В 1943 г. нескольким отделениям Академии наук было поручено провести поиски радиоактивных руд, и в декабре было доложено о том, что залежи урана найдены в Киргизии{472}.[138] 2 октября 1943 г. комиссия, организованная при Главном управлении геологии, собралась, чтобы выработать план поисков урана на 1944 г. Вернадский, который к тому времени вернулся в Москву, вместе с Хлопиным и Виноградовым принял участие в этом совещании. Для координации разведывательных работ и исследований и для составления рекомендаций по расширению запасов урана было создано постоянное консультативное бюро, в которое вошли Вернадский и Хлопин{473}. Однако прогресс был медленным, так что в мае 1944 г. Вернадский обратился к руководству Управления геологии с жалобой на то, что он «не получил… несмотря на… обещание, извещение о том, каковы результаты откачки Тюя-Муюна. Деньги отпущены в достаточном количестве, руда есть, — продолжал Вернадский, — чего же медлить? Это дело должно было бы давно быть сделано»{474}. Это свидетельствует о том, что работы по разведке урана в планах правительства не были первоочередными. В 1944 г. Щербаков выдвинул идею «разведки широким фронтом», но только в сентябре 1945 г. полевые экспедиции начали полномасштабную разведку. Затем центр внимания был перенесен на Ферганскую долину в Средней Азии{475}.[139]
Курчатов был обескуражен тем, что работы над проектом продвигаются медленно. 29 сентября 1944 г., спустя четыре дня после запуска циклотрона, он написал Берии, выразив свою озабоченность ходом дел. Письмо заслуживает того, чтобы быть процитированным полностью:
«В письме т. М.Г. Первухина и моем на Ваше имя мы сообщали о состоянии работ по проблеме урана и их колоссальном развитии за границей.
В течение последнего месяца я занимался предварительным изучением новых весьма обширных (3000 стр. текста) материалов, касающихся проблемы урана.
Это изучение еще раз показало, что вокруг этой проблемы за границей создана невиданная по масштабу в истории мировой науки концентрация научных и инженерно-технических сил, уже добившихся ценнейших результатов. У нас же, несмотря на большой сдвиг в развитии работ по урану в 1943–1944 году, положение дел остается совершенно неудовлетворительным (выделено И.В. Курчатовым. — Прим. ред.).
Особенно неблагополучно обстоит дело с сырьем и вопросами разделения. Работа Лаборатории №2 недостаточно обеспечена материально-технической базой. Работы многих смежных организаций не получают нужного развития из-за отсутствия единого руководства и недооценки в этих организациях значения проблемы.
Зная Вашу исключительно большую занятость, я все же, ввиду исторического значения проблемы урана, решился побеспокоить Вас и просить Вас дать указания о такой организации работ, которая бы соответствовала возможностям и значению нашего великого государства в мировой культуре»{476}.
Курчатову явно не повезло с поддержкой, которую он получал от Молотова. Он обнаруживал, что другие организации сотрудничают с ним недостаточно эффективно, и причиной было непризнание советским руководством решения урановой проблемы как дела первостепенной важности. Особенно Курчатов был раздосадован разрывом в развитии советского проекта и «проекта Манхэттен». Он лучше, чем кто-либо другой, понимал, насколько велик был этот разрыв в действительности.
III
В конце 1942 г. Петр Иванов, сотрудник советского консульства в Сан-Франциско, попросил Джорджа Элтентона, английского инженера, который ранее работал в Ленинградском институте химической физики и теперь жил у залива Сан-Франциско, чтобы тот раздобыл информацию о работе Радиационной лаборатории в Беркли{477}. Элтеитон обратился за помощью к Хакону Шевалье, близкому другу Роберта Оппенгеймера, одного из ведущих физиков в Беркли (хотя и не работавшего в Радиационной лаборатории), только что назначенному руководителем лаборатории в Лос-Аламосе. В начале 1943 г. у Шевалье состоялся короткий разговор с Оппенгеймером, в ходе которого Шевалье сказал ему, что Элтентон мог бы передать информацию для Советского Союза. Оппенгеймер дал ясно понять, что он не хочет иметь ничего общего с подобными делами[140].
