К ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ ПЕРВОЙ
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЯДЕРНОЙ БОМБЫ

 

Александр Николаевич Медведь, к.т.н.

 

29 августа 1949 г. на Семипалатинском ядерном полигоне (в то время - Учебном полигоне № 2 Министерства Вооруженных Сил) состоялось испытание первого отечественного ядерного заряда РДС-1. В этот день была разрушена четырехлетняя монополия США на обладание атомным оружием.

Исторический фон

С началом Второй мировой войны, и особенно после поражения Франции, публикации в открытой печати о возможности военного использования ядерной энергии прекратились практически во всех странах. Если в Германии и Италии свою роль сыграли органы военной цензуры, то в Англии, США и Канаде на определенном этапе сами физики-ядерщики попытались организовать что-то вроде добровольного "заговора молчания" по поводу весьма опасной темы. Собственно, к 1939 г. компетентные специалисты в целом ряде стран уже осознавали практическую возможность создания ядерной бомбы. Однако часть из них считала эту задачу делом отдаленного будущего, другие задумывались о моральной стороне проблемы и не желали форсировать события, а третьи сомневались в том, что в условиях войны удастся добиться соответствующего финансирования. Были и такие, кто, подобно известному немецкому ученому В. Гейзенбергу, заявляли: "Бог этого не допустит!"

В октябре 1939 г. американский экономист А. Сакс, вице-президент одной из ведущих промышленных корпораций, был принят президентом Ф.Д. Рузвельтом и передал последнему письмо, подписанное А. Эйнштейном, в котором великий ученый рекомендовал американскому правительству внимательно следить за обеспечением безопасности своих запасов урана и фундаментальных исследований в области ядерной физики. Впрочем, в указанное время А. Эйнштейн полагал, что реальная ядерная бомба будет иметь весьма значительные размеры и массу, а это, по его мнению, исключало возможность ее применения с бомбардировщика. Он считал, что немцы в случае успеха смогут создать устройство, которое можно будет доставить морем, и предостерегал: Германия прекратила продажу урана, добываемого в Чехословакии. По его мнению, это можно было рассматривать как косвенное подтверждение начала ядерных экспериментов.

Англия, находившаяся с середины лета 1940 г. в отчаянном положении (все другие воевавшие с Германией страны потерпели жестокое положение), остро нуждалась в эффективных средствах вооруженной борьбы и имела все основания опасаться немецкого сверхоружия. Еще в марте председатель Комитета по противовоздушной обороне Г. Тизард получил краткий документ, который резко изменил отношение руководителей английской ядерной программы к оценке перспектив создания урановой бомбы. Ученые-физики О. Фриш и Р. Пайерлс из Бирмингемского университета, эмигрировавшие из Германии и по соображениям безопасности не допущенные к секретным работам в интересах британских вооруженных сил, назвали свой меморандум просто: "О создании "супербомбы", основанной на ядерной цепной реакции в уране". В документе было показано, что создание атомной бомбы практически возможно, хотя придется преодолеть ряд проблем, связанных с получением обогащенного урана-235 и сложностью технологии изготовления самой бомбы. Фриш и Пайерлс впервые указали на опасность сохраняющейся длительное время после взрыва радиации, защиты от которой они не видели. "Мы не располагаем информацией, - писали Фриш и Пайерлс, - пришла ли в головы эта же идея другим ученым, но поскольку все теоретические данные, относящиеся к этой проблеме, опубликованы, то вполне возможно, что Германия уже разрабатывает это оружие".

Английское руководство приняло решение незамедлительно приступить к проведению форсированных исследований и отработке технологий, необходимых для изготовления урановой бомбы. Поскольку ресурсы самой Великобритании, подвергавшейся массированным налетам германских бомбардировщиков, не позволяли рассчитывать на достижение успеха в кратчайшее время, английское правительство сделало ставку на налаживание контактов с американскими учеными и соответствующими госучреждениями, регулировавшими проведение работ в области ядерной физики. С самого начала все исследования, связанные с созданием атомной бомбы, стали строго секретными.

