Атомный проект. История сверхоружия - Антон Первушин

Параллельно Яков Зельдович и Юлий Харитон продолжали изучать условия возникновения цепной реакции. В ходе исследований они поставили тот же вопрос, который был поднят годом ранее Отто Фришем и Рудольфом Пайерлсом: если предположить, что у вас есть достаточно чистого урана-235, то какова должна быть его критическая масса, чтобы вызвать цепную реакцию? Так же как и предшественники, они исходили из допущения, что в уране-235 почти каждое столкновение нейтрона с ядром урана приводит к делению. Вместе с сотрудником Радиевого института Исаем Израилевичем Гуревичем они подсчитали величину критической массы для цепной реакции на быстрых нейтронах в куске чистого урана-235, окруженного отражателем нейтронов. В статье, представленной весной 1941 года в журнал «Успехи физических наук», они бегло сослались на эти расчеты: «Для осуществления цепного деления урана с выделением огромных количеств энергии достаточно десятка килограммов чистого изотопа урана-235». Статья не была опубликована из-за начавшейся войны, а потом ее засекретили – в итоге она увидела свет через сорок лет, когда изложенные в ней данные стали общеизвестны. Полученная советскими физиками оценка (10 килограммов) была на порядок выше той, которую сделали британские коллеги (1 килограмм), но разница невелика в сравнении с более ранними оценками, согласно которым нужны были тонны урана-235. Помимо прочего, Зельдович и Харитон высказали несколько соображений, касающихся инициирования атомного взрыва, и подсчитали, что, если блок урана-235 будет сжат с помощью обычной взрывчатки, может начаться цепная реакция.

Урановая комиссия продолжала свою работу, а исследования проводились широким фронтом, но без особой интенсивности. Поскольку было понятно, что именно уран-235 является делящимся изотопом, интерес к методам разделения изотопов начал возрастать. У советских физиков наибольшей популярностью пользовались два метода: термодиффузия и центрифуга. Многие ядерщики, однако, полагали, что эти методы не очень перспективны для осуществления разделения в промышленных масштабах, потому что процесс разделения потребовал бы затрат такого же количества энергии, которое могло быть получено за счет деления урана-235. К примеру, харьковский физик Владимир Семёнович Шпинель считал, что использование диффузионных методов для разделения изотопов тяжелых элементов очень непроизводительно и что для этих целей подошла бы центрифуга. Исследовались и другие методы. Так, Игорь Курчатов поручил Льву Арцимовичу начать в институте Иоффе эксперименты с электромагнитным методом разделения изотопов, а в Радиевом институте изучали возможность разделения с помощью линейного ускорителя.

Однако работа Урановой комиссии была затруднена двумя обстоятельствами. О первом академик Вернадский записал в своем дневнике так: «Рутина и невежество советских бюрократов». Второе препятствие заключалось в напряженности отношений, сложившихся между группой Вернадского и физиками. Отчасти неприязнь коренилась в давнем соперничестве за скудные ресурсы, но она отражала и разногласия, связанные с тем, чему отдавать приоритет: теории ядра или разведке урана. 16 мая 1941 года Вернадский записал содержание разговора, который состоялся у него с одним из вице-президентов Академии наук: «Между прочим я ему указал, что сейчас обструкция в физиках (Иоффе, Вавилов – я не называл лиц). Они направляют усилия на изучение атомного ядра и его теории, и здесь (например, Капица, Ландау) делается много важного, но жизнь требует направления рудно-химического».

Хотя соперничество между группой Вернадского и физиками было достаточно острым, физики никогда не позволяли себе обращаться к «сталинским» методам ведения дискуссии: не было обвинений в саботаже, вредительстве или антимарксизме. Все эти люди были слишком преданы науке, чтобы прибегать к помощи репрессивного аппарата.

Письмо Флёрова

22 июня 1941 года немецкие войска вероломно пересекли советскую границу. Началась Великая Отечественная война.

На следующий день президиум Академии наук собрался на внеочередное заседание, на котором ученые говорили о своем желании отдать всю свою энергию и способности делу обороны от немецко-фашистских захватчиков. Несколько ведущих химиков отправили Иосифу Сталину письмо, предлагая создать новую организацию для перевода науки на «военные рельсы». Их практически сразу вызвали на встречу к Вячеславу Михайловичу Молотову, который поддержал инициативу. 10 июля был образован Научно-технический совет, в который вошли ведущие академики (среди них были Иоффе, Капица и Семёнов). Его председателем стал Сергей Васильевич Кафтанов – глава Комитета по делам высшей школы и уполномоченный Государственного комитета обороны по науке. На совет возлагалась ответственность за организацию в научных учреждениях работ для нужд обороны и оценку научно-технических предложений. Вначале совет имел дело с химией и физикой, но потом расширил свою деятельность, включив в круг решаемых вопросов геологию и другие области знаний.

Однако ученые не собирались отсиживаться в лабораториях. Через пять дней после нападения Германии тридцать сотрудников института Иоффе ушли в армию добровольцами или по мобилизации, а месяц спустя их число возросло до ста тридцати. Институт был реорганизован, приоритет теперь отдавался оборонным работам: радиолокации, бронезащите и размагничиванию кораблей. Такое положение было повсеместным.

Игорь Курчатов решил оставить свои работы по делению ядра, и его лаборатория была расформирована. Часть оборудования перевезли в Казань, куда институт Иоффе эвакуировался в июле – августе. Остальное, включая недостроенный циклотрон, осталось в Ленинграде. Сам Курчатов присоединился к группе, занимающейся проблемами защиты кораблей от магнитных мин. Он провел три месяца в Севастополе, который был главной базой Черноморского флота, и покинул его в начале ноября, когда город осадили немецкие войска. В апреле 1942 года Курчатов и другие члены группы размагничивания получили за свою работу Сталинскую премию. Из-за подорванного здоровья Курчатов не смог возвратиться на флот, а взял на себя руководство броневой лабораторией Физико-технического института.

Большинство ученых-ядерщиков оставили свои исследования, чтобы работать на нужды фронта. Физический институт был эвакуирован из Москвы в Казань, где члены группы ядерной физики использовали свои знания для разработки акустической аппаратуры по обнаружению самолетов и контроля качества военной продукции. Институт химической физики также переехал в Казань, а Зельдович и Харитон оставили свои исследования цепной реакции деления, занявшись совершенствованием пороховых смесей для снарядов реактивной артиллерии «БМ» («катюша»). Харьковский физико-технический институт был эвакуирован в Алма-Ату и в Уфу, где сконцентрировал свои усилия на разработке нового оружия и помощи промышленности. Только Радиевый институт, также переехавший в Казань, продолжил работу по синтезу соединений урана с целью их использования в процессах разделения изотопов, однако исследования проводились в очень малом масштабе.

С началом войны Урановая комиссия прекратила свою работу. Владимир Вернадский вместе с группой других пожилых академиков был эвакуирован в курортную местность Боровое в Казахстане. В своем дневнике в записях от 13 и 14 июля он выразил опасение, что Германия сможет применить на полях сражений отравляющие газы или «энергию урана», но его вера в победу СССР была непоколебимой.

Особую озабоченность влиянием науки на жизнь людей выразил Пётр Капица на митинге ученых, состоявшемся в Москве 12 октября 1941 года. Капица не забыл об атомной бомбе. «Мое личное мнение, что технические трудности, стоящие на пути использования внутриатомной энергии, еще очень велики, – сказал он. – Пока еще это дело сомнительное, но очень вероятно, что здесь имеются большие возможности. Мы ставим вопрос об использовании атомных бомб, которые обладают огромной разрушительной силой». Будущая война будет еще более ужасной, чем эта, сказал Капица, и «поэтому ученые должны сейчас предупредить людей об этой опасности, чтобы все общественные деятели мира напрягли все свои силы, чтобы предотвратить возможность другой войны, будущей». Хотя Капица говорил о возможном влиянии науки на ход войны, он не призывал к разработке атомной бомбы для использования ее против Германии.

Впрочем, среди советских физиков был человек, который ощущал настоятельную необходимость возобновления ядерных исследований. То был 28-летний Георгий Флёров, открывший спонтанное деление атомов урана. В начале войны он был призван в армию и направлен в Ленинградскую военно-воздушную академию для подготовки в качестве инженера, обслуживающего пикирующие бомбардировщики «Пе-2». Мысль о ядерной физике не оставляла Флёрова. Он написал Абраму Иоффе о своем желании выступить на научном семинаре. Флёрова командировали из Йошкар-Олы, куда была эвакуирована Военно-воздушная академия, в Казань. Там в середине декабря 1941 года он и выступил перед группой ученых, среди которых были Иоффе и Капица. Георгий Флёров говорил, как всегда, с энтузиазмом, живо, но убедить академиков у него не получилось, что объяснимо: война вошла в самую ожесточенную фазу, немцы приближались к Москве, а военная промышленность еще не оправилась от разрушительных ударов, нанесенных ей гитлеровским вторжением.