Чтобы пояснить неспециалистам принципы цепной реакции, Гейзенберг привел весьма наглядный пример: "Жизнь нейтронов в уране можно сравнить с жизнью некоторой человеческой популяции. Тогда процесс деления мы можем уподобить "браку", а поглощение нейтрона неразделившимся атомом - "смерти". В природном уране "смертность" превышает "рождаемость", а потому некоторая данная популяция осуждена на вымирание". Однако, по словам Гейзенберга, такое положение исправляется либо увеличением числа детей от каждого "брака", либо понижением "смертности". Средняя рождаемость нейтронов в акте единичного распада есть физическая константа, она определяется законами природы, и ее человек изменять не волен, зато в его силах увеличить концентрацию урана-235 в атомном топливе, или, иными словами, снизить "смертность". А если бы удалось выделить чистый уран-235, то "смертность" нейтронов вообще свелась бы к нулю:
Если удастся сложить уран-235 в единый кусок, достаточно большой для того, чтобы количество нейтронов, улетающих во вне через его поверхность, оказалось значительно меньше числа нейтронов, размножающихся в толще куска, количество последних чрезвычайно возрастет за очень короткое время. И тогда вся энергия расщепления урана, равная 15 миллионам миллионов больших калорий на тонну, высвободится за малую долю секунду. Поэтому-то уран-235 и должен оказаться взрывчатым веществом невообразимой силы.
Гейзенберг не говорил о том, как, какими средствами можно выделить уран-235, он лишь сказал, что сделать это чрезвычайно трудно и что о проведенных в этом направлении работах расскажет профессор Клузиус. Однако Гейзенберг счел необходимым сделать следующее предупреждение: "Американцы, видимо, именно в данном направлении ведут основные исследования".
Затем он снова вернулся к аналогии с ростом населения, чтобы рассказать о другом возможном пути снижения "смертности" нейтронов. Он сообщил о проведенных к тому времени новейших исследованиях, которые с полной несомненностью подтвердили, что нейтроны "погибают", то есть захватываются нерасщепляемыми атомами только в том случае, когда скорость их движения находится в известных пределах. Рассказал он и об изучении веществ, способных на очень коротких отрезках пути, не поглощая, замедлять нейтроны до таких малых скоростей, когда нейтронам уже не грозит "гибель". Самым лучшим из таких замедляющих веществ оказался гелий, вообще не поглощающий нейтронов. Но плотность гелия чрезвычайно мала, и потому он не пригоден для практического применения; графит и бериллий также пришлось забраковать. Единственным практически пригодным замедлителем, как считали тогда немецкие ученые, оказалась тяжелая вода.
Пояснив принципы действия атомной бомбы и уранового котла, Гейзенберг назвал некоторые области применения урановых котлов с послойным расположением урана и замедлителя. По его мнению, они оказывались наиболее пригодными для производства тепла, которое, в свою очередь, можно использовать для приведения в действие турбин. При работе таких атомных двигателей кислород не требуется, и, следовательно, их особенно выгодно применять на подводных лодках. Но Гейзенберг отдавал дань урановому котлу и в другом: "Как только такой котел начнет действовать, проблема получения ядерного взрывчатого вещества приобретет совершенно иную окраску: в работающем котле происходит превращение урана в новый элемент (с атомным номером 94), который, по всей вероятности, окажется столь же мощным взрывчатым веществом, как и уран-235". Зато выделить новый элемент окажется значительно легче, для этого потребуются всего лишь химические методы.
В то самое время, когда Гейзенберг читал лекцию в "Доме немецкой науки" в Берлин-Штиглице, Институт кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме принимал участников теоретической конференции. И хотя почти все они хорошо знали друг друга, в вестибюле их встречал доктор Беркеи и лично проверял пропуска. Внезапно перед ним появился человек совершенно незнакомый и, представившись "герром Эккартом", сказал, что прислан на конференцию Гейзенбергом. Но у герра Эккарта не было пропуска. Беркеи, извинившись перед незнакомцем, пошел выяснить все у начальства. Он позвонил Дибнеру, и тот, будучи человеком приученным к военным порядкам, приказал Беркеи тотчас задержать незнакомца, даже силой, и установить его личность. Однако, когда Беркеи вернулся, герра Эккарта и след простыл. И, разумеется, ни Гейзенберг, ни кто-либо другой из ученых не поручали герру Эккарту присутствовать на конференции.
Теоретическая конференция прошла удачно и в известной мере способствовала устранению неразберихи и беспорядка в ядерных исследованиях. По ее результатам Департамент армейского вооружения составил отчет. На 130 страницах этого документа исключительно подробно рассматривались возможные перспективы работ. Так, особо оговаривалось, что возможность применения элемента № 94 удастся уточнить, только "создав действующий атомный котел"; в противном случае останутся невыясненными ни данные о концентрации нового элемента в облученном уране, ни свойства нового элемента. Без этого же дать точно обоснованные предложения невозможно.
О перспективе создания котлов говорилось следующее:
"Первые результаты экспериментов в Лейпциге (еще не завершенных) указывают, что трудности, все еще вызываемые необходимостью применения конструкционных материалов, будут преодолены".
Урановые источники энергии считались особенно подходящими для сухопутных армейских установок, для кораблей и подводных лодок. В отчете намечалось создание крупного экспериментального котла, в котором количество тяжелой воды должно было превысить тонну, и, если бы этот котел дал ожидаемые результаты, предполагалось направить на дальнейшие работы большие средства, дополнительные кадры и оборудование.
"Чрезвычайное значение проекта как с точки зрения его роли в экономике, так, в частности, и в вооруженных силах оправдывает названные мероприятия, особенно в связи с тем, что вражеские государства и в первую очередь Америка ведут интенсивные работы в данной области".
О механизме действия атомной бомбы в отчете сказано следующее:
"Поскольку в каждом веществе всегда имеется некоторое количество нейтронов, для взрыва вполне достаточным окажется соединить два куска взрывчатого вещества такого рода с общим весом от десятка до сотни килограммов".
Непосредственные результаты проведенных конференций оказались весьма благоприятными. Как отметил Ган, "выступления в Имперском исследовательском совете произвели хорошее впечатление". Примерно то же впоследствии говорил и Гейзенберг: "Можно сказать, что большие фонды были выделены впервые весной 1942 года, после встречи с Рустом, когда мы убедили его в том, что уже располагаем неопровержимыми доказательствами выполнимости поставленных задач". И действительно, Руст поверил ученым. Но он был не самой главной фигурой. Военные же руководители Германии так и остались непосвященными в перспективы атомного проекта. Ныне можно лишь гадать, как разворачивались бы атомные разработки в Германии, если бы высшие руководители Германии получили именно те программы конференции, которые для них и предназначались.
2
Единственное, что теперь сдерживало работы немецких атомщиков, было недостаточное производство тяжелой воды. Нехватка усугублялась убежденностью в полной незаменимости ее, в невозможности построить котел, применяя в качестве замедлителя какое-либо другое вещество. Не имея работающего котла, немецкие ученые испытывали сильную неуверенность в практическом исходе работ и, страшась взять на себя конкретные обязательства, не осмеливались требовать для атомного проекта тех льгот и привилегий, которые уже были распространены на наиболее важные исследовательские работы.
Этим объясняется, что Норвежской гидроэлектрической компании удавалось в течение долгого времени успешно отбиваться от заказа военного министерства на изготовление 1500 килограммов тяжелой воды. Правда, к концу 1941 года производство было увеличено почти в десять раз и ежемесячный выпуск достиг 140 килограммов, но немцев такое количество не удовлетворяло. Приходилось принимать новые меры для повышения производительности завода высокой концентрации и усовершенствования ступеней предварительного обогащения. И все же, несмотря на эти меры, в январе и феврале 1942 года поступление тяжелой воды сократилось до 100, а затем и до 91 килограмма. 15 января глава военной экономической миссии в Осло консул Шэпке направил Йомару Вруну приказ выехать в Германию для отчета доктору Дибнеру. Одновременно Норвежской гидроэлектрической компании был выдан новый заказ на производство пяти тонн тяжелой воды.
В Германии Врун встретился с Дибнером, Виртцем, Хартеком и Йенсеном. Обсудив меры увеличения выработки тяжелой воды, они решили наладить ее производство еще на двух электролизных заводах Норвежской гидроэлектрической компании. Принимал Бруна и Виртц. Он многое показал гостю в Институте кайзера Вильгельма, но, разумеется, ни словом не обмолвился о Вирусном флигеле. Зато в кабинете Виртца Брун увидел две оплетенные бутыли из-под серной кислоты, залитые по горлышко тяжелой водой. Всего в них было 130 килограммов воды. Бруна поразила небрежность, с которой хранится эта поистине драгоценная жидкость, и, не удержавшись, он посоветовал Виртцу отнестись к ней с должным почтением и хранить ее в более надежной таре. Бруну пришлось также посетить некоторые немецкие фирмы, где он разместил заказы на необходимое оборудование. Словом, он еще раз убедился в том, сколь большое значение придают немецкие физики тяжелой воде. Но, как и прежде, узнать о том, для каких целей она предназначается, Брун не сумел.
В производстве тяжелой воды самым трудоемким всегда был первый этап повышения концентрации (до 5-10%): на этом этапе приходилось перерабатывать очень большие количества обычной воды. По экономическим соображениям считалось совершенно невозможным создать в Германии полностью автономный завод тяжелой воды, основанный на методе электролиза. А все другие методы имели серьезные недостатки. Весьма обещающим казался метод, разработанный Клузиусом совместно со специалистами в области техники низких температур из мюнхенской Фабрики холодильных установок Линде. Метод Клузиуса - Линде был основан на сжижении водорода с последующей фракционной дистилляцией и позволял доводить концентрацию тяжелого водорода до 5 процентов. А дальнейшее повышение концентрации уже можно было вести обычным методом электролиза.
Еще 22 ноября 1941 года на совещании в Департаменте армейского вооружения участники единогласно рекомендовали выделить Фабрике холодильных установок Линде 70 тысяч марок на строительство опытной установки мощностью в одну десятую от полной. Однако и процесс Клузиуса - Линде, в принципе весьма экономичный, как вскоре отметил Хартек, имел свои недостатки. Чтобы процесс шел нормально, требовался абсолютно чистый и по возможности слегка обогащенный водород. Водород же, выпускавшийся промышленностью, имел примеси аргона и азота.
Самым привлекательным казался простейший процесс фракционной дистилляции обычной воды. Позволяя использовать практически даровое тепло - горячую воду, сбрасываемую в больших количествах многими промышленными предприятиями, этот процесс оказывался к тому же и очень экономичным. Правда, само сооружение завода фракционной дистилляции обошлось бы очень недешево; одна дистилляционная колонна высотой пятнадцать метров могла давать всего лишь несколько граммов тяжелой воды в сутки, а потому требовалось строить очень много таких колонн. Но тем не менее даже сравнительно небольшой завод существенно пополнил бы запасы тяжелой воды. И, как это не удивительно, главной причиной, по которой такой завод не был построен, явилась, как указывал в 1944 году Хартек, "нежелательность раскрытия процесса, легко воспроизводимого за рубежом". Кстати говоря, подобное мудрое решение оказалось не единственным в Германии. Так, в 1943 году Геринг наложил запрет на исследования и разработку специальной радиолокационной системы, мотивируя его тем, что это могло бы натолкнуть противника на создание контрсистемы.
Экономические соображения, а также недостатки названных методов получения тяжелой воды явились довольно серьезными основаниями для отказа от строительства заводов тяжелой воды в Германии. Но не меньшую роль сыграла и боязнь немецких ученых потребовать колоссальных капиталовложений в дело с не очень ясным для них исходом. И, разумеется, была еще одна
Существенная причина: во время переговоров с Вруном военное положение Германии было таково, что немцы еще не сомневались в возможности бесперебойно получать из Норвегии тяжелую воду. Эта страна еще ни разу не подверглась бомбардировкам союзников, и акты саботажа или диверсии казались попросту немыслимыми.
Все это вместе взятое давало основания немецким ученым строить свои планы целиком на развертывании производства тяжелой воды в оккупированной Норвегии. Они даже провели подготовку к внедрению обменного процесса Хартека - Суэсса на заводе в Веморке. Такой процесс позволил бы утилизировать ту часть водорода, которая терялась без всякой пользы, и довольно быстро довести производство тяжелой воды до четырех тонн в год. Чтобы еще более увеличить производство, Хартек рекомендовал использовать и второй завод Норвежской гидроэлектрической компании в Захейме.
Процесс Хартека - Суэсса одно время весьма высоко оценивался немецкими атомщиками, и даже намечалось построить в самой Германии завод тяжелой воды, основанный на этом процессе. После берлинской теоретической конференции к Хартеку и его коллегам обратился доктор Герольд с аммиачного завода "Лейна" фирмы "ИГ Фарбениндустри". Он предложил им построить на его заводе опытную установку. Чтобы поставить свое предложение на твердую основу, он поручил специалистам-теплотехникам всесторонне проанализировать процесс Хартека - Суэсса и подсчитать стоимость производства тяжелой воды. Анализ показал, что грамм тяжелой воды обойдется в 30 пфеннигов, и это было вполне приемлемым. В середине апреля Хартек и Бонхоффер начали переговоры с Герольдом о строительстве в Лейне опытного завода стоимостью около 150 тысяч марок. Ради экономии было решено повышать концентрацию тяжелой воды только до 1 процента, для чего требовалось соорудить всего лишь восемь ступеней обогащения. "ИГ Фарбениндустри" предложила построить опытный завод на собственные деньги.
Бескорыстие директора "ИГ Фарбениндустри" Бютефиша станет понятным, когда читатель познакомится с выдвинутым в ходе переговоров условием: "Департамент армейского вооружения должен во всех подробностях ознакомить моих ближайших сотрудников и меня самого с проблемами, касающимися нового способа производства энергии". Бютефиш заглядывал далеко вперед и надеялся извлечь из своего подарка колоссальную выгоду в случае успешного осуществления атомного проекта.
Последнее слово о предложении Бютефиша должен был сказать Эзау. Теперь, став официальным главой немецкого атомного проекта, командовал и решал он. Окончательные переговоры происходили в Берлине 30 апреля. Бютефиш снова и снова повторял свои условия: фирма "ИГ Фарбениндустри" примет участие в работах, только получив "точное представление о всех проблемах в целом". Эзау принял условия Бютефиша, согласившись сообщить в мае о целях атомного проекта представителям фирмы. Одновременно было принято решение о скорейшем строительстве завода в Лейне.
Заключив соглашение с "ИГ Фарбениндустри", Эзау, сам того не подозревая, подписал смертный приговор немецкому атомному проекту и определил собственную отставку. Ибо когда в 1944 году со снабжением тяжелой водой создалось критическое положение, "ИГ Фарбениндустри" отказалась выполнить принятые обязательства. Читатель впоследствии узнает, как это произошло.
Но до тех пор случится немало важных событий, а снабжение тяжелой водой по-прежнему будет оставаться в руках главы военной экономической миссии в Осло, в руках консула Шэпке. Именно он имел дело с Норвежской гидроэлектрической компанией, когда в январе и феврале 1942 года производство тяжелой воды резко снизилось.
В марте положение несколько улучшилось и было получено 103 килограмма тяжелой воды. Но зато в апреле завод тяжелой воды вообще остановился и немцы не получили ни капли. Фирма объяснила это резким понижением уровня воды в реке и необходимостью капитального ремонта одного из водородных газометров. Только 6 мая вновь заработали турбины станции. Тем временем в Захейме шла подготовка производства тяжелой воды, а на электролизных установках завода в Нотодене проводились измерения концентрации тяжелой воды. К середине июня пошла тяжелая вода и со второго завода высокой концентрации, построенного по приказу немцев еще в феврале. Второй завод построили тоже в Веморке, рядом с первым. Но работы шли крайне медленно, и консул Шэпке объяснял это "пассивным сопротивлением" норвежцев.