 (такий уран називають збагаченим). Пізніше було встановлено, що чистий плутоній також ділиться матеріалом і може бути використаний в атомному заряді замість урану-235.

Усі ці важливі відкриття було зроблено напередодні Другої світової війни. Незабаром у Німеччині та інших країнах почалися секретні роботи зі створення атомної бомби. У цій проблемою зайнялися 1941 року. Усьому комплексу робіт було надано назву «Манхеттенського проекту».

Адміністративне керівництво проектом здійснював генерал Гровс, а наукове – професор Каліфорнійського університету Роберт Оппенгеймер. Обидва добре розуміли величезну складність завдання, що стоїть перед ними. Тому першою турботою Оппенгеймер стало комплектування високоінтелектуального наукового колективу. У тоді було багато фізиків, емігрували з фашистської Німеччини. Нелегко було залучити їх до створення зброї, спрямованої проти їхньої колишньої батьківщини. Оппенгеймер особисто розмовляв з кожним, пускаючи у хід усю силу своєї чарівності. Незабаром йому вдалося зібрати невелику групу теоретиків, яких він жартівливо називав світилами. І справді, до неї входили найбільші фахівці того часу в галузі фізики та хімії. (Серед них 13 лауреатів Нобелівської премії, у тому числі Бор, Фермі, Франк, Чедвік, Лоуренс.) Крім них, було багато інших фахівців різного профілю.

Уряд США не скупився на витрати, і роботи із самого початку набули грандіозного розмаху. У 1942 році було засновано найбільшу у світі дослідницьку лабораторію в Лос-Аламосі. Населення цього наукового міста невдовзі досягло 9 тисяч жителів. За складом учених, розмахом наукових експериментів, числом фахівців і робочих Лос-Аламоська лабораторія, що залучаються до роботи, не мала собі рівних у світовій історії. "Манхеттенський проект" мав свою поліцію, контррозвідку, систему зв'язку, склади, селища, заводи, лабораторії, свій колосальний бюджет.

Головна мета проекту полягала в отриманні достатньої кількості матеріалу, що ділиться, з якого можна було б створити кілька атомних бомб. Окрім урану-235 зарядом для бомби, як уже говорилося, міг служити штучний елемент плутоній-239, тобто бомба могла бути як урановою, так і плутонієвою.

Гровс і Оппенгеймер погодилися, що роботи мають вестися одночасно за двома напрямками, оскільки неможливо наперед вирішити, який із них виявиться більш перспективним. Обидва способи принципово відрізнялися один від одного: накопичення урану-235 мало здійснюватися шляхом його відокремлення від основної маси природного урану, а плутоній міг бути отриманий тільки в результаті керованої ядерної реакції при опроміненні нейтронами урану-238. І той та інший шлях видавався надзвичайно важким і не обіцяв легких рішень.

Справді, як можна відокремити один від одного два ізотопи, які лише трохи відрізняються своєю вагою і хімічно поводяться абсолютно однаково? Ні наука, ні техніка ще ніколи не стикалися з такою проблемою. Виробництво плутонію теж спочатку здавалося дуже проблематичним. До того весь досвід ядерних перетворень зводився до кількох лабораторних експериментів. Тепер же в промисловому масштабі треба було освоїти виробництво кілограмів плутонію, розробити і створити для цього спеціальну установку - ядерний реактор, і навчитися керувати перебігом ядерної реакції.

І там і тут треба було вирішити цілий комплекс складних завдань. Тому «Манхеттенський проект» складався з кількох підпроектів, на чолі яких стояли видатні вчені. Сам Оппенгеймер був головою Лос-Аламоської наукової лабораторії. Лоуренс управляв Радіаційною лабораторією Каліфорнійського університету. Фермі вів у університеті Чикаго дослідження зі створення ядерного реактора.

Спочатку найважливішою проблемою було отримання урану. До війни цей метал фактично не мав застосування. Тепер, коли він був потрібний відразу у величезних кількостях, виявилося, що не існує промислового способу його виробництва.

