"Вирусный флигель" - читать интересную книгу автора (Ирвинг Дэвид)

Роковая ошибка

Случилось так, что первые военные трудности Германии совпали с кризисом немецких атомных исследований. В те самые месяцы, когда наметился перелом в битве за Британию, а союзники Германии создали чреватое серьезными опасностями положение на Балканах, немецкие ученые впервые ясно представили себе сколь мало обоснованными оказались их надежды на возможности создания сравнительно простых методов выделения чистого урана-235. А вскоре за этим последовала и другая обескураживающая новость: гейдельбергская группа, занимавшаяся исследованиями графита, сообщила о новых данных, которые вопреки всем ожиданиям указывали на полную непригодность этого материала для использования в качестве замедлителя.

Еще в конце 1940 года немецкие физики не предвидели никаких сколько-нибудь серьезных трудностей на пути военного применения атомной энергии. Но уже в самом начале 1941 года то, что представлялось им концом пути, оказалось на деле лишь крутым поворотом, за которым раскрылась беспредельная даль нового научного поиска.

Забраковав в январе 1941 года графит, немецкие ученые совершили роковую ошибку. Теперь это хорошо известно. Но поражает и поныне, почему они приняли это заключение за истину, почему не усомнились в нем. Ведь всего полугодием раньше экспериментальное определение ядерных констант графита дало весьма благоприятные результаты. Тогда в сравнительно несложном эксперименте удалось измерить длину диффузий тепловых нейтронов, оказавшуюся равной 61 сантиметру. После этого эксперимента профессор Боте с уверенностью ожидал, что в совершенно чистом графите длина диффузии возрастет до 70 сантиметров. И этого было бы вполне достаточно для успешного применения дешевого и доступного материала в качестве отличного замедлителя в урановых котлах.

Новые эксперименты в Гейдельберге были завершены в январе 1941 года. Что-то, где-то было сделано не так, и измерения на метровой сфере из электрографита фирмы «Сименс», считавшегося исключительно чистым, дали вместо ожидаемых 70 только 35 сантиметров. А это привело Боте к выводу о невозможности создать котел на необогащенном уране и графите[15]. Чтобы применять графит, считал Боте, ядерное топливо должно быть обогащено ураном-235. Как ни странно, он почти не допускал мысли о загрязнении использовавшегося в эксперименте графита примесями водорода или азота.

Попытки получить сверхчистый углерод предпринимались в Германии еще за несколько лет до опытов, проведенных в Гейдельберге. Так, в Гёттингене профессор Йос ставил опыты по получению сверхчистого углерода, совершенно свободного даже от малейших следов бора. Он подвергал нагреву различные углеводы, включая разнообразные сахара и крахмал, и ему удавалось получать исключительно чистый углерод. Однако после опытов Боте эффективность даже самого чистого углерода как замедлителя нейтронов была поставлена под сомнение и от дальнейших опытов с углеродом отказались.

Справедливости ради следует упомянуть об очень сходной ошибке, допущенной в Кембридже. Здесь в то время работали бежавшие из Франции фон Халбан и Коварский. Оки опытным путем пытались установить, возможно ли возникновение цепной реакции при использовании графита. Полученные ими результаты тоже оказались отрицательными.

А ведь в Германии дело могло бы принять совершенно иной оборот, если бы коллеги Хартека отнеслись к его опыту с сухим льдом более лояльно. Тогда он почти наверняка провел бы свой второй эксперимент с большим количеством урана и сухого льда и узнал бы истинную величину поглощения нейтронов. Однако читатель уже, видимо, убедился, что неудача Хартека была не случайной, а являлась следствием общего состояния дел в немецкой науке. Ему еще не раз придется убедиться, сколь пагубно сказывалось оно на многих начинаниях физиков-атомщиков в Германии. Именно общим состоянием дел только и можно объяснить, почему никто из физиков не попытался проверить результаты Боте. Кто знает, как обернулось бы дело, если бы опыты Боте были своевременно повторены и его ошибка исправлена. К счастью, эта ошибка, роковая для судеб немецкого атомного проекта, оказалась счастливой для всего человечества. Она стала главным препятствием и помешала немцам создать критический реактор на графите и уране, то есть реактор такого же типа, как первый в мире действующий реактор, созданный американцами два года спустя. Ошибка Боте лишила немцев выбора — теперь всю ставку они делали на тяжелую воду.

Вся работа ставилась в зависимость от этой жидкости, по каплям получаемой на заводе высокой концентрации в оккупированном Рьюкане. Департамент армейского вооружения решил командировать кого-нибудь из физиков в Норвегию, с тем чтобы на месте разобраться в положении и выяснить, нельзя ли ускорить производство тяжелой воды. Выбор пал на Карла Виртца, который до войны являлся почти единственным специалистом по тяжелой воде. Однако истинная роль этого человека в немецком атомном проекте не ограничивалась консультациями по тяжелой воде, со временем он стал одним из его основных участников. Виртц слышал о главном инженере завода в Веморке, докторе Йомаре Вруне, он читал некоторые работы о тяжелой воде, написанные Вруном совместно с профессором Лейфом Тронстадом. Однако Виртцу не пришлось встретиться с Вруном.