Созданный во главе с профессором Томсоном особый подкомитет при Комитете по научным вопросам противовоздушной обороны, получивший кодовое название "Тьюб Эллойз", должен был разработать концепцию проекта атомной бомбы. Подкомитет Томсона в своих первых докладах исходил из выгодности для Англии самостоятельного осуществления этого проекта. Вскоре английские спецслужбы помогли перебраться в Англию немецким ученым Г. фон Хальбану и Л. Коварски. Последние переправили из Парижа результаты своих исследований вместе с французским запасом тяжелой воды. После этого руководителем английского ядерного проекта стал член кабинета министров Дж. Андерсон.
Между тем в США был сформирован Урановый комитет, который возглавлял руководитель Бюро стандартов Л. Бриггс. Незнакомый с ядерной физикой Бриггс с недоверием относился к ученым, обещавшими создать сверхоружие. Комитет начальников штабов армии США, получивший президентское поручение, также не скрывал своего скептицизма, хотя и не отказывал в предоставлении средств на исследования. Желая интенсифицировать работу, дальновидный Ф.Д. Рузвельт 27 июня 1940 г. назначил В. Буша, президента Института Карнеги, руководителем всей правительственной программы научно-исследовательских работ по атомной проблематике. В. Буш немедленно связался с ведущими учеными Сциллардом, Ферми, Вигнером и Геллером, которые высказывали свою заинтересованность в расширении ядерных исследований, особенно с учетом опасностей со стороны Германии.

8 июля 1940 г. британский посол в США лорд Лотиан в письме Ф.Д. Рузвельту уведомил его о готовности своего правительства поделиться с американцами военными секретами по нескольким важнейшим направлениям: радиолокации, гидролокации, созданию реактивных двигателей и, наконец, по ядерной проблеме. Английское руководство рассчитывало, что Соединенные Штаты возьмут на себя все расходы по развертыванию лабораторной и промышленной базы атомного проекта. В феврале 1941 г. англичане ознакомили своих заокеанских коллег с меморандумом Фриша - Пайерлса, в котором утверждалось, что для создания ядерной бомбы потребуются не тонны, а всего лишь 5…10 кг обогащенного урана, и что при наличии необходимого финансирования и объема урановой руды сроки ее создания могут составить около двух лет.

В июне 1941 г. американцам передали секретный доклад подкомиссии Томсона "Об использовании урана для производства атомной бомбы". В том же месяце в США было образовано Управление по координации научно-исследовательской деятельности с большими правами и полномочиями во главе с В. Бушем. Руководство работами по созданию атомного оружия возложили на засекреченный отдел управления. Все основные решения по "атомному делу" были приняты на чрезвычайно важной встрече Рузвельта и Буша 9 октября 1941 г. Через два дня президент США направил Черчиллю письмо, в котором предложил премьер-министру "действовать на правах партнера в той сфере, которая входит в компетенцию подкомитета Томсона в Англии и управления Буша в США". Рузвельт выражал уверенность в важности координации работ и предлагал даже организовать "совместное их производство".

В декабре 1941 г. управление Буша приступило к формированию групп из выдающихся ученых и талантливой молодежи, способных оперативно обосновать научную концепцию атомного оружия. 6 декабря 1941 г. Белый дом принял решение ассигновать крупные средства на производство атомной бомбы. Весной 1942 г. научным руководителем проекта стал Р. Оппенгеймер, который привлек А. Комптона, лауреата Нобелевской премии, профессора университета в Беркли. В марте 1942 г. В. Буш предоставил президенту Рузвельту докладную записку, в которой утверждалось, что бомбу можно изготовить в 1944 г., а ее мощь оправдает все финансовые и ресурсные затраты. Период раскачки закончился. Началась, как выразился Буш, "гонка в целях реализации". Именно он предложил возложить практическое завершение проекта на армию и военное министерство.

Родилась организация, неизвестная до той поры в истории США по размаху своей деятельности, финансовым возможностям, удельному весу в структуре военной экономики и по подчиненности только президенту. Конгресс даже не был поставлен в известность о ее существовании. В сентябре 1942 г. обязанности непосредственного руководителя этой программы возложили на полковника Л. Гровса. Кодовым названием программы стало словосочетание "Манхэттенский инженерный проект". Научным руководителем американской ядерной программы остался Р. Оппенгеймер.

"Манхэттенский проект" обошелся США в $2 млрд. Химическая корпорация "Юнион карбайд", которая поставляла военному ведомству взрывчатые вещества (ВВ), построила в долине реки Теннесси город Ок-Ридж с населением 80 тыс. человек. Экспериментальной базой для завода в Ок-Ридже, назначением которого являлось получение обогащенного урана, служила физическая лаборатория Калифорнийского университета в Беркли. Еще один засекреченный город Хэнфорд с 60 тыс. жителей и комплексом по производству плутония построили в штате Колумбия. Теоретические исследования и эксперименты, связанные с "Манхэттенским проектом", велись в металлургической лаборатории в Чикаго, а также в университетах Гарварда, Принстона и Беркли. В марте 1943 г. начала работу Лос-Аламосская лаборатория, где в условиях тотальной секретности и под неусыпным надзором контрразведки трудились ведущие специалисты-ядерщики со всего света (в том числе двенадцать нобелевских лауреатов).

В декабре 1942 г. в Чикаго под руководством Э. Ферми был запущен первый в мире экспериментальный ядерный реактор, а в 1944 г. начали наработку плутониевого топлива для первых ядерных бомб промышленные хэнфордские реакторы, несравненно более мощные. Параллельно на заводе в Ок-Ридже велось накопление обогащенного урана в количестве, достаточном для изготовления бомбы. К этому времени ученые-ядерщики отлично понимали, что плутониевая бомба вследствие высокого нейтронного фона, создаваемого неотделимым от основного материала изотопом плутония-240, может быть только имплозивного типа. В подобном боеприпасе надкритичность заряда достигается вследствие повышения плотности делящегося материала в результате воздействия сферической сходящейся ударной волны, порожденной взрывом слоя обычного ВВ. Урановую же бомбу решили изготовить в "пушечном" варианте, предусматривавшем сближение двух под-критических масс высокообогащенного урана с большой скоростью (для этого вида ядерного горючего нейтронный фон существенно слабее и не является помехой для достижения требуемой надкритичности).

Проведенные эксперименты и исследования работоспособности пушечного заряда оказались настолько убедительными, что его экспериментальной проверки на полигоне решили не производить (да и накопленный к середине лета 1945 г. запас урана - около 65 кг - позволял американцам изготовить всего один заряд). Свою первую бомбу пушечного типа американцы назвали "Малыш" (Little boy). А вот в том, сработает ли имплозивный заряд, сомнения оставались. Поэтому 16 июля 1945 г. на испытательном полигоне Аламогордо в штате Нью-Мексико был произведен первый в истории человечества ядерный взрыв. Так была доказана работоспособность имплозивного плутониевого заряда для ядерной бомбы, получившей наименование "Толстяк" (Fat man).

Начиная с осени 1942 г. все работы по созданию атомной бомбы в США проводились в высочайшем темпе. Движущим моментом такой спешки являлось желание изготовить бомбу до окончания войны с Японией, поскольку уже в 1943 г. американцам стало абсолютно ясно, что немцы отстают от них более чем на два года. Впоследствии выяснилось, что и в конце войны Германия не располагала заводами по производству урана-235 и плутония. Немецкие физики-ядерщики, сосредоточившие свое внимание на разработке тяжеловодного реактора, не смогли добиться от руководства соответствующего финансирования, и их успехи оказались довольно скромными.

Оценка возможности создания атомной бомбы в Советском Союзе накануне и в первом периоде Великой Отечественной войны

В предвоенные годы в СССР при президиуме Академии наук были последовательно созданы две комиссии: по атомному ядру под председательством академика С.И. Вавилова (1938 г.) и по проблеме урана под председательством академика В.Г. Хлопина (1940 г.). Советские физики, не располагавшие в тот период необходимой исследовательской базой, тем не менее сумели получить важные результаты. Так, Я.И. Френкель из Ленинградского физико-технического института дал качественное объяснение процесса деления (практически одновременно с ним к аналогичным выводам пришли Н. Бор и А. Уиллер). Сотрудники ЛФТИ И.В. Курчатов, Г.Н. Флеров и К.А. Петржак обнаружили факт спонтанного деления урана. В 1939 г. ученые из Института химической физики Ю.Б. Харитон и Я.Б. Зельдович показали возможность осуществления цепной реакции деления ядер урана-235, а в 1940 г. в статье "Кинетика цепного распада урана" писали: "Взрывное использование цепного распада требует специальных приспособлений для весьма быстрого и глубокого перехода в сверхкритическую область и уменьшения естественной терморегулировки". Здесь же они высказывали мысль о необходимости разработки технологий обогащения урана изотопом урана-235.