Компанія «Вестингауз» взялася за його розробку і швидко досягла успіху. Після очищення уранової смоли (у такому вигляді уран зустрічається в природі) та одержання окису урану, її перетворювали на тетрафторид (UF4), з якого шляхом електролізу виділявся металевий уран. Якщо наприкінці 1941 року у розпорядженні американських учених було лише кілька грамів металевого урану, то вже у листопаді 1942 року його промислове виробництво заводах фірми «Вестингауз» досягло 6000 фунтів на місяць.

Водночас точилася робота над створенням ядерного реактора. Процес виробництва плутонію фактично зводився до опромінення уранових стрижнів нейтронами, у результаті частина урану-238 мала звернутися в плутоній. Джерелами нейтронів при цьому могли бути атоми урану-235, що діляться, розсіяні в достатній кількості серед атомів урану-238. Але щоб підтримувати постійне відтворення нейтронів, мала розпочатися ланцюгова реакція поділу атомів урану-235. Тим часом, як говорилося, на кожен атом урану-235 припадало 140 атомів урану-238. Ясно, що у нейтронів, що розлітаються на всі боки, було набагато більше ймовірності зустріти на своєму шляху саме їх. Тобто, величезна кількість нейтронів, що виділилися, виявлялося без будь-якої користі поглиненим основним ізотопом. Очевидно, що за таких умов ланцюгова реакція не могла йти. Як же бути?

Спочатку уявлялося, що без поділу двох ізотопів робота реактора взагалі неможлива, але незабаром було встановлено одну важливу обставину: виявилося, що уран-235 та уран-238 сприйнятливі до нейтронів різних енергій. Розщепити ядро ​​атома урану-235 можна нейтроном порівняно невеликої енергії, що має швидкість близько 22 м/с. Такі повільні нейтрони не захоплюються ядрами урану-238 - для цього ті повинні мати швидкість сотень тисяч метрів на секунду. Тобто уран-238 безсилий завадити початку і ходу ланцюгової реакції в урані-235, викликаної нейтронами, уповільненими до вкрай малих швидкостей - трохи більше 22 м/с. Це явище було відкрито італійським фізиком Фермі, який з 1938 жив у США і керував тут роботами зі створення першого реактора. Як сповільнювач нейтронів Фермі вирішив застосувати графіт. За його розрахунками, нейтрони, що вилетіли з урану-235, пройшовши через шар графіту в 40 см, повинні були знизити свою швидкість до 22 м/с і почати ланцюгову реакцію, що самопідтримується, в урані-235.

Іншим сповільнювачем могла бути так звана «важка» вода. Оскільки атоми водню, що входять до неї, за розмірами та масою дуже близькі до нейтронів, вони могли найкраще уповільнювати їх. (Зі швидкими нейтронами відбувається приблизно те саме, що з кулями: якщо маленька куля вдаряється об велику, вона відкочується назад, майже не втрачаючи швидкості, при зустрічі ж з маленькою кулею він передає йому значну частину своєї енергії - так само нейтрон при пружному зіткненні відскакує від важкого ядра лише трохи сповільнюючись, а при зіткненні з ядрами атомів водню дуже швидко втрачає всю свою енергію. Однак звичайна вода не підходить для уповільнення, так як її водень має тенденцію поглинати нейтрони. Ось чому для цього слід використовувати дейтерій, що входить до складу «важкої» води.

На початку 1942 року під керівництвом Фермі у приміщенні тенісного корту під західними трибунами стадіону Чикаго почалося будівництво першого в історії ядерного реактора. Усі роботи вчені проводили самі. Управління реакцією можна здійснювати єдиним способом - регулюючи число нейтронів, що у ланцюгової реакції. Фермі припускав домогтися цього за допомогою стрижнів, виготовлених із таких речовин, як бор та кадмій, які сильно поглинають нейтрони. Уповільнювачем служили графітові цеглини, з яких фізики звели колони заввишки 3 м і шириною 1,2 м. Між ними були встановлені прямокутні блоки з окисом урану. На всю конструкцію пішло близько 46 тонн окису урану та 385 тонн графіту. Для уповільнення реакції служили введені в реактор стрижні з кадмію та бору.

Якби цього виявилося недостатньо, то для страховки на платформі, розташованій над реактором, стояли двоє вчених із відрами, наповненими розчином солей кадмію - вони мали вилити їх на реактор, якби реакція вийшла з-під контролю. На щастя, цього не потрібно. 2 грудня 1942 року Фермі наказав висунути всі контрольні стрижні, і експеримент розпочався. Через чотири хвилини нейтронні лічильники почали клацати все голосніше та голосніше. З кожною хвилиною інтенсивність нейтронного потоку зростала. Це говорило про те, що в реакторі йде ланцюгова реакція. Вона тривала протягом 28 хвилин. Потім Фермі дав знак і опущені стрижні припинили процес. Так уперше людина звільнила енергію атомного ядра і довела, що може контролювати її за своєю волею. Тепер уже не було сумніву, що ядерна зброя – реальність.

1943 року реактор Фермі демонтували і перевезли до Арагонської національної лабораторії (50 км від Чикаго). Тут був незабаром
побудований ще один ядерний реактор, в якому як сповільнювач використовувалася важка вода. Він складався з циліндричної алюмінієвої цистерни, що містить 6,5 тонн важкої води, в яку було вертикально занурено 120 стрижнів із металевого урану, ув'язнених у алюмінієву оболонку. Сім керівників стрижнів було зроблено з кадмію. Навколо цистерни розташовувався графітовий відбивач, потім екран зі сплавів свинцю та кадмію. Вся конструкція полягала в бетонний панцир із товщиною стінок близько 2,5 м.

Експерименти цих досвідчених реакторах підтвердили можливість промислового виробництва плутонію.

Головним центром «Манхеттенського проекту» незабаром стало містечко Ок-Рідж у долині річки Теннесі, населення якого за кілька місяців зросло до 79 тисяч людей. Тут у короткий термін було збудовано перший в історії завод з виробництва збагаченого урану. Тут же 1943 року було пущено промисловий реактор, який виробляв плутоній. У лютому 1944 року з нього щодня витягували близько 300 кг урану, з поверхні якого шляхом хімічного поділу отримували плутоній. (Для цього плутоній спочатку розчиняли, а потім брали в облогу.) Очищений уран після цього знову повертався в реактор. Того ж року в безплідній похмурій пустелі на південному березі річки Колумбія почалося будівництво величезного заводу Хенфорд. Тут розміщувалося три потужні атомні реактори, які щодня давали кілька сотень грамів плутонію.

Паралельно повним ходом йшли дослідження щодо розробки промислового процесу збагачення урану.

Розглянувши різні варіанти, Гровс та Оппенгеймер вирішили зосередити зусилля на двох методах: газодифузійному та електромагнітному.

Газодифузійний метод ґрунтувався на принципі, відомому під назвою закону Грехема (він був вперше сформульований 1829 року шотландським хіміком Томасом Грехемом і розроблений 1896 року англійським фізиком Рейлі). Відповідно до цього закону, якщо два газу, один з яких легший за інший, пропускати через фільтр з мізерно малими отворами, то через нього пройде дещо більше легкого газу, ніж важкого. У листопаді 1942 року Юрі та Даннінг з Колумбійського університету створили на основі методу Рейлі газодифузійний метод поділу ізотопів урану.

Оскільки природний уран - тверда речовина, його спочатку перетворювали на фтористий уран (UF6). Потім цей газ пропускали через мікроскопічні - близько тисячних часток міліметра - отвори в перегородці фільтра.

Так як різниця в молярних терезах газів була дуже мала, то за перегородкою вміст урану-235 збільшувався всього в 1,0002 рази.

Для того щоб збільшити кількість урану-235 ще більше, отриману суміш знову пропускають через перегородку, і кількість урану знову збільшується в 10002 рази. Таким чином, щоб підвищити вміст урану-235 до 99% потрібно було пропускати газ через 4000 фільтрів. Це відбувалося на величезному газодифузійному заводі Ок-Рідж.

У 1940 році під керівництвом Ернста Лоуренса в Каліфорнійському університеті почалися дослідження по розподілу ізотопів урану електромагнітним методом. Необхідно було знайти такі фізичні процеси, які б розділити ізотопи, користуючись різницею їх мас. Лоуренс спробував розділити ізотопи, використовуючи принцип мас-спектрографа - приладу, з допомогою якого визначають маси атомів.

Принцип його дії зводився до наступного: попередньо іонізовані атоми прискорювалися електричним полем, а потім пропускалися через магнітне поле, в якому вони описували кола, розташовані в площині перпендикулярної напрямку поля. Так як радіуси цих траєкторій були пропорційні масі, легкі іони виявлялися на кола меншого радіусу, ніж важкі. Якщо на шляху атомів розміщували пастки, то можна було окремо збирати різні ізотопи.

Таким був метод. У лабораторних умовах він дав непогані результати. Але будівництво установки, де поділ ізотопів міг би проводитися у промислових масштабах, виявилося надзвичайно складним. Однак Лоуренсу врешті-решт вдалося подолати всі труднощі. Результатом його зусиль стала поява калутрона, встановленого на гігантському заводі в Ок-Ріджі.

Цей електромагнітний завод був побудований в 1943 році і виявився чи не найдорожчим дітищем «Манхеттенського проекту». Метод Лоуренса вимагав великої кількості складних, ще не розроблених пристроїв, пов'язаних із високою напругою, високим вакуумом та сильними магнітними полями. Масштаби витрат виявилися величезними. Калутрон мав гігантський електромагніт, довжина якого досягала 75 м за вагою близько 4000 тонн.

На обмотки для цього електромагніту пішло кілька тисяч тонн срібного дроту.

Усі роботи (не рахуючи вартості срібла на суму 300 мільйонів доларів, яке державне казначейство надало лише на якийсь час) обійшлися в 400 мільйонів доларів. Тільки за електроенергію, витрачену калутроном, міністерство оборони сплатило 10 мільйонів. Більшість обладнання ок-риджського заводу перевершувала за масштабами і точності виготовлення все, що будь-коли розроблялося у цій галузі техніки.

Але всі ці витрати виявилися марними. Витративши загалом близько 2 мільярдів доларів, вчені США до 1944 року створили унікальну технологію збагачення урану та виробництва плутонію. Тим часом у Лос-Аламоській лабораторії працювали над проектом самої бомби. Принцип її дії був у загальних рисах зрозумілий вже давно: речовина, що ділиться (плутоній або уран-235), слід було в момент вибуху перевести в критичний стан (для здійснення ланцюгової реакції маса заряду повинна бути навіть помітно більшою за критичну) і опромінити пучком нейтронів, що вабило за собою початок ланцюгової реакції.

За розрахунками, критична маса заряду перевищувала 50 кілограмів, але її змогли значно зменшити. Загалом на величину критичної маси сильно впливають кілька факторів. Чим більша поверхнева площа заряду - тим більше нейтронів марно випромінюється в навколишній простір. Найменшою площею поверхні має сфера. Отже, сферичні заряди за інших рівних умов мають найменшу критичну масу. Крім того, величина критичної маси залежить від чистоти і виду матеріалів, що діляться. Вона обернено пропорційна квадрату щільності цього матеріалу, що дозволяє, наприклад, зі збільшенням щільності вдвічі, зменшити критичну масу вчетверо. Потрібну ступінь підкритичності можна отримати, наприклад, ущільненням матеріалу, що ділиться за рахунок вибуху заряду звичайної вибухової речовини, виконаного у вигляді сферичної оболонки, що оточує ядерний заряд. Критичну масу, крім того, можна зменшити, оточивши заряд екраном, що добре відображає нейтрони. Як такий екран можуть бути використані свинець, берилій, вольфрам, природний уран, залізо та багато інших.

Одна з можливих конструкцій атомної бомби складається із двох шматків урану, які, з'єднуючись, утворюють масу більше критичної. Для того, щоб викликати вибух бомби, треба якнайшвидше зблизити їх. Другий метод заснований на використанні вибуху, що сходить всередину. У цьому випадку потік газів від звичайної вибухової речовини прямував на розташований всередині матеріал, що ділиться і стискав його до тих пір, поки він не досягав критичної маси. З'єднання заряду та інтенсивне опромінення його нейтронами, як уже говорилося, викликає ланцюгову реакцію, в результаті якої в першу секунду температура зростає до 1 мільйона градусів. За цей час встигало розділитися лише близько 5% критичної маси. Решта заряду в бомбах ранньої конструкції випаровувалась без
будь-якої користі.

Першу в історії атомну бомбу (їй було дано ім'я «Трініті») було зібрано влітку 1945 року. А 16 червня 1945 року на атомному полігоні в пустелі Аламогордо (штат Нью-Мексико) було зроблено перший на Землі атомний вибух. Бомбу помістили у центрі полігону на вершині сталевої 30-метрової вежі. Навколо неї на великій відстані розміщувалася реєструюча апаратура. У 9 км був спостережний пункт, а 16 км - командний. На всіх свідків цієї події атомний вибух справив приголомшливе враження. За описом очевидців, було таке відчуття, ніби безліч сонців з'єдналося в одне й одразу висвітлило полігон. Потім над рівниною виникла величезна вогненна куля і до неї повільно і зловісно стала підніматися кругла хмара пилу і світла.

Відірвавшись від землі, ця вогненна куля за кілька секунд злетіла на висоту понад три кілометри. З кожною миттю він розростався у розмірах, незабаром його діаметр досяг 1,5 км, і він повільно піднявся до стратосфери. Потім вогненна куля поступилася місцем стовпу диму, що клубився, який витягнувся на висоту 12 км, прийнявши форму гігантського гриба. Все це супроводжувалося жахливим гуркотом, від якого тремтіла земля. Потужність бомби, що вибухнула, перевершила всі очікування.

Як тільки дозволила радіаційна ситуація, кілька танків «Шерман», викладені зсередини свинцевими плитами, кинулися в район вибуху. На одному з них знаходився Фермі, якому не терпілося побачити результати своєї праці. Його очам постала мертва випалена земля, на якій у радіусі 1,5 км було знищено все живе. Пісок спікся в склоподібну зелену кірку, що покривала землю. У величезній вирві лежали понівечені залишки сталевої опорної вежі. Сила вибуху була оцінена у 20000 тонн тротилу.

Наступним кроком мало стати бойове застосування бомби проти Японії, яка після капітуляції фашистської Німеччини одна продовжувала війну зі США та їх союзниками. Ракет-носіїв тоді ще не було, тому бомбардування мали здійснити з літака. Компоненти двох бомб були з великою обережністю доставлені крейсером «Індіанаполіс» на острів Тініан, де базувалася 509 зведена група ВПС США. За типом заряду та конструкції ці бомби дещо відрізнялися одна від одної.

Перша бомба - «Малюк» - була великогабаритною авіаційною бомбою з атомним зарядом із сильно збагаченого урану-235. Довжина її була близько 3 м, діаметр – 62 см, вага – 4, 1 т.

Друга бомба – «Товстун» – із зарядом плутонію-239 мала яйцеподібну форму з великогабаритним стабілізатором. Довжина її
становила 3, 2 м, діаметр 1, 5 м, вага – 4, 5 т.

6 серпня бомбардувальник Б-29 «Енола Гей» полковника Тіббетса скинув «Малюка» на велике японське місто Хіросіму. Бомба опускалася на парашуті і вибухнула, як це було передбачено, на висоті 600 м від землі.

Наслідки вибуху були жахливими. Навіть на самих пілотів вид знищеного ними в одну мить мирного міста справив гнітюче враження. Пізніше один із них зізнався, що вони бачили в цю секунду найгірше, що тільки може побачити людина.

Для тих, хто знаходився на землі, те, що відбувалося, нагадувало справжнє пекло. Насамперед над Хіросимою пройшла теплова хвиля. Її дія тривала всього кілька миттєвостей, але була настільки потужною, що розплавило навіть черепицю та кристали кварцу в гранітних плитах, перетворило на вугілля телефонні стовпи на відстані 4 км і, нарешті, настільки спопелило людські тіла, що від них залишилися тільки тіні на асфальті мостових. або на стінах будинків. Потім з-під вогняної кулі вирвався жахливий порив вітру і промчав над містом зі швидкістю 800 км/год, змітаючи все на своєму шляху. Будинки, що не витримали його лютого натиску, руйнувалися як підкошені. У гігантському колі діаметром 4 км не залишилося жодної цілої будівлі. Через кілька хвилин після вибуху над містом пройшов чорний радіоактивний дощ - це волога, що перетворена на пару, сконденсувалася у високих шарах атмосфери і випала на землю у вигляді великих крапель, змішаних з радіоактивним пилом.

Після дощу на місто обрушився новий порив вітру, що цього разу дмухав у напрямку епіцентру. Він був слабший за першого, але все-таки досить сильний, щоб виривати з коренем дерева. Вітер роздув гігантську пожежу, в якій горіло все, що могло тільки горіти. З 76 тисяч будівель повністю зруйнувалося та згоріло 55 тисяч. Свідки цієї жахливої ​​катастрофи згадували про людей-факелів, з яких згорілий одяг спадав на землю разом з лахміттям шкіри, і про натовп збожеволілих людей, вкритих жахливими опіками, які з криком металися вулицями. У повітрі стояв задушливий сморід від горілого м'яса. Всюди валялися люди, мертві та вмираючі. Було багато таких, які засліпли і оглухли і, торкаючись на всі боки, не могли нічого розібрати в хаосі, що панував навколо.

Нещасні, що знаходилися від епіцентру на відстані до 800 м, за частки секунди згоріли в буквальному сенсі слова - їх нутрощі випарувалися, а тіла перетворилися на грудки вугілля, що димить. Ті, що перебували від епіцентру на відстані 1 км, були уражені променевою хворобою у вкрай важкій формі. Вже за кілька годин у них почалося сильне блювання, температура підскочила до 39-40 градусів, з'явилися задишка та кровотечі. Потім на шкірі висипали виразки, що не гояться, склад крові різко змінився, волосся випало. Після жахливих страждань, зазвичай другого чи третього дня, наступала смерть.

Загалом від вибуху та променевої хвороби загинуло близько 240 тисяч людей. Близько 160 тисяч отримали променеву хворобу у легшій формі - їхня болісна смерть виявилася відстроченою на кілька місяців або років. Коли звістка про катастрофу поширилася країною, вся Японія була паралізована страхом. Він ще збільшився, після того, як 9 серпня літак «Бокс Кар» майора Суїні скинув другу бомбу на Нагасакі. Тут також загинуло та було поранено кілька сотень тисяч жителів. Не в силах протистояти новій зброї, японський уряд капітулював - атомна бомба поклала край Другій світовій війні.

Війна закінчилась. Вона тривала лише шість років, але встигла змінити світ і людей майже до невпізнання.

Людська цивілізація до 1939 року і людська цивілізація після 1945 року дуже не схожі один на одного. Тому є багато причин, але одна з найважливіших – поява ядерної зброї. Можна без перебільшень сказати, що тінь Хіросіми лежить по всій другій половині ХХ століття. Вона стала глибоким моральним опіком для багатьох мільйонів людей, як сучасників цієї катастрофи, так і народилися через десятиліття після неї. Сучасна людина вже не може думати про світ так, як думали про нього до 6 серпня 1945 - він занадто ясно розуміє, що цей світ може за кілька миттєвостей перетворитися на ніщо.

Сучасна людина не може дивитися на війну, оскільки дивилися її діди та прадіди - він достовірно знає, що ця війна буде останньою, і в ній не виявиться ні переможців, ні переможених. Ядерна зброя наклала свій відбиток на всі сфери суспільного життя, і сучасна цивілізація не може жити за тими самими законами, що шістдесят чи вісімдесят років тому. Ніхто не розумів цього краще за самих творців атомної бомби.

«Люди нашої планети , - писав Роберт Оппенгеймер, - повинні об'єднатися. Жах та руйнація, посіяні останньою війною, диктують нам цю думку. Вибухи атомних бомб довели її з усією жорстокістю. Інші люди в інший час вже говорили подібні слова – тільки про іншу зброю та про інші війни. Вони не досягли успіху. Але той, хто і сьогодні скаже, що ці слова марні, введений в оману мінливістю історії. Нас не можна переконати у цьому. Результати нашої праці не залишають людству іншого вибору, як створити об'єднаний світ. Світ, заснований на законності та гуманізму».

Третій рейх Булавіна Вікторія Вікторівна

Хто ж винайшов ядерну бомбу?

Хто ж винайшов ядерну бомбу?

Нацистська партія завжди визнавала велике значення технологій та вкладала величезні кошти у розробку ракет, літаків та танків. Але найвидатніше і найнебезпечніше відкриття було зроблено в галузі ядерної фізики. Німеччина була у 1930-х роках, мабуть, лідером у ядерній фізиці. Проте з приходом до влади нацистів, багато німецьких фізиків, які були євреями, залишили Третій рейх. Деякі з них емігрували до США, принісши із собою тривожні звістки: Німеччина, можливо, працює над створенням атомної бомби. Ці вісті спонукали Пентагон вжити заходів щодо розробки власної атомної програми, яку назвали «Манхеттенський проект».

Цікаву, але більш ніж сумнівну версію про секретну зброю Третього рейху запропонував Ганс Ульріх фон Кранц. У його книзі «Таємна зброя Третього рейху» висувається версія про те, що атомну бомбу було створено в Німеччині і що США лише зімітували результати «Манхеттенського проекту». Але розповімо про це докладніше.

Отто Ган, знаменитий німецький фізик і радіохімік, спільно з іншим великим ученим Фріцем Штраусманом відкрив у 1938 році поділ уранового ядра, фактично давши цим старт роботам із створення ядерної зброї. У 1938 році атомні розробки не були засекречені, але практично в жодній країні, крім Німеччини, їм не приділялося належної уваги. Вони не бачили особливого сенсу. Прем'єр-міністр Великобританії Невілл Чемберлен стверджував: «Ця абстрактна матерія не має жодного відношення до державних потреб». Стан ядерних досліджень у Сполучених Штатах Америки професор Ган оцінював так: «Якщо говорити про країну, в якій процесам розподілу ядра приділяється найменша увага, слід, безсумнівно, назвати США. Зрозуміло, зараз я не розглядаю Бразилію чи Ватикан. Однак серед розвинутих країн навіть Італія та комуністична Росія значно випереджають США». Також він зазначав, що проблемам теоретичної фізики по той бік океану приділяється взагалі мало уваги, пріоритет надається прикладним розробкам, які можуть дати негайний прибуток. Вердикт Гана був однозначним: «Я можу з упевненістю стверджувати, що протягом найближчого десятиліття північноамериканці не зможуть зробити щось важливе для розвитку атомної фізики». Це твердження і стало підставою для побудови гіпотези фон Кранца. Розглянемо його версію.

У цей же час було створено групу «Алсос», діяльність якої зводилася до «полювання за головами» та пошуку секретів атомних досліджень Німеччини. Тут виникає закономірне запитання: навіщо американцям шукати чужі секрети, якщо власний проект йде повним ходом? Чому вони так розраховували на чужі дослідження?