В мирное время тяжелой воды, выпускавшейся Норвежской гидроэлектрической компанией, с лихвой хватало для всех научных лабораторий мира, но этого количества было явно недостаточно для удовлетворения запросов германского военного министерства. Лишенное надежд на применение графита, оно теперь требовало тяжелую воду в количествах, исчисляемых тоннами. Посетив норвежский завод, Виртц убедился я неэкономичности процесса получения тяжелой воды даже при повторном окислении обогащенного водорода и его повторном электролизе. Убедился он и в другом — и при самом идеальном процессе, проводимом в самых идеальных условиях, получение одного грамма тяжелой воды все равно будет обходиться баснословно дорого: на каждый грамм потребуется затратить 100 киловатт-часов электроэнергии. В Германии с ее тепловыми электростанциями, работающими на угле, за каждый грамм пришлось бы платить одну марку. Не говоря уже о нехватке электроэнергии, такая стоимость неумолимо указывала на полное отсутствие возможности строительства завода тяжелой воды в самой Германии.

Последствия ошибки Боте сказались бы значительно меньше, если бы немцам стал известен какой-либо практически пригодный метод повышения концентрации урана-235. Тогда им удалось бы построить реакторы, в которых в качестве замедлителя была бы пригодна даже обычная вода. Но и в этом немецких физиков постигла неудача. Работы по разделению изотопов методом Клузиуса — Диккеля с использованием шестифтористого урана, проводившиеся в Гамбурге, не дали ожидаемого эффекта, и в начале 1941 года Хартеку и Йенсену пришлось признать свое поражение.

Им нелегко было отказаться от метода Клузиуса — Диккеля. И, прежде чем пойти на это, они не один раз пытались переработать и усовершенствовать аппарат. Сначала они надеялись сделать его в Гамбурге, в своей лаборатории, где соорудили колонну из никелевых труб высотой более четырех метров. По внутренней трубе колонны пропускали перегретый пар, а внешнюю охлаждали, но находившийся в пространстве между трубами шестифтористый уран не желал «работать». Тогда было решено построить на заводе «ИГ Фарбениндустри» в Леверкузене колонну высотой пять с половиной метров и вновь попытаться разделить изотопы урана. В этой колонне, как и во всех прежних, ученые без труда разделили изотопы ксенона и, используя метан, сумели даже выделить углерод-13. Но при тех рабочих температурах, которые удавалось получить на внутренней трубе колонны, разделения изотопов урана почти не происходило: за семнадцать суток непрерывной работы колонны удалось получить всего только один грамм шестифтористого урана, в котором концентрация урана-235 лишь вдвое превысила нормальную.

В попытках отыскать причину неудачи высказывались самые разные догадки. Так, мюнхенский физико-химик Вальдман предполагал, что в колонне шестифтористый уран разлагается под действием высокой температуры. Была проведена специальная проверка — газ не разлагался. Пробовали воспользоваться и другим рабочим газом, пятихлористым ураном, но он действительно разлагался на четыреххлористый уран и хлор, как и предсказывал в свое время Клузиус.

Не лучше обстояли дела и с другим методом разделения, которым занимался в Гейдельберге Флейшман. Поначалу теоретические данные сулили полный успех, ко прошло несколько месяцев, и весной 1941 года все надежды развеялись в прах.

Немецкие ядерщики оказались перед лицом кризиса…

Не предвидя трудностей, они слишком легко отнеслись к делу и совершенно не позаботились о поисках серьезных резервных вариантов. Правда, Клузиус и его сотрудники предлагали весьма изящный способ разделения изотопов с помощью жидких соединений урана. Метод был разработан теоретически и дело оставалось за малым… нужно было открыть подходящие жидкие соединения урана.

В марте 1941 года ведущие участники атомного проекта встретились вновь. Их встреча прошла в безрадостной и даже тяжелой обстановке; все они чувствовали, что зашли в тупик, но никто не мог предложить чего-либо нового.

Подводя итоги совещания, профессор Хартек писал военному министерству:

Касаясь второй задачи, Хартек делал вывод, что, пока не будет найден лучший метод разделения изотопов урана, нынешние методы могут рассматриваться «только для применения в тех специальных случаях, когда вопросы стоимости отодвигаются на второй план». Под этими специальными случаями Хартек подразумевал изготовление атомных взрывчатых веществ.

В мае он и доктор Виртц снова посетили завод в Веморке. Они поехали туда, чтобы наметить пути реализации предложений Виртца о повышении производительности завода. На этот раз они встретились с его главным инженером доктором Вруном. Брун сразу же почувствовал их стремление всячески избежать распросов о предназначении тяжелой воды, и эта уклончивость уже сама по себе убедила Бруна в чрезвычайной важности, которую немцы придают продукции его фирмы. Что же касается немецких физиков, то они получили вполне удовлетворившую их информацию. Она убедила их в возможности наладить снабжение тяжелой водой. -

Но вторая задача, указанная Хартеком, — разделение изотопов — все еще оставалась не решенной. Чтобы ускорить дело, военное министерство согласилось поддерживать проведение нескольких параллельных работ. Одной из них была работа, предложенная ассистентом Гейзенберга в Лейпциге Эрихом Багге, который, как помнит читатель, в первые дни войны помогал Дибнеру созвать совещание физиков.

Еще в ноябре 1940 года, примерно через месяц после Бунзеновского научного конвента в Лейпциге, Багге подготовил статью, посвященную самоновейшей (как тогда казалось) возможности достаточно производительного обогащения редких изотопов. В весьма упрощенном виде его предложение сводилось к следующему: узкий пучок молекул подлежащих разделению изотопов пропускается через систему щелей, открываемых и закрываемых в строго определенные моменты времени вращающимися затворами; скорость вращения затворов должна подбираться таким образом, чтобы через щели проходили «пакеты молекул» одного типа и не проходили пакеты молекул другого типа. В соответствии с законом распределения скоростей молекул, данным еще Максвеллом, скорость более легких молекул в пучке должна превышать скорость более тяжелых молекул, и, следовательно, через некоторое время после старта легкие молекулы окажутся впереди. При разделении урана легкие изотопы можно будет с помощью затворов как бы отсекать от тяжелых, а затем откачивать в соответствующий контейнер.

В начале апреля, совсем незадолго до получения написанного Хартеком отчета, Дибнер вызвал Багге в Департамент армейского вооружения. Здесь он срочно оформил перевод Багге в группу, работавшую в Далеме, и откомандировал его во Францию, где от Багге требовалась помощь Жолио и Гентнеру в пуске циклотрона. Перед отъездом Багге подал записку с изложением сути своего изобретения, которое он назвал «изотопный шлюз». В июле, когда Багге уже обжился в Париже, приехал Дибнер. Он привез довольно мрачные новости о безуспешных попытках найти подходящий метод разделения изотопов. А одна из новостей касалась непосредственно Багге и оказалась радостной для него. Пока он жил в Париже, непосредственный начальник Дибнера по Департаменту доктор Баше направил записку об изотопном шлюзе в Гамбург, чтобы узнать мнение Хартека. Теперь Багге надлежало немедленно возвратиться в Германию. 2 августа Багге был уже в Мюнхене, где имел беседу с Клузиусом, экспертом по разделению изотопов. «Он считает изотопный шлюз вполне работоспособным», — записал Багге в своем дневнике.

Весь месяц Багге метался из города в город: Берлин, Лейпциг, снова Берлин, Киль, — и везде вел переговоры со специалистами, которые могли бы посоветовать что-либо ценное для его" изобретения. Особенно он нуждался в советах тех, кто мог помочь в деле создания главного узла установки — печи, специально предназначенной для испарения тяжелых металлов.

11 сентября ему пришлось предстать перед самим профессором Шуманом. Вот дневниковая запись Багге:

«Совещание с участием доктора Баше. Очень похоже на допрос, но с положительным (для меня) исходом».

И, вероятно, именно в тот день, а не раньше, Багге впервые понял истинные причины столь горячего интереса военных к проблеме разделения изотопов. Ему случайно довелось услышать один многозначительный разговор Дибнера и Баше. Они прикидывали возможности осуществления всех работ по разделению изотопов. Баше спросил Дибнера, стоит ли направлять на это дело средства и людей, которых с каждым днем не хватает все больше, если доказана возможность создания реактора на необогащенном уране и тяжелой воде. Дибнер без раздумий ответил, что, хотя получение урана-235 и не играет принципиальной роли в создании реакторов, этот изотоп совершенно необходим для изготовления взрывчатого вещества. Слова Дибнера и открыли Багге, для какой цели предназначаются установки разделения изотопов.

После встречи с Шуманом Дибнер вновь отослал Багге в Париж, пообещав отозвать его не позже середины сентября. Однако вызов пришел только в конце ноября 1941 года. В Берлине собралась комиссия, состоявшая из специалистов по разделению изотопов. В нее входили Хартек, Клузиус, Вонхоффер, Коршинг, Виртц, а также Дибнер и Баше. Перед комиссией Багге должен был уже окончательно защищать проект своего изотопного шлюза. Это вполне удалось ему, и тут же было принято твердое решение о начале строительства установки, «окончательное и бесповоротное», как сказал Хартек.

С того дня, как Багге подготовил свою первую записку, и до принятия окончательного решения прошло двенадцать месяцев…

Примерно одновременно с Багге один из лучших гамбургских сотрудников Хартека доктор Вильгельм Грот приступил к работе над тем, чему суждено было стать самым далекоидущим начинанием среди работ по разделению изотопов в Германии. Грот занялся разработкой ультрацентрифуги, предназначенной для повышения концентрации урана-235.

К мысли о возможности обогащения урана с помощью центрифуги Грота и независимо от него профессора Мартина из Киля привела статья американца Бимса, опубликованная тремя годами ранее в журнале «Ревью оф модерн физик». В статье Бимс описал изобретенную им газовую центрифугу.

И Грот, и Мартин остановили свой выбор на пресловутом шестифтористом уране. Правда, в ультрацентрифуге явление тепловой диффузии уже не играло никакой роли. Главное преимущество ультрацентрифуги в том и состояло, что в ней разделение изотопов происходило исключительно вследствие различия масс изотопов урана, равных 235 и 238, а абсолютное значение этих масс оказывалось совершенно несущественным.

Чтобы воплотить новый принцип в металл, Гроту пришлось потратить немало сил и времени в поисках фирмы, которая согласилась бы и была бы в состоянии изготовить опытный образец центрифуги. В начале августа Грот вступил в переговоры с доктором Бейерле, главным специалистом — исследователем фирмы «Аншютц и К°». Эта фирма специализировалась в области производства гироскопических приборов и, следовательно, имела опыт в деле создания высокооборотных устройств. Через неделю был подписан контракт. А уже 10 октября в Гамбург поступили первые синьки. Еще через девять дней после совещания в Киле, к 22 августа, комплект чертежей был полностью закончен. Помимо того фирма успела изготовить для ультрацентрифуги электрический двигатель на 60 тысяч оборотов в минуту. Общая стоимость опытного образца ультрацентрифуги должна была составить 10—15 тысяч марок.

24 октября в Департаменте армейского вооружения для обсуждения метода разделения, предложенного Гротом, собрались Хартек, Баше и Дибнер. Быстрота, с которой разворачивалась работа, и особенно оперативность фирмы «Аншютц и К0» произвели на участников встречи столь хорошее впечатление, что было решено выразить фирме официальную благодарность.

И не зря. Другие фирмы оказались куда менее усердными. Так, ротор для центрифуги, который должен выдерживать колоссальные механические нагрузки, предполагалось изготовить из особо прочной специальной стали. Подобную сталь можно было получить только у «Круппа». Но фирма не торопилась, она обещала выполнить заказ только через восемь месяцев. Гроту пришлось пойти на изготовление ротора из легкого сплава. Изготовить нужный сплав — «Бондур» — взялась ганноверская фирма «Объединенные заводы легких сплавов», но срок она назначила тоже не малый — почти два месяца. Чтобы ускорить пуск центрифуги, гамбургский институт решил делать ротор и вакуумную камеру в собственных мастерских, фирме же «Аншютц и К°» предстояло сосредоточить усилия на создании системы привода центрифуги. Окончание работ по всем узлам намечалось на конец февраля. Проверку работы центрифуги решили провести на ксеноне и лишь после этого перейти к разделению изотопов урана. В декабре 1941 года Грот писал: «Теоретически ультрацентрифуга должна давать в сутки до двух килограммов шестифтористого урана, в котором концентрация урана-235 будет доводиться до 7% и даже несколько выше».

Так через несколько месяцев после мартовского совещания, констатировавшего отсутствие надежных методов разделения изотопов, наметился выход из тупика. И, отдавая должное изобретательности немецких специалистов, следует сказать, что если вначале они по существу делали ставку только на метод Клузиуса — Диккеля, то к концу 1941 года они проводили исследования не менее семи методов обогащения урана: масс-спектрографического (в лаборатории Арденне), термодиффузии, метода разделительной колонны (варианта метода тепловой диффузии), метода «вымывания» (основанного на законе распределения Нернста), метода шлюзования изотопов, метода диффузии изотопов в металлах-носителях и, наконец, метода ультрацентрифугирования.

Однако неизвестно ни одной Попытки воспользоваться методом газовой диффузии того же шестифтористого урана через пористую перегородку. И это тем более странно, что еще в самых первых исследованиях изотопов его использовал Астон, а затем усовершенствовал в Германии Густав Герц. Именно метод Герца с огромным успехом применили англичане и американцы для разделения, изотопов урана. Немецкие же физики начисто упустили его из виду.

Летом 1941 года перед немецкими учеными вновь возникла «плутониевая альтернатива».

Это случилось благодаря появлению в лаборатории Арденне, в Лихтерфельде, нового работника. Он пришел к Арденне в начале 1941 года. Это был профессор Фриц Хоутерманс, человек острого ума, обладавший замечательной способностью видеть вещи с неожиданной стороны. Судьба Хоутерманса была очень нелегкой, ему пришлось познакомиться с тюрьмами у себя на родине и даже за ее пределами. Гестапо не сводило с него глаз и ему было запрещено работать в государственных учреждениях. Лаборатория Арденне была частной, и ее хозяин рискнул взять к себе Хоутерманса, которого настойчиво рекомендовал сам Макс фон Лауэ.

И Арденне не пришлось жалеть об этом. С первых же дней Хоутерманс взялся за очень важные работы. Сперва он провел экономический анализ различных методов разделения изотопов, затем выполнил очень тонкие измерения эффективных сечений различных веществ для медленных нейтронов. Последняя работа была особенно трудной, ибо в Германии не было циклотронов и Хоутермансу при измерениях приходилось полагаться только на весьма маломощные природные источники нейтронов.

Через восемь месяцев после начала работы у Арденне Хоутерманс завершил самое важное из своих исследований. Отчет «К вопросу об инициировании цепной реакции» занимал всего 39 машинописных страниц, но в нем содержался замечательный по своей глубине обзор всего теоретического фундамента немецкого атомного проекта, а также впервые приводились исчерпывающие расчеты цепной реакции на быстрых нейтронах и расчеты значения критической массы урана-235.

Историки атомных исследований и разработок обычно утверждают, что немецкие ученые не предпринимали попыток определить значение критической массы урана-235 и даже не давали себе труда подумать над вопросом о цепных реакциях на быстрых нейтронах. Фактически все обстоит совершенно иначе. Хоутерманс определенно проделал и то, и другое. И даже не один он. Позже, в сентябре 1942 года, в записке, посвященной возможности осуществления цепной реакции на быстрых нейтронах, Зигфрид Флюгге совершенно недвусмысленно указывал на всю важность получения урана-235 для создания урановой бомбы. А Гейзенберг, примерно в то же самое время, говоря о возможности создания урановой бомбы, в ответ на вопрос о ее размерах сказал, что она будет не больше ананаса. А еще через год на одной из лекций Гейзенберг воспользовался диаграммой, на которой изобразил схему процесса на быстрых нейтронах в уране-235. Кроме того, на основе результатов измерений эффективного сечения урана для быстрых нейтронов, проведенных в 1943 году венцами Йентшке и Линтнером, Гейзенберг уточнил теорию критической массы Хоутерманса.

Однако вернемся к отчету Хоутерманса. Его содержание не ограничивалось перечисленными важными положениями. Еще большее внимание Хоутерманс уделил возможности получения нового делящегося элемента, пригодного для создания бомбы, то есть тому, что мы называли «плутониевой альтернативой» урана-235. В сущности, Хоутерманс не открыл ничего нового, а лишь по-иному взглянул на известные уже факты. Еще в феврале 1941 года Вольц и Хаксель экспериментально установили, что уран-238 поглощает нейтроны значительно слабее, чем ожидалось. Они были убеждены в правильности своей интерпретации экспериментов и считали, что необходим пересмотр предположения Вайцзеккера о возможности извлечения делящегося продукта распада урана-239. По мнению Вольца и Хакселя, такое извлечение будет почти невозможным, поскольку этого вещества должно образовываться очень немного.

Хоутерманс отверг подобный ход рассуждений. В существовавших тогда условиях главное внимание следовало уделять вовсе не методам разделения, куда важнее было сосредоточить усилия на поисках такой наиболее эффективной геометрии реактора. Ведь в природном уране урана-238 в 139 раз больше, чем урана-235, и поэтому гораздо выгоднее изыскать способы утилизации распространенного урана-238, а не редкого урана-235. «Каждый нейтрон, который захватывается ура-ном-238, приводит к возникновению ядра элемента нового типа. А оно уже может делиться под воздействием тепловых нейтронов», — писал в отчете Хоутерманс[16]. Но это означало не что иное, как изменение подхода к самому атомному реактору. Теперь его можно было рассматривать не только как источник энергии, но и как «машину для преобразования элементов», которая несравненно эффективнее самого лучшего способа разделения изотопов. Имея котел, в котором происходит цепная реакция, уже не нужно заботиться о методах разделения изотопов, достаточно будет разработать способы химического извлечения нового элемента из облученного в котле урана. А это гораздо проще и дешевле.

Ясная, исчерпывающая работа Хоутерманса явилась как бы итогом и поворотной точкой всего немецкого атомного проекта. Теперь немецким ученым казалось, что они имеют неопровержимые обоснования, для того чтобы дожидаться времен, когда появится достаточное количество тяжелой воды и станет возможным пустить в ход атомный котел.

И хотя об этом никогда не говорилось явно, все сочли, что необходимость в срочном изготовлении установок для получения урана-235 отпала.

Замечательным свойством научного прогресса является его универсальность, всеобщность. Особенно отчетливо проступает это свойство в военные времена, когда мировая наука распадается на отдельные изолированные сообщества и ученые разных стран трудятся разобщенно, ничего не зная о достижениях своих коллег из вражеского лагеря. Параллелизм научного развития ярко проявился на примере научных достижений союзных государств и держав оси в области радиолокации и реактивных двигателей.

Летом 1940 года ученые, разбросанные по университетам Великобритании и Америки, уже успели провести критический анализ нескольких возможных методов разделения изотопов и остановили свой выбор на одном из них. В числе рассмотренных был чрезвычайно дорогостоящий метод электромагнитного разделения, которым пользовался Нир при получении первых ничтожных количеств урана-235; был также метод термодиффузии, метод центрифугирования и, наконец, метод диффузии через пористую перегородку. От метода термодиффузии отказались по тем же причинам, что и немцы: «ввиду отсутствия какого-либо известного науке уранового соединения, применение которого могло бы дать желаемый результат». Из-за дороговизны отказались и от метода, которым пользовался Нир.

Единственным сулившим успех являлся метод диффузии через пористую перегородку — метод Герца. Первыми обратили на него внимание англичане. Единственным пригодным газом и в этом случае оказался все тот же шестифтористый уран. Его требовалось пропускать сквозь пористую мембрану при очень точно подобранном давлении. Молекулы газа с атомами урана-235, будучи более легкими, диффундировали в пористой преграде с большей скоростью, чем молекулы с атомами урана-238. Процесс диффузии следовало повторять много-много раз, прежде чем концентрация урана-235 увеличится до требуемого значения. Поэтому для работы завода, основанного на процессе газовой диффузии в пористой перегородке, требовалось огромное количество электроэнергии, хотя почти вся она должна была затрачиваться на приведение в действие чрезвычайно многочисленного и сложного насосного оборудования.

В декабре 1940 года группа британских ученых, работавшая под руководством ученого-беженца Ф. Симона, закончила проект большого завода, основанного на применении аппаратов Герца и рассчитанного на суточное производство 1 килограмма урана-235 с концентрацией 99 процентов. Под завод понадобилось бы отвести участок земли площадью 16 гектаров, и он должен был потреблять весьма значительную электрическую мощность — 60 тысяч киловатт. В этом же месяце фирма «Ай-си-ай» (Imperial Chemical Industries) подписала контракт на производство первых промышленных количеств шестифтористого урана (в Германии его производство шло уже полным ходом).

Что же касается работ в США, то в ту пору они в общем-то отставали от английских, хотя физики, работавшие на гигантском калифорнийском циклотроне, вырвались далеко вперед на плутониевом направлении. Только летом 1940 года Американский урановый комитет, встревоженный весьма преувеличенными слухами об успехах, достигнутых в Вирусном флигеле, наметил обширную программу действий, руководство которыми было возложено на Национальный совет оборонных исследований, возглавляемый доктором Ваневаром Бушем.

Буш получил от Рузвельта указание обменяться с англичанами научной информацией, и в марте 1941 года британские ученые получили из Вашингтона первые научные отчеты. На их основе профессор Пайерлс произвел начальную оценку критической массы урана-235. По его предположению, она составляла 8 килограммов или даже меньше. В мае 1941 года английской фирме «Метрополитен-Виккерс» был выдан заказ на строительство опытного завода с 20 ступенями газодиффузионного разделения урана. Однако работы по плутонию в Кембридже не только не развивались, но и постепенно сворачивались, главным образом из-за отсутствия циклотрона. Была и другая причина. Некоторые авторитетные английские ученые скептически относились к возможностям изготовления плутониевой бомбы. Им казалось, что ее создание неизбежно окажется в зависимости от производства достаточного количества тяжелой воды, то есть от создания действующего реактора. А это, считали они, было едва ли более легким делом, чем производство урана-235.

В июле 1941 года специальная правительственная комиссия при министерстве авиационного производства, ведающая английскими атомными разработками[17], выпустила специальный отчет. В нем был дан обзор состояния ядерных исследований в Великобритании. Авторы отчета указывали, что для создания эффективной атомной бомбы с тротиловым эквивалентом 1800 тонн потребуется примерно 11 килограммов урана-235. Комиссия сочла также необходимым сделать следующее предупреждение:

Нам известно, что Германия столкнулась со множеством трудностей в своем стремлении наладить поставки вещества, называемого тяжелой водой. На начальных этапах работы мы также считали, что это вещество окажется чрезвычайно необходимым и для наших работ. Фактически же дело теперь представляется таким, что ценность тяжелой воды для производства атомной энергии ограничивается лишь теми процессами, которые по всей вероятности не имеют непосредственного военного значения. Однако к такому же выводу, возможно, пришли и немцы, а потому будет нелишним упомянуть, что избранное нами теперь направление работ таково, что оно рано или поздно станет ясным каждому мыслящему ученому.

Состояние работ в то время позволило авторам отчета предположить, что необходимый для первой атомной бомбы материал будет накоплен уже к концу 1943 года. Возникал вопрос: не опередят ли англичан немцы? Чтобы дать на него ответ, Интеллидженс сервис предприняла ряд мер. Одна из них, наиболее близко соприкоснувшаяся с немецкими урановыми исследованиями, была направлена на получение данных о заводе тяжелой воды в Рьюкане; любое упоминание о тяжелой воде в донесениях Интеллидженс сервис теперь должно было изучаться самым тщательным образом. И когда летом из Тронхейма в Лондон поступило сообщение о дальнейшем увеличении выпуска тяжелой воды, стала ясна вся серьезность работ немецких ученых.

В ход были пущены основные силы британской разведки.

В норвежском отделе Интеллидженс сервис в то время работал капитан-лейтенант Эрик Уэлш. Он был старым боевым офицером и еще в первую мировую войну служил на минном тральщике. Затем, уже в мирное время, он стал дельцом и работал в Норвегии управляющим завода Международной компании красок. В Норвегии он и женился. Он хорошо знал эту страну и имел там немало связей. К достоинствам Уэлша следует отнести и его довольно широкие в сравнении с большинством разведчиков научные познания, облегчившие выполнение возложенных на него задач.

Вскоре после того как из Тронхейма поступило донесение, одна из его копий была направлена молодому ученому доктору Джонсу, прикомандированному к Интеллидженс сервис. Ознакомившись с донесением, Джонс тут же связался по телефону с Уэлшом. Оказывается, и тот уже знал о нем, но совершенно не представлял себе, что такое тяжелая вода, кому и зачем она может понадобиться. Джонс объяснил Уэлшу всю важность донесения и попросил его затребовать от тронхеймского агента подробнейшие данные о производстве тяжелой воды Норвежской гидроэлектрической компанией.

Но тут произошла совершенно неожиданная осечка. Задание Уэлша было очень своеобразно воспринято в Тронхейме. Норвежцы истолковали его как тайные английские козни. Тронхеймский агент в своем донесении спрашивал, не кроется ли за этим запросом британская фирма «Ай-си-ай» — один из самых сильных конкурентов Норвежской гидроэлектрической компании в предвоенные годы. «Помните, — писал агент, — кровь тяжелее, чем сама тяжелая вода». Джонсу очень хотелось бы узнать, что за человек составитель донесения, но пока это было невозможно. Только осенью довелось Джонсу познакомиться с ним.

А тем временем Уэлш, единственный профессиональный разведчик, хоть чуточку разбиравшийся в научных вопросах, к ужасу всех научных советников, прикомандированных в офицерских званиях в Интеллидженс сервис, постепенно брал в свои руки все управление разведывательными операциями. Уже в первые годы в силу значения, придаваемого разведкой норвежским операциям, Уэлш считался чрезвычайно полезным, а в последующие годы он стал и вовсе незаменимым.

Даже в середине 1941 года Америка не думала серьезно о войне. И хотя война была уже у ворот, американские физики еще не ставили перед собой задач военного характера. Главный упор в их урановых исследованиях по-прежнему делался на использование урана в качестве источника энергии. Отношение американских ученых к урановым исследованиям изменилось лишь после того, как в Вашингтон неофициальным путем попала копия отчета КМАУР, где ясно и убедительно говорилось об атомных перспективах и о возможных направлениях немецких работ в этой области.

Но именно в Америке в те дни впервые прозвучал вопрос, которому впоследствии было уделено огромное внимание. Правда, первым высказал его англичанин, британский научный представитель в Вашингтоне. В письме председателю Научного консультативного комитета при кабинете министров он указывал, что немедленно после того, как будет доказана возможность изготовления урановой бомбы, потребуется ясно ответить на вопрос, следует ли применить такую бомбу: «Так, например, пожелают ли наш премьер-министр и американский президент, а также начальники соответствующих генеральных штабов санкционировать полное разрушение Берлина и окружающих сельских районов, если им будет сказано, что оно осуществимо одним ударом?»

Существовавший в то время подход к моральному аспекту атомной бомбардировки изложен официальным историком британских ядерных исследований; правда состоит в том, что тогда, на начальном этапе, британские ученые еще не видели в этом никакой дилеммы; большинство их, за исключением наиболее убежденных пацифистов, все свои силы отдавали войне и победе над Германией. «И самыми неутомимыми и решительными сторонниками поражения Германии были ученые, эмигрировавшие из Европы; на их долю выпало сыграть исключительно важную роль в разработке атомной бомбы». В то время почти не было сомнений в способности Германии изготовить урановую бомбу. Хотя эта страна и изгнала многих лучших своих ученых, ока располагала многими другими, которые, подобно Гейзенбергу, Виртцу, Гану, не пожелали покинуть ее.

И сколь ни были скудны сведения, и министерство экономической войны, и данные из шведских источников, и информация, полученная от некоторых людей, проживавших теперь в Америке, — все подтверждало худшие опасения. Так, министерство предполагало, что немцы все в большей степени интересуются португальскими урановыми рудами и уже вывозят в Германию уран из некоторых рудников. Более того, в министерство поступили сведения, еще более устрашающие: немцы заказали большую партию вентиляторов такого типа, который пригоден для газодиффузионного обогатительного завода.

Разумеется, большинство подобных сведений оказывались на поверку бумажными призраками, взращенными некоторыми незадачливыми работниками разведки. Но ведь имелись и другие сведения, которые невозможно было игнорировать. И чем, если не атомными разработками, можно было объяснить столь острый интерес немцев к повышению производительности норвежского завода тяжелой воды? Чтобы получить дополнительные и в то же время достоверные сведения, Интеллидженс сервис решила установить выполняемую работу, имена и место пребывания физиков-ядерщиков, оставшихся в Германии. Профессор Пайерлс и его коллеги составили для разведки список имен тех ученых, которые, по их мнению, являлись основными действующими лицами атомного проекта в Германии. Всего в этом списке было перечислено шестнадцать человек, и, конечно, в нем фигурировали имена физиков из Института кайзера Вильгельма в Далеме[18].

Установить слежку за каждым из названных физиков Интеллидженс сервис была не в состоянии, слишком мало у нее для этого было в Германии агентов, но она нашла другой достаточно эффективный метод — тщательное изучение немецкой научной периодической печати, лекционных расписаний и лишь дополняла его изучением образа жизни основных ученых. Постепенно это позволило установить достаточно полную картину деятельности немецких атомщиков.

Члены КМАУР хорошо понимали, что без прямой поддержки премьер-министра чрезвычайно сложные и в, то' же время не дающие полной гарантии на успех ядерные исследования обречены на провал. Поэтому они приложили немало старания, чтобы заручиться помощью и поддержкой профессора Линдемана, научного советника и друга Уинстона Черчилля. Именно потому Линдеману и был вручен один из экземпляров отчета КМАУР.

Ознакомившись с ним, Линдеман направил 27 августа приватное письмо Черчиллю. Письмо было написано на шести страницах и посвящалось «сверхвзрывчатке», о которой Линдеман уже не раз говорил премьер-министру. Но на сей раз советник высказывался гораздо более решительно: «У нас, в Америке, и, по всей вероятности, в Германии в данном направлении уже сделано очень многое, и это позволяет предположить, что, скажем, через два года бомбу можно будет изготовить и пустить в дело». Чтобы не докучать Черчиллю цифрами, Линдеман переделал данные из отчета КМАУР в диаграммы, наглядно показывающие возможность доставки самолетом тысячекилограммовой бомбы с тротиловым эквивалентом около 2000 тонн. В этом же письме Линдеман отмечал, что союзники уже имеют достаточные залежи руды в Канаде и в Бельгийском Конго, и тут же добавлял: «немцы, как я полагаю, имеют меньше (в Чехословакии), но, боюсь, и этого хватит».

Стоимость завода, способного еженедельно изготовлять по одной бомбе, оценивалась всего в 5 миллионов фунтов стерлингов; что же касается персонала на таком заводе, он представлялся схожим с персоналом крупного турбостроительного предприятия. Заканчивая письмо, Линдеман без всяких обиняков писал:

Когда в конце сентября с целью выработки рекомендаций для Черчилля собрался Научный консультативный комитет, решение о развертывании широких исследовательских работ в Британии было уже принято. Указывая на неотложность претворения программы работы в жизнь, Комитет писал:

Приводимые в отчете соображения недвусмысленно указывали на необходимость быстрейшей разработки атомной бомбы в Великобритании. Еще до получения отчета от Консультативного комитета, лишь на основании письма Линдемана, Черчилль и начальники штабов уже начали действовать. Возглавить работы было поручено сэру Джону Андерсону, возведенному в ранг министра и члена кабинета. Уже 3 сентября на совещании начальников штабов было принято решение всячески ускорить работы по созданию бомбы, не жалея на это ни времени, ни рабочей силы, ни материалов, ни денег. Вскоре назначили и административного руководителя проекта, им стал главный директор «Ай-си-ай» Уоллес Акерс. Акерс перебрался в здание, где помещалось управление британского атомного проекта, получившее название «Дирекция тьюб эллойз»; вместе с ним здесь обосновался и его заместитель — Майкл Перрин. В круг обязанностей последнего входило совместное с Уэлшем (получившим уже звание капитана третьего ранга) руководство операциями Интеллидженс сервис, связанными с программой немецких исследовательских работ. Одним из первых, с кем пришлось столкнуться Перрину на его новой работе, был тот самый агент из Тронхейма, который предупредил об увеличении производства тяжелой воды, а затем подозревал фирму «Ай-си-ай» в кознях против Норвежской гидроэлектрической компании.

Этим агентом был тридцатисемилетний профессор химии Лейф Тронстад, который совместно с Иомаром Бруном проектировал завод тяжелой воды. Тронстад остался в Англии и вскоре был назначен начальником Секции IV Норвежского верховного командования в Лондоне. Ему присвоили звание майора и возложили на него ответственность за разведывательные, шпионские и диверсионные операции. Через три года, участвуя в одной из операций у себя на родине, он погиб.

В Соединенных Штатах Америки возможность получения плутония в атомном реакторе не вызывала сомнений уже в начале 1941 года. Стало также известно, что плутоний пригоден и для изготовления атомной взрывчатки: уже в марте 1941 года с помощью гигантского циклотрона в Беркли были получены первые ничтожные количества плутония-239 и в том же месяце экспериментально удалось подтвердить, что новый элемент расщепляется так же легко, как уран-235. В декабре американское правительство одобрило обширный план исследовательских работ по проектированию и пуску плутониевого завода. Одобрение было дано, когда еще не существовало ни одного действующего атомного реактора. В зтом же месяце президент Рузвельт создал группу высшей политики, которой надлежало направлять атомные работы в США.

В декабре Америка вступила в войну, невоенные урановые исследования были прекращены, и главной задачей стало создание атомной бомбы. Как говорил впоследствии военный министр США Стимсон:

Успехи немецких атомщиков к концу лета 1941 года оказались куда скромнее, чем можно было бы ожидать. Армейский департамент исследовательских работ заключил с Норвежской гидроэлектрической компанией договор о поставке 1500 килограммов тяжелой воды, и к концу года Германия получила 361 килограмм. К этому же времени немецкие заводы уже изготовили две с половиной тонны металлического уранового порошка, а производительность франкфуртского завода возросла до тонны порошка в месяц.

Но в первом реакторе на тяжелой воде, который готовили к экспериментам в Лейпциге Гейзенберг и Дёпнель, все же пришлось применить окись урана, которая столь безуспешно использовалась в ходе предыдущих попыток в Берлине, Лейпциге и Гейдельберге.

Контейнер нового котла, как и в первый раз, представлял собой алюминиевую сферу диаметром 75 сантиметров. В ее полость заложили в виде двух различных слоев 142 килограмма окиси урана и залили 164 килограмма тяжелой воды; в самом центре сферы помещался источник нейтронов. Затем контейнер погрузили в бак с водой. Измерения не показали возрастания числа нейтронов. Но когда в своих расчетах Гейзенберг и Дёппель учли поглощение нейтронов в алюминиевых сферах, разделяющих контейнер на слои, стало ясно, что коэффициент умножения примерно равен 100 за секунду.

Ученые поняли, что они на верном пути. Однако предстояло еще многое. Они повторяли эксперименты, уточняли результаты измерений, придирчиво искали возможные ошибки. И, наконец, пришло время, когда Гейзенберг смог уверенно сказать, что в следующем варианте котла с улучшенной конструкцией коэффициент умножения нейтронов окажется положительным даже и при использовании алюминиевых разделительных сфер.

Уже много позже Гейзенберг вспоминал: «В сентябре 1941 года мы увидели открывшийся перед нами путь, он вел нас к атомной бомбе».

И это как бы послужило сигналом к горячим спорам среди немецких атомщиков; многих встревожила нравственная дилемма, связанная с атомным проектом. Среди тех, кто особенно остро переживал ее, были Гейзенберг, Вайцзеккер и Хоутерманс.

В конце октября Гейзенберг решил посетить Бора. Ему хотелось узнать отношение великого датского физика к моральному аспекту ядерных разработок. «Кардинал немецкой теоретической физики ездил к Папе за отпущением грехов», — так не без язвительности впоследствии характеризовал эту поездку профессор Йенсен.

Гейзенберг спросил Бора, имеет ли физик моральное право работать в военное время над созданием атомной бомбы. Бор ответил вопросом на вопрос: поскольку Гейзенберг заинтересовался этим, то не означает ли его вопрос, что он не сомневается в практической возможности использовать в военных целях расщепление атома. Гейзенберг мрачно ответил, что теперь он убедился в этом.

Не получив прямого ответа от Бора, Гейзенберг задал второй, весьма щекотливый в тех обстоятельствах, вопрос. Он хотел узнать у Бора, верит ли тог в реальность договоренности всех физиков не добиваться от своих правительств проведения работ по атомной бомбе, в возможность того, что они пойдут на такое соглашение, если получат заверения, что немецкие физики воздержатся от таких работ.

В устах немецкого физика подобное предложение в то время звучало явно двусмысленно. И, вероятно, Гейзенберг не сумел убедить Бора в своей искренности.

Как бы то ни было, Бор не пожелал вступать в дискуссию. Он несомненно мог подозревать в предложении Гейзенберга попытку немцев свести на нет американское преимущество в ядерной физике. Преимущество, которое сами же отчасти и создали, изгнав из Германии многих замечательных ученых. Но все же Бор косвенно ответил Гейзенбергу. Он сказал ему, что проведение физиками военных исследований неизбежно. И эти слова поразили Гейзенберга.

Да и на Бора беседа с Гейзенбергом произвела очень сильное впечатление. Теперь он был уверен, что гитлеровская Германия находится на пороге создания атомной бомбы.