Теперь предстояло узнать, как обеспечить при работе с критическими и сверхкритическими сборками относительную безопасность. Фриш предлагал собирать блоки из обогащенного гидрида урана в конфигурации, близкие к критическим, но оставлять в центре сборки сквозное отверстие, а затем загнать в это отверстие еще один блок обогащенного гидрида урана (его назвали «ядром»), чтобы сборка стала критической мгновенно, в момент прохождения ядра через сборку и еще до того, как оно из конструкции выпадет. Ричард Фейнман, выступавший в роли эксперта, интуитивно понял, что эксперимент многообещающий, уподобив его «дерганию за хвост спящего дракона». С тех пор этот опыт стали называть «драконьим». Практически это означало, что ученые могли запустить атомный взрыв, ничего на самом деле не взрывая. Но если ядро застрянет, проскакивая через сборку, масса станет критической, и физики получат смертельные дозы радиации.
Возглавив отдел «G», Отто Фриш сконструировал первую из серии таких сборок в небольшой лаборатории в каньоне Омега, немного отдаленной от основного комплекса Лос-Аламоса. Фриш работал круглыми сутками, чтобы провести первые точные измерения критической массы урана-235. Эксперименты были очень успешными. Ядро проскакивало через сборку за доли секунды, и в это мгновение происходил огромный выброс нейтронов, а температура аппарата возрастала на несколько градусов. Максимальный показатель выделения энергии составил 12 миллионов ватт; выброс, длившийся в течение всего лишь трех тысячных долей секунды, увеличил температуру сборки на 6 °C. Это был первый опыт изучения сверхкритической массы урана в лабораторных условиях.
В то же время отдел «X», руководимый Георгием Кистяковским, развил бурную деятельность. Леса, окружавшие Лос-Аламос, гудели от бесконечной череды взрывов, грохотавших все чаще по мере того, как ученые наращивали мощь своих экспериментов. Группа расходовала примерно по тонне фугасной взрывчатки ежедневно, наполняя ею формы и создавая кумулятивные заряды, каждый из которых весил около 23 килограммов и требовал ювелирной точности при обработке. Изучая имплозию, сотрудники отдела «G» придумали серию диагностических испытаний: в них можно было проверить, насколько симметричной получалась взрывная волна. Джон фон Нейман разработал разновидность взрывных линз, состоявших из быстро сгоравшего внешнего слоя и медленно горевшего внутреннего компонента – вместе они действовали как увеличительное стекло, формируя контуры взрывной волны и направляя ее прямо к ядру бомбы. Каждая линза преобразовывала волну от исходного взрыва из сферической, распространяющейся во все стороны, в сферическую, сходящуюся к центральной точке. Второй слой быстро сгоравшего топлива наращивал и усиливал взрывную волну.
7 февраля 1945 года испытания дали обнадеживающие результаты, хотя сферического сжатия твердого ядра всё еще достичь не удалось. 28 февраля состоялось совещание, на котором в числе прочих присутствовали Роберт Оппенгеймер, Лесли Гровс, Джеймс Конент и Георгий Кистяковский. В ходе обсуждения ученые окончательно определили химический состав взрывных линз и общие принципы конструирования плутониевой бомбы.
1 марта Оппенгеймер создал комитет «Ковбой», руководить которым поручил физику Сэмюелю Эллисону, недавно освобожденному от работ в «Метлабе». Задачей «Ковбоя» было «гнать процесс» на заключительных стадиях разработки бомбы. Кистяковский не доверял Эллисону и считал, что Оппенгеймер приказал новоприбывшему коллеге наблюдать за ним. Давление возрастало, нервы у физиков начинали сдавать.
Хотя в Ок-Ридже надежно наладили производство оружейного урана-235, до вероятного конца войны вряд ли было возможно создать хотя бы одну бомбу. С другой стороны, в Хэнфорде полным ходом шла наработка плутония, которого хватило бы на несколько бомб, но обычная «пушечная» схема детонации не могла применяться с реакторным плутонием. Получалось, что все зависело от успеха работ с имплозией. Кистяковский оказался на своеобразной линии фронта. Неважно, насколько ценен был плутоний, прибывавший из Хэнфорда: ученые в Лос-Аламосе сомневались, что «Толстяк» взорвется. Поэтому требовалось провести полномасштабное испытание.
«Троица»
План такого испытания начал разрабатываться годом ранее. Тогда определили место – на краю полигона Аламогордо в пустыне в Нью-Мексико. Его использовала военная авиация для учебных бомбометаний. Полигон имел почти 39 километров в длину и 29 километров в ширину. Когда пришло время дать полигону название, эрудированный Роберт Оппенгеймер вспомнил XIV-й сонет Джона Донна:
Раздави мое сердце, Трехликий Господь,
Постучи, подыши, посвети, посмотри,
Разломай и сожги мою смертную плоть
И сотри в порошок, и опять сотвори[1].
В итоге полигон стал называться «Трехликий Господь», то есть «Троица» («Тринити»). Таким же кодовым словом пользовались и для обозначения самого испытания. Подготовку полигона Оппенгеймер поручил гарвардскому физику Кеннету Бейнбриджу.
В середине марта 1945 года ученые получили экспериментальное доказательство сжатия твердого ядра взрывной волной, симметрия которой была настолько близка к идеалу, что результаты четко соответствовали теоретическим прогнозам. Можно было вздохнуть с облегчением. 11 апреля Оппенгеймер написал письмо генералу Лесли Гровсу, поделившись с ним добрыми известиями. Темпы производства урана-235 в Ок-Ридже позволяли предположить, что первая атомная бомба на этом изотопе будет готова к 1 июля. Теперь Оппенгеймер сообщил Гровсу, что и плутониевая бомба может быть собрана в июле.
На следующий день, 12 апреля, умер Франклин Рузвельт. Президент позировал портретисту, когда вдруг внезапно скончался от инсульта.
Весь Лос-Аламос был в шоке. Многие оплакивали уход любимого лидера нации, занимавшего свой пост в течение 13 лет. Некоторые задавались вопросом, продолжится ли существование «Манхэттенского проекта». Во время панихиды, состоявшейся на Холме в следующее воскресенье, 15 апреля, Роберт Оппенгеймер произнес поминальную речь. Он начал ее цитатой из священной индийской книги «Бхагавадгита»:
«Вера каждого соответствует его природе. Человек образован верой; он таков, какова его вера». Рузвельт верил в то же, что и миллионы мужчин и женщин во всем мире. Поэтому мы можем сохранять надежду, поэтому было бы правильно, если бы мы все посвятили себя надежде, что доброе дело Рузвельта не завершится с наступлением его смерти.
Гарри Трумэн, преемник Рузвельта, завоевал определенную известность благодаря своей кампании по борьбе с чрезмерными военными расходами и созданием специального сенатского комитета по исследованию национальной программы обороны, вошедшего в историю как «Комитет Трумэна». Он постоянно думал о том, куда исчезает огромная разница между декларируемым бюджетом Министерства обороны и реальными расходами. Дело в том, что Трумэн не входил в число членов «внутреннего круга» американской администрации и ему не сообщали о «Манхэттенском проекте». И вот теