Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956 - Дэвид Холловэй

К началу 1945 г. советская разведка имела общее представление о «проекте Манхэттен». В феврале 1945 г. В. Меркулов, народный комиссар госбезопасности, писал Берии, что, как показали исследования ведущих американских и английских ученых, атомная бомба реальна, и для того, чтобы ее изготовить, нужно решить две главные задачи: получить необходимое количество делящегося материала — урана-235 или плутония — и сконструировать саму бомбу.

Завод по разделению изотопов был построен в Теннесси, а плутоний производился в Хэнфорде (штат Вашингтон). Сама бомба разрабатывалась и собиралась в Лос-Аламосе, где работали около 2000 человек. Было разработано два метода взрыва бомбы: пушечная схема и имплозия. Первого испытания бомбы можно было ожидать через два или три месяца. Меркулов также передал весьма общую информацию об урановых месторождениях в Бельгийском Конго, Канаде, Чехословакии, Австралии и на Мадагаскаре{486}.

Советская разведка получила информацию и об англо-канадском проекте военного времени, наиболее важными элементами которого были проектирование и постройка тяжеловодного реактора. Источником информации был Алан Нанн Мэй, английский физик, который в 1942 г. вошел в состав ядерной группы Кавендишской лаборатории и позднее был послан работать в Монреальскую лабораторию. Весной 1945 г. Мэй передал в советское посольство в Оттаве письменное сообщение обо всем, что он знал об атомных исследованиях. Позднее он говорил, что сделал это, «чтобы работы по атомной энергии велись не только в США»{487}.[142] В первую неделю августа 1945 г. он передал микроскопическое количество урана-235 (слабо обогащенный образец) и урана-233{488}.[143] Образцы урана-235 и урана-233 сразу же были отправлены в Москву{489}. В марте 1945 г. в одном из своих докладов Курчатов написал Первухину, что было бы чрезвычайно важно получить несколько десятков граммов высокообогащенного урана{490}. Того, что передал Мэй, было явно недостаточно.

IV

В 1943 г. Курчатов начал собирать группу физиков и инженеров для работы непосредственно над конструкцией бомбы. Возглавить эту группу он предложил Харитону. Тот вначале отказался, так как хотел продолжать работу по минному и противотанковому оружию, которое использовалось бы в войне против Германии. Но Курчатов, как вспоминает Харитон, настаивал и сказал ему: «нельзя упускать время, победа будет за нами, а мы должны заботиться и о будущей безопасности страны»{491}. Впрочем, Харитона привлекло и то, что «это было совсем новое, а значит, и очень интересное дело», и он согласился присоединиться к проекту, продолжая в то же время работать для Наркомата боеприпасов{492}. Выбор Курчатова многих удивил, поскольку Харитон, с его мягкими и интеллигентными манерами, не соответствовал представлению о сталинском начальнике. Выбор Курчатова продемонстрировал присущее ему мастерство в подборе кадров, так как Харитон доказал, что является прекрасным научным руководителем программы создания оружия{493}. Харитону было тогда 39 лет, он был на год моложе Курчатова. Они были знакомы друг с другом с 1925 г. и теперь стали еще более близки, работая без трений и соперничества.

Группа по созданию бомбы сделала все что могла для изучения условий, при которых происходит взрывная цепная реакция в уране-235 и в элементе 94, но она испытывала серьезные затруднения из-за недостаточного знания основных данных. Харитон и его коллеги не знали сечений деления быстрыми нейтронами урана-235 и элемента 94. Были проведены эксперименты по изучению пушечного метода подрыва бомбы. Под руководством Харитона Владимир Меркин провел эксперимент с двумя ружьями, стреляющими друг в друга, и разработал методику высокоскоростного фотографирования столкновения двух пуль. Позднее в небольшом сарае, построенном вблизи лаборатории, подобные эксперименты были проведены с 76-миллиметровыми орудиями. За помощью в проведении этой работы Курчатов обратился к Борису Ванникову, наркому боеприпасов, который поручил решение проблемы специальному институту, занимавшемуся вооружениями{494}.

В первые месяцы 1945 г. после получения информации из Соединенных Штатов группа по созданию бомбы изменила направление своей работы. В августе 1944 г. Клаус Фукс в составе английской группы был послан в Лос-Аламос, где стал работать над проблемой имплозии{495}. К лету 1944 г. в Лос-Аламосе стало ясно, что пушечный метод получения сверхкритической массы активного материала не сработает в случае плутония. Было обнаружено, что один из изотопов плутония — плутоний-240, имеет очень большую скорость спонтанного деления. Если использовать пушечный метод, спонтанное деление может вызвать преждевременную детонацию. Взрыв произойдет до полного сжатия активного вещества, и его эффект сведется к нулю. Субкритические массы должны быть соединены намного быстрее, чем это возможно при пушечной схеме. Это может быть сделано посредством имплозии: высокоэффективная взрывчатка обычного типа размещается вокруг делящегося материала, и взрывная волна при этом направляется внутрь, сжимая материал, пока он не достигнет критичности и сдетонирует{496}.