Навесні 1945 року, завдяки діяльності «Алсос», до рук американців потрапило багато вчених, які брали участь у німецьких ядерних дослідженнях. До травня у них виявились і Гейзенберг, і Ган, і Озенберг, і Дібнер, і багато інших видатних німецьких фізиків. Але група «Алсос» продовжувала активні пошуки у вже переможеній Німеччині – до кінця травня. І тільки коли всіх великих учених було відправлено до Америки, «Алсос» припинив свою діяльність. І наприкінці червня американці проводять випробування атомної бомби, як стверджується, вперше у світі. А на початку серпня скидають дві бомби на японські міста. Ганс Ульріх фон Кранц звернув увагу на ці збіги.

Сумніви у дослідника викликає і те, що між випробуваннями та бойовим застосуванням нової суперзброї пройшов лише місяць, адже виготовлення ядерної бомби неможливе у такий короткий термін! Після Хіросіми та Нагасакі наступні бомби в США з'явилися на озброєнні лише у 1947 році, чому передували додаткові випробування в Ель-Пасо у 1946 році. Це наводить на думку, що ми маємо справу з правдою, що ретельно приховується, тому що виходить, що в 1945 році американці скидають три бомби - і все успішно. Наступні випробування - таких самих бомб - проходять півтора року по тому, причому не дуже вдало (не вибухнули три бомби з чотирьох). Серійне виробництво почалося ще через півроку, і невідомо, наскільки атомні бомби, що з'явилися на американських складах армії, відповідали своєму страшному призначенню. Це й навело дослідника на думку, що «перші три атомні бомби – ті самі, сорок п'ятого року – були побудовані американцями не самостійно, а отримані від когось. Якщо говорити прямо – від німців. Побічно таку гіпотезу підтверджує реакція німецьких учених на бомбардування японських міст, про яку ми знаємо завдяки книзі Девіда Ірвінга». На думку дослідника, атомний проект Третього рейху контролювало «Аненербе», яке було в особистому підпорядкуванні вождя СС Генріха Гіммлера. На думку Ганса Ульріх фон Кранца, «ядерний заряд – найкращий інструмент післявоєнного геноциду, вважали і Гітлер, і Гіммлер». Згідно з даними дослідника, 3 березня 1944 року атомну бомбу (об'єкт «Локи») було доставлено на місце випробувань - у болотисті ліси Білорусії. Випробування пройшли успішно і викликали небувалий ентузіазм у керівництві Третього рейху. Німецька пропаганда і раніше згадувала про «чудо-зброю» гігантської руйнівної сили, яку незабаром отримає вермахт, тепер ці мотиви зазвучали ще голосніше. Зазвичай їх вважають блефом, проте, чи можемо ми однозначно зробити такий висновок? Як правило, нацистська пропаганда не блефувала, вона лише прикрашала дійсність. Викрити її у великій брехні з питань «чудо-зброї» поки що не вдавалося. Згадаймо, пропаганда обіцяла реактивні винищувачі – найшвидші у світі. І вже наприкінці 1944 року сотні «Месершміттів-262» патрулювали повітряний простір рейху. Пропаганда обіцяла ворогам ракетний дощ, і з осені цього року десятки крилатих ракет Фау щодня обрушувалися на англійські міста. То з якої стати вважати блефом обіцяну суперруйнівну зброю?

З весни 1944 року почалися гарячкова підговка до серійного виробництва ядерних боєприпасів. Але чому ці бомби не застосували? Фон Кранц дає таку відповідь - не було носія, а коли з'явився транспортний літак «Юнкерс-390», на рейх чекала зрада, до того ж і ці бомби вже не могли вирішити результат війни.

Наскільки правдоподібною є ця версія? Чи справді німці першими розробили атомну бомбу? Сказати складно, але виключати таку можливість не слід, адже, як ми знаємо, саме німецькі фахівці були ще на початку 1940-х років лідерами атомних досліджень.

Незважаючи на те, що багато істориків займаються дослідженням таємниць Третього рейху, бо стали доступними багато секретних документів, схоже, що й сьогодні архіви з матеріалами про військові розробки Німеччини надійно зберігають безліч загадок.