Манхэттенский проект

Манхэттенский проект — это кодовое название программы США по разработке ядерного оружия, осуществлявшейся в период с 1942 по 1946 год под руководством Национального комитета по оборонным исследованиям и Армейского корпуса инженеров. Проект объединил усилия учёных, инженеров и военных из США, Великобритании и Канады и привёл к созданию первых в истории атомных бомб, которые были применены в августе 1945 года против японских городов Хиросима и Нагасаки.

Предпосылки и начало

Научные предпосылки для создания ядерного оружия возникли в 1930-х годах, после открытия деления ядра урана немецкими физиками Отто Ганом и Фрицем Штрассманом в 1938 году. В 1939 году Альберт Эйнштейн и Лео Силард направили письмо президенту США Франклину Рузвельту, предупреждая о возможности создания Германией «чрезвычайно мощных бомб нового типа» и призывая к активизации исследований в области ядерной энергии. В ответ Рузвельт создал Урановый комитет, который координировал начальные исследования.

В 1941 году, после вступления США во Вторую мировую войну, стало очевидно, что для создания бомбы необходима масштабная промышленная и научная мобилизация. В августе 1942 года проект получил официальное название «Манхэттенский» (по месту первоначального расположения штаба в Нью-Йорке) и был передан под управление Армейского корпуса инженеров. Руководителем проекта был назначен генерал-майор Лесли Гровс, а научным директором — физик Роберт Оппенгеймер.

Организационная структура и участники

Проект был организован по принципу строгой секретности и децентрализации. Основные исследовательские и производственные центры были разбросаны по территории США и Канады.

Ключевые объекты

• Лос-Аламосская лаборатория (Нью-Мексико) — главный научный центр, где под руководством Оппенгеймера велась разработка и сборка бомб. Здесь работали ведущие физики, включая Энрико Ферми, Нильса Бора, Ричарда Фейнмана и Эдварда Теллера.
• Ок-Ридж (Теннесси) — завод по обогащению урана, где применялись методы газовой диффузии и электромагнитного разделения изотопов (калютроны). Здесь производился уран-235.
• Хэнфорд (Вашингтон) — комплекс реакторов для наработки плутония-239. Первый в мире промышленный ядерный реактор, запущенный в 1944 году, обеспечил получение плутония для бомбы «Толстяк».
• Металлургическая лаборатория (Чикаго) — под руководством Энрико Ферми здесь 2 декабря 1942 года был запущен первый в мире искусственный ядерный реактор (Чикагская поленница-1), продемонстрировавший возможность контролируемой цепной реакции.

Международное сотрудничество

В рамках проекта действовала программа сотрудничества с Великобританией (Квебекское соглашение 1943 года) и Канадой. Британская миссия, возглавляемая Джеймсом Чедвиком, внесла значительный вклад в теорию деления и конструкцию бомбы. Канада предоставила урановую руду из месторождения на Большом Медвежьем озере.

Научные и технические задачи

Основной проблемой было получение достаточного количества делящегося материала (урана-235 или плутония-239) и создание надёжной конструкции, способной инициировать цепную реакцию.

Обогащение урана

Природный уран содержит лишь 0,7 % изотопа уран-235, способного к цепной реакции. Для создания бомбы требовалось обогащение до 80–90 %. В Ок-Ридже были построены два основных завода:

• Завод K-25 — газовая диффузия через пористые мембраны. Процесс был крайне энергоёмким и требовал тысяч ступеней.
• Завод Y-12 — электромагнитное разделение на калютронах (масс-спектрометрах), разработанных Эрнестом Лоуренсом.

Производство плутония

Плутоний-239 получали путём облучения урана-238 нейтронами в ядерных реакторах. В Хэнфорде были построены три реактора с водяным охлаждением. После облучения плутоний химически отделялся от урана и продуктов деления.

Конструкция бомб

Были разработаны два типа бомб:

• Урановая бомба («Малыш») — пушечная схема, в которой два подкритических куска урана-235 соединялись взрывом обычного взрывчатого вещества, образуя критическую массу. Надёжность схемы была высока, и её не испытывали до боевого применения.
• Плутониевая бомба («Толстяк») — имплозивная схема, в которой сферическая сборка из плутония сжималась с помощью линз из обычного взрывчатого вещества, создавая сверхкритическое состояние. Для проверки этой сложной конструкции 16 июля 1945 года был проведён первый в мире ядерный взрыв (испытание «Тринити»).

Испытание «Тринити»

Первое испытание ядерного устройства состоялось 16 июля 1945 года на полигоне Аламогордо (штат Нью-Мексико). Устройство, получившее название «Гаджет», было плутониевой бомбой имплозивного типа. Взрыв мощностью около 21 килотонны в тротиловом эквиваленте создал грибовидное облако высотой более 12 км и оставил на песке оплавленную корку (тринитит). Успех испытания подтвердил работоспособность имплозивной схемы.

Боевое применение

В августе 1945 года, после отказа Японии капитулировать, президент Гарри Трумэн санкционировал применение атомного оружия.

• 6 августа 1945 года — бомба «Малыш» (урановая, 15 кт) была сброшена на Хиросиму. Погибло от 90 до 166 тысяч человек (включая умерших от лучевой болезни в течение года).
• 9 августа 1945 года — бомба «Толстяк» (плутониевая, 21 кт) была сброшена на Нагасаки. Погибло от 60 до 80 тысяч человек.

2 сентября 1945 года Япония подписала акт о капитуляции. Применение атомных бомб остаётся предметом дискуссий: одни историки считают, что оно ускорило окончание войны и спасло жизни американских солдат, другие — что оно было излишним и неоправданным с гуманитарной точки зрения.

Последствия и наследие

Манхэттенский проект завершился в 1946 году, когда его функции были переданы Комиссии по атомной энергии США. Проект привёл к ряду долгосрочных последствий:

• Начало ядерной эры — создание оружия массового поражения изменило военную стратегию и международные отношения, положив начало гонке вооружений и Холодной войне.
• Развитие атомной энергетики — технологии, разработанные для проекта, легли в основу гражданских ядерных реакторов.
• Научные достижения — проект стимулировал развитие ядерной физики, химии, материаловедения и вычислительной техники. В частности, были созданы первые электронные вычислительные машины (ENIAC) для расчёта траекторий нейтронов.
• Этические и социальные вопросы — участие учёных в создании оружия массового уничтожения породило движение за ядерное разоружение и этические дискуссии о роли науки в военных целях. Многие участники проекта, включая Оппенгеймера, впоследствии выступали за контроль над ядерным оружием.

Критика и споры

Манхэттенский проект подвергался критике по нескольким направлениям:

• Секретность и нарушение гражданских прав — проект проводился в условиях полной секретности, что ограничивало научный обмен и порождало подозрения в отношении учёных с левыми взглядами.
• Экологические последствия — производство плутония и обогащение урана оставили радиоактивные загрязнения в Ок-Ридже и Хэнфорде, требующие дорогостоящей очистки до сих пор.
• Моральная ответственность — применение бомб против гражданского населения Японии до сих пор вызывает споры о правомерности и необходимости таких действий.

Источники

• Гровс, Л. «Теперь об этом можно рассказать» (1962)
• Роудс, Р. «Создание атомной бомбы» (1986)
• Берд, К., Шервин, М. «Оппенгеймер. Триумф и трагедия» (2005)
• Доклад «Манхэттенский проект: история и наследие» — Министерство энергетики США (1999)
• Фейнман, Р. «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!» (1985)