В октябре 1940 г. сотрудники Харьковского физико-технического института В.А. Маслов и В.С. Шпинель подали секретную заявку на изобретение "Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества". Проблему создания сверхкритической массы урана в требуемый момент времени они предлагали решить следующим образом: заполнить ураном сосуд, "разделенный непроницаемыми для нейтронов перегородками таким образом, чтобы в каждом отдельном изолированном объеме - секции - смогло поместиться количество урана меньше критического. После заполнения такого сосуда стенки при помощи взрыва удаляются и, вследствие этого, в наличии оказывается масса урана значительно больше критической. Это приведет к мгновенному возникновению уранового взрыва". Предложенная авторами схема уранового заряда в принципе не являлась работоспособной, так как создать в приемлемых габаритах стенки, "непроницаемые для нейтронов", невозможно. Однако ценность предложения авторов была велика, поскольку именно эту схему можно считать первым в нашей стране обсуждавшимся на официальном уровне предложением по конструкции собственно ядерной бомбы.

В августе 1940 г. энергичный В.А. Маслов в записке, составленной по поручению президиума Академии наук, предложил резко ускорить работы по "проблеме урана". Он наметил основные направления действий, включая разработку технологий получения жидких и газообразных соединений урана, методов разделения изотопов, "окончательное выяснение возможности возбуждения цепной реакции в природной смеси изотопов урана". Решение последней задачи он считал целесообразным возложить на лабораторию И.В. Курчатова. Далее Маслов предлагал "по примеру заграницы засекретить работы, связанные с разделением изотопов урана" и резко увеличить объемы добычи урансодержащих руд.

Однако руководство Академии наук и научно-исследовательских институтов в то время без особого энтузиазма отнеслось к идее форсирования работ по урану. К примеру, президент Академии наук А.Ф. Иоффе полагал: "Вряд ли можно ожидать в ближайшем будущем практической отдачи от деления урана. Другое дело - исследование этого процесса… Здесь надо расширять фронт работ… О создании уранопроизводящей индустрии говорить рановато". Директор Радиевого института АН СССР академик В.Г. Хлопин 17 апреля 1941 г. в письме в Управление военно-химической защиты НКО СССР утверждал: "Положение с проблемой урана в настоящее время таково, что практическое использование внутриатомной энергии, которая выделяется при процессе деления его атомов под действием нейтронов, является более или менее отдаленной целью, к которой мы должны стремиться, а не вопросом сегодняшнего дня. В настоящее время можно считать установленным лишь принципиальную возможность осуществления цепной реакции распада чистого изотопа урана с массой 235 или сильно обогащенного этим изотопом природного урана при условии достаточных количеств этого изотопа или смеси…" В то же время В.Г. Хлопин отмечал, что "до настоящего времени нигде в мире еще экспериментально осуществить... цепную реакцию распада урана не удалось; однако, по поступающим к нам сведениям, над этим вопросом усиленно работают в США и Германии. У нас такого рода работы тоже ведутся и их крайне желательно всячески форсировать..." Далее в своем заключении В.Г. Хлопин подчеркивал, что даже если бы и удалось осуществить цепную реакцию деления урана, то выделяющуюся при этом весьма большую энергию "целесообразнее было бы использовать для приведения в действие двигателей, например, для самолетов или других целей, нежели взамен взрывчатых веществ".

Сами ученые-ядерщики "первого эшелона", в том числе И.В. Курчатов, Ю.Б. Харитон, Г.Н. Флеров, осознававшие гигантскую трудность проблемы, не настаивали на "одномоментной" перестройке приоритетов в исследованиях и предлагали на первом этапе лишь "выяснить условия, при которых можно было бы, независимо от соображений экономической целесообразности, реализовать самопроизвольную цепную ядерную реакцию", а также "выяснить вопрос о стоимости и технических возможностях использования энергии деления урана", для чего, по их мнению, следовало "создать при АН СССР фонд урана в количестве нескольких тонн для опытов по цепной реакции". Впрочем, даже это последнее предложение осталось нереализованным. Впоследствии академик В.Г. Хлопин отметил, что на весь 1941 г. задание по добыче солей урана в СССР составляло всего 0,5 т, в то время как в мире, по его данным, ежегодно добывалось 250…275 т металлического урана.

Нападение Германии на Советский Союз вызвало практически немедленную приостановку ядерных исследований в нашей стране. Уже в первые месяцы боевых действий возникла угроза Ленинграду и Москве, поэтому решением правительства СССР основные институты, занимавшиеся проблемами ядерной физики, во второй половине лета 1941 г. были эвакуированы в Казань: московские ФИАН и ИФП - 22-25 июля, а ленинградские ИХФ, РИАН и ЛФТИ - в период с 29 июля по 10 августа. Эвакуация сопровождалась потерями не только времени и оборудования (так и не удалось достроить мощнейший циклотрон в ЛФТИ - его ввели в действие только после окончания войны), но и людей. Война снимала свою жатву и среди физиков: например, уже упоминавшийся В.А. Маслов добровольцем ушел на фронт и погиб в одном из боев. Сделавший открытие мирового класса Г.Н. Флеров также добровольно отправился в военкомат и был направлен техником в разведывательную авиационную эскадрилью.

Следует отметить, что основные теоретики ЛФТИ, в том числе будущие академики А.П. Александров и И.В. Курчатов, в этот период переключились на решение важнейшей для ВМФ проблемы - защиты кораблей от магнитных мин. Метод защиты, предложенный физиками ЛФТИ, заключался в ослаблении магнитного поля корабля путем прокладки вдоль корпуса так называемой размагничивающей обмотки, создававшей вектор напряженности поля, обратный по направлению к естественному. Закончив работы на Балтике, А.П. Александров и И.В. Курчатов отправились в Севастополь, а позднее первый уехал на Северный флот. Работы по размагничиванию кораблей и судов заняли немало времени.

Другие физики-ядерщики в начальный период войны также были привлечены к решению наиболее важных оборонных задач. Так, Ю.Б. Харитон, специалист по теории взрыва, по заданию наркомата боеприпасов изучал трофейные образцы вооружения, анализировал их слабые и сильные стороны, принимал участие в разработке физических основ отечественных кумулятивных боеприпасов и, в частности, ручной противотанковой кумулятивной гранаты РПГ-6, принятой на вооружение Красной Армии в 1943 г.

Таким образом, исследования по ядерной проблематике в СССР с началом войны были практически свернуты. Но уже через несколько месяцев после начала боевых действий на советско-германском фронте интерес к ним вновь усилился по нескольким причинам. Во-первых, никакая война не могла переубедить отечественных ученых в том, что создание ядерной бомбы потенциально возможно и что ее появление в руках противника принесет неисчислимые беды. 12 октября 1941 г. академик П.Л. Капица, выступая в Москве на антифашистском митинге ученых, заявил: "…атомная бомба даже небольшого размера, если она осуществима, с легкостью могла бы уничтожить крупный столичный город с несколькими миллионами населения… Мое личное мнение, что технические трудности, стоящие на пути использования внутриатомной энергии, еще очень велики…" Это мнение было известно руководству, курировавшему работу учреждений Академии наук.

Во-вторых, высокую активность в пользу возобновления и даже форсирования работ по урановому проекту развил молодой ученый Г.Н. Флеров, неоднократно обращавшийся с письмами и телеграммами в различные инстанции, включая президиум Академии наук, председателя Комитета по делам высшей школы при СНК СССР С.В. Кафтанова (в июле 1941 г. последний стал уполномоченным ГКО по науке) и самого И.В. Сталина. Одно из писем Г.Н. Флерова С.В. Кафтанову завершалось словами: "История делается сейчас на полях сражений, но не нужно забывать, что наука, толкающая технику, вооружается в научно-исследовательских лабораториях; нужно все время помнить, что государство, первое осуществившее ядерную бомбу, сможет диктовать всему миру свои условия. И сейчас единственное, чем мы сможем искупить свою ошибку - полугодовое безделье - это возобновление работ и проведение их в еще более широком масштабе, чем это было до войны". И хотя прямого ответа Флеров не получил, его письма сыграли определенную роль.

В третьих, именно в этот период, вскоре после нападения Германии на Советский Союз, отечественные разведорганы стали получать информацию об осуществлении англо-американского ядерного проекта практически "из первых рук".

(Продолжение в следующем номере).