Иванов все-таки пытался получить информацию об исследованиях, которые велись в Радиационной лаборатории. Служба контрразведки «проекта Манхэттен» подозревала нескольких ученых в передаче информации в советское консульство и организовала их увольнение из лаборатории или призыв в армию с назначением на должности, не связанные с секретной работой. Обвинений, однако, не последовало{478}. Новые свидетельства советского шпионажа были получены в течение 1943 и 1944 гг. Сотрудники Металлургической лаборатории в Чикаго, подозреваемые в передаче информации Советскому Союзу, были уволены, но обвинения вновь не были предъявлены. Служба контрразведки также опасалась, что могла быть передана информация о проекте завода по газодиффузионному разделению изотопов в Ок-Ридже{479}.
В июле 1943 г. Курчатов написал Первухину еще один доклад о разведданных, касающихся «проекта Манхэттен». Из этого доклада становится ясным, что Советский Союз получал обширную информацию о прогрессе в работах американцев. Курчатов представил обзор 286 сообщений по различным вопросам: методам разделения изотопов, уран-тяжеловодному и уран-графитовому реакторам, трансурановым элементам и химии урана. Однако информация из Соединенных Штатов была недостаточно детальной и не такой полной, как сообщения, полученные в 1941–1942 гг. из Англии. «Эти материалы… дают лишь краткое изложение общих результатов исследования, — писал Курчатов о сведениях разведки по уран-графитовой сборке, — и не содержат очень важных технических подробностей». «Естественно, что получение подробного технического материала по этой системе из Америки, — указывал он, — является крайне необходимым»{480}. Из доклада Курчатова не ясно, знал ли он в июле 1943 г. об успехе Ферми, получившего в Чикаго в декабре предыдущего года самоподдерживающуюся цепную реакцию в уран-графитовой сборке.
В том же докладе Курчатов прокомментировал разведывательные материалы об американских исследованиях элементов 93 и 94. Материалы содержат довольно подробную информацию о физических свойствах этих элементов, включая сечения деления на медленных нейтронах элемента 94. Более того, в них имелись ссылки на работу Гленна Сиборга и Эмилио Сегрэ в Беркли по делению быстрыми нейтронами элемента 94. «По своим характеристикам по отношению к действию нейтронов, — писал Курчатов, — этот элемент подобен урану-235, для которого деление под действием быстрых нейтронов пока еще не изучено. Данные Сиборга для эка-осмия-239 представляют, таким образом, интерес и для проблемы осуществления бомбы из урана-235. Получение сведений о результатах этой работы Сиборга и Сегре представляется поэтому особенно важным»{481}.[141]
В конце доклада Курчатов отметил: «…У нас в Союзе работы по проблеме урана (конечно, пока еще в совершенно недостаточном объеме) проводятся по большинству направлений, по которым она развивается в Америке»{482}. Только в двух областях это было не так: в работах по тяжеловодному реактору и по разделению изотопов методом электролиза. По мнению Курчатова, первая проблема заслуживала серьезного внимания, другая же не представлялась очень перспективной{483}.
В декабре 1943 г. Клаус Фукс прибыл в Нью-Йорк как член английской группы специалистов по газовой диффузии. Он оставался в Нью-Йорке в течение девяти месяцев, разрабатывая теорию процесса газодиффузионного разделения изотопов. Он знал, что строится большой завод, но не знал, что строительство осуществляется в Ок-Ридже (штат Теннесси). Фукс находился теперь под контролем НКГБ, а не ГРУ. Он передал своему новому курьеру, Гарри Голду, общую информацию о перегородках, ключевом элементе в диффузионном процессе, и сообщил, что они делаются из спеченного никелевого порошка, хотя не мог дать сведений о каких-либо технических деталях. Он передал также все отчеты по газовой диффузии, подготовленные нью-йоркским управлением британской миссии{484}. Как признался Фукс позже, во время своего пребывания в Нью-Йорке он «на самом деле еще ничего не знал ни о реакторном процессе, ни о роли плутония»{485}. Тем не менее благодаря полученной информации Курчатов и Кикоин узнали, что в Соединенных Штатах для получения урана-235 в больших масштабах выбран метод газовой диффузии. Они также получили общее представление о проекте завода и о трудностях, с которыми было сопряжено его строительство. Эта информация явно повлияла на решение Кикоина сконцентрировать усилия на работах по газовой диффузии (а не по центрифугированию) как предпочтительном методе разделения изотопов в больших масштабах. Возможно, это было не лучшим решением, так как позднее оказалось, что центрифугирование является более эффективным методом.
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}.