Проект Манхэттен

Проект Манхэттен (англ. Manhattan Project) — кодовое название программы США по созданию ядерного оружия, реализованной в 1942–1946 годах при участии Великобритании и Канады. Руководил проектом американский физик Роберт Оппенгеймер, военное управление осуществлял генерал-майор Лесли Гровс. Результатом работ стало создание первых в истории атомных бомб, две из которых были сброшены на японские города Хиросима и Нагасаки в августе 1945 года.

Предыстория

Научные открытия

Возможность цепной ядерной реакции деления была впервые теоретически обоснована в 1939 году, когда физики Отто Ган, Фриц Штрассман и Лиза Мейтнер (Австрия) экспериментально обнаружили деление ядер урана. В том же году Лео Силард и Энрико Ферми (США) продемонстрировали возможность самоподдерживающейся цепной реакции. В 1940 году в Великобритании была создана комиссия «Тьюб Эллойс» (Tube Alloys) для изучения возможности создания атомной бомбы, но к 1941 году стало ясно, что ресурсы США позволяют вести работы в более крупных масштабах.

Письмо Эйнштейна

В августе 1939 года Лео Силард и Альберт Эйнштейн направили письмо президенту США Франклину Рузвельту, в котором предупреждали о возможности создания Германией сверхмощного оружия на основе ядерного деления. Письмо привело к созданию Уранового комитета (Advisory Committee on Uranium), который в 1941 году рекомендовал начать полномасштабные исследования. После вступления США во Вторую мировую войну в декабре 1941 года программа была ускорена.

Организация и управление

Создание проекта

В июне 1942 года президент Рузвельт одобрил создание специальной организации под управлением военных. Проект получил кодовое название «Манхэттен» — по названию Манхэттенского инженерного округа (Manhattan Engineer District), штаб-квартира которого располагалась в Нью-Йорке. Руководителем проекта был назначен полковник (впоследствии генерал-майор) Лесли Гровс, а научным руководителем — физик Роберт Оппенгеймер.

Ключевые объекты

Проект включал три основных научно-производственных центра:

• Лос-Аламосская национальная лаборатория (штат Нью-Мексико) — главный центр разработки и сборки бомб. Научный персонал насчитывал около 3 тысяч человек, включая многих ведущих физиков мира (Нильс Бор, Энрико Ферми, Ричард Фейнман, Эдвард Теллер и другие).
• Ок-Ридж (штат Теннесси) — завод по обогащению урана. Здесь работали газодиффузионные и электромагнитные установки, производившие уран-235.
• Хэнфорд (штат Вашингтон) — комплекс по производству плутония. Здесь были построены первые промышленные ядерные реакторы, в которых уран-238 под облучением превращался в плутоний-239.

Секретность

Проект Манхэттен был одним из самых засекреченных в истории США. Работы велись в изолированных зонах, персонал не имел права разглашать детали даже близким родственникам. Для маскировки использовались ложные названия: например, Лос-Аламос официально числился «почтовым ящиком 1663» в Санта-Фе. Внутренняя переписка шифровалась, а учёные часто работали под псевдонимами.

Научные и технические задачи

Обогащение урана

Для создания урановой бомбы требовался уран-235, который составляет лишь 0,7% природного урана. Основные методы обогащения:

• Газовая диффузия — разделение изотопов через пористые мембраны (завод K-25 в Ок-Ридже).
• Электромагнитное разделение — использование масс-спектрометров (калютронов) на заводе Y-12 в Ок-Ридже.
• Центрифугирование — хотя этот метод был известен, в рамках проекта Манхэттен он не применялся из-за технических сложностей.

Производство плутония

Плутоний-239 получали в ядерных реакторах, облучая уран-238 нейтронами. Первый в мире промышленный реактор (B-реактор) был запущен в Хэнфорде в сентябре 1944 года. Плутоний химически отделяли от облучённого урана на специальных заводах.

Разработка бомб

В Лос-Аламосе были созданы два типа атомных бомб:

• «Малыш» (Little Boy) — урановая бомба пушечного типа. В ней два подкритических куска урана-235 соединялись с помощью взрывчатого заряда, вызывая цепную реакцию. Конструкция была относительно простой, но требовала большого количества высокообогащённого урана.
• «Толстяк» (Fat Man) — плутониевая бомба имплозивного типа. В центре сферы из плутония-239 размещался инициатор (полоний-бериллиевый источник нейтронов). Снаружи сфера окружалась взрывчаткой, которая при детонации сжимала плутоний до сверхкритической плотности. Этот тип был сложнее, но позволял использовать меньше делящегося материала.

Испытания

Тринити

16 июля 1945 года на полигоне Аламогордо (штат Нью-Мексико) было проведено первое в истории ядерное испытание под кодовым названием «Тринити». Взрыв плутониевой бомбы «Толстяк» мощностью около 21 килотонны в тротиловом эквиваленте создал грибовидное облако высотой более 12 км. Свидетели описывали вспышку как «ярче тысячи солнц». Испытание подтвердило работоспособность имплозивной схемы.

Применение в войне

Решение о бомбардировках

После успешного испытания президент Гарри Трумэн (занявший пост после смерти Рузвельта в апреле 1945 года) принял решение о применении атомного оружия против Японии. Официально целью было ускорить окончание Второй мировой войны и избежать масштабных потерь при вторжении на Японские острова. Критики указывали на желание продемонстрировать военную мощь СССР.

Хиросима и Нагасаки

• 6 августа 1945 года — бомбардировщик B-29 «Энола Гэй» сбросил урановую бомбу «Малыш» на Хиросиму. Взрыв мощностью 13–16 килотонн разрушил город в радиусе 1,5 км, мгновенно погибло около 70–80 тысяч человек, к концу 1945 года число жертв достигло 140 тысяч.
• 9 августа 1945 года — бомбардировщик B-29 «Бокскар» сбросил плутониевую бомбу «Толстяк» на Нагасаки. Мощность взрыва — около 21 килотонны, мгновенно погибло 40–50 тысяч человек, общее число жертв к концу года — около 70 тысяч.

2 сентября 1945 года Япония капитулировала. Вопрос о том, сыграли ли атомные бомбардировки решающую роль в окончании войны, остаётся предметом исторических дискуссий.

Последствия и наследие

Окончание проекта

После капитуляции Японии проект Манхэттен не был немедленно закрыт. В 1946 году была создана Комиссия по атомной энергии США (Atomic Energy Commission), которая взяла на себя управление ядерными программами. Официально проект завершился 31 декабря 1946 года.

Научные и технологические достижения

Проект Манхэттен привёл к созданию первой ядерной бомбы, но также дал мощный импульс развитию ядерной физики, химии, материаловедения и вычислительной техники. В рамках проекта были построены первые ядерные реакторы и разработаны методы обогащения урана, которые впоследствии использовались в мирной атомной энергетике.

Этические и политические последствия

Применение атомного оружия вызвало широкую дискуссию о моральной ответственности учёных и политиков. Многие участники проекта (включая Оппенгеймера) впоследствии выступали за международный контроль над ядерным оружием. Создание атомной бомбы положило начало гонке вооружений в период Холодной войны, а также привело к появлению ядерного сдерживания как ключевого элемента международной безопасности.

Память

В 1965 году Лос-Аламосская национальная лаборатория была признана национальным историческим памятником США. В Хиросиме и Нагасаки созданы мемориальные комплексы, напоминающие о жертвах атомных бомбардировок. Вопрос о сохранении исторических объектов проекта Манхэттен (например, реактора B в Хэнфорде) остаётся актуальным.

Интересные факты

• Общая стоимость проекта Манхэттен составила около 2 миллиардов долларов США (около 30 миллиардов в пересчёте на 2020-е годы), что было одной из крупнейших военных программ того времени.
• В проекте участвовали более 125 тысяч человек, включая гражданских специалистов, военных и рабочих.
• Для обогащения урана в Ок-Ридже было построено самое большое здание в мире на тот момент (завод K-25 занимал площадь более 26 гектаров).
• Первый ядерный реактор (Чикагская поленница-1) был запущен 2 декабря 1942 года под трибунами стадиона Чикагского университета.

Источники

• Rhodes, Richard. The Making of the Atomic Bomb. Simon & Schuster, 1986.
• Groves, Leslie. Now It Can Be Told: The Story of the Manhattan Project. Harper & Brothers, 1962.
• Bird, Kai; Sherwin, Martin J. American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer. Knopf, 2005.
• Hewlett, Richard G.; Anderson, Oscar E. The New World, 1939–1946. Pennsylvania State University Press, 1962.
• Официальные документы Национального архива США (National Archives and Records Administration).