Как утверждал Рудольф Пайерлс, член английской группы, работавшей в Лос-Аламосе, детонация плутониевой бомбы оказалась самой трудной проблемой, с которой столкнулись исследователи в Лос-Аламосе{497}. Фукс решал трудную задачу, связанную с расчетом имплозии, и поэтому оказался в центре поисков нового подхода к конструкции бомбы. В феврале 1945 г., когда он навещал свою сестру, жившую в Бостоне, он передал Гарри Голду сообщение о конструкции атомной бомбы{498}.[144] По признанию Фукса, сделанному впоследствии, он «сообщил о высокой скорости спонтанного деления плутония и о заключении, что в плутониевой бомбе для ее детонации должен использоваться метод имплозии, а не более простой пушечный метод, который мог быть применен для урана-235. Он также сообщил, что критическая масса плутония меньше, чем критическая масса урана-235, и что для бомбы его требуется от пяти до пятнадцати килограммов. В тот момент еще было неясно, как добиться равномерного обжатия сердцевины: или с помощью системы линз из высокоэффективной взрывчатки, или посредством многоточечной детонации на поверхности однородной сферы такой взрывчатки»{499}. Это было крайне важное сообщение, и когда Фукс снова встретился с Гарри Голдом, он дополнил его более детальной информацией.

Во время их следующей встречи, состоявшейся в Санта-Фе в июне 1945 г., Фукс передал Голду отчет, который он написал в Лос-Аламосе, так что он мог сверить свои цифры с достоверными данными. В этом отчете Фукс, согласно его признанию, «полностью описал плутониевую бомбу, которая к этому времени была сконструирована и должна была пройти испытания (кодовое название “Тринити”). Он представил набросок конструкции бомбы и ее элементов и привел все важнейшие размеры. Он сообщил, что бомба имеет твердую сердцевину из плутония, и описал инициатор, который, по его словам, содержал полоний активностью в 50 кюри. Были приведены все сведения об отражателе, алюминиевой оболочке и о системе линз высокоэффективной взрывчатки»{500}.

Фукс информировал Голда, что на испытаниях «Тринити», как ожидается, произойдет взрыв, эквивалентный взрыву 10 000 тонн тринитротолуола, и сказал ему, когда и где это испытание будет проведено. В своем сообщении он упомянул, что, если испытания окажутся успешными, существуют планы применения бомбы против Японии{501}.

В докладе, написанном 16 марта 1945 г., Курчатов оценивал разведывательные материалы с точки зрения двух возможностей, «которые до сих пор у нас не рассматривались». Первая заключалась в использовании в бомбе гидрида урана-235 (уран-235 в смеси с водородом) в качестве активного материала вместо металлического урана-235. Курчатов скептически отнесся к этой идее, но воздержался от окончательного вывода до «проведения строгого теоретического анализа вопроса». Много больше он был заинтересован во второй идее — имплозии. «…Несомненно, что метод “взрыва вовнутрь”, — писал он, — представляет большой интерес, принципиально правилен и должен быть подвергнут серьезному теоретическому и опытному анализу»{502}.

Три недели спустя, 7 апреля 1945 г., Курчатов написал другой доклад, который явно был откликом на информацию, полученную от Клауса Фукса в феврале. Доклад же от 16 марта, по-видимому, написан на основе информации, полученной от кого-то еще, возможно, от Дэвида Грингласса, механика, работавшего в лаборатории Джорджа Кистяковского, руководителя отдела взрывчатых веществ в Лос-Аламосе. Грингласс признался позднее, что снабжал Советский Союз информацией о линзах высокоэффективной взрывчатки, предназначенных для имплозии, и в 1951 г. его свидетельство послужило основой для обвинения в шпионаже Юлиуса и Этель Розенбергов{503}.[145] Из Курчатовского доклада от 7 апреля ясно, что информация, полученная от Фукса, была более важной, чем материалы, рассмотренные им тремя неделями раньше. Она имела «большую ценность», писал Курчатов. Данные о спонтанном делении были «исключительно важными». Данные о сечении деления урана-235 и плутония-239 быстрыми нейтронами различных энергий имели огромное значение, так как они давали возможность достаточно реально определить критические размеры атомной бомбы. Советские физики пришли к тем же выводам об эффективности взрыва, что и американские, писал Курчатов, и сформулировали тот же закон, по которому эффективность бомбы пропорциональна кубу превышения массы бомбы над критической{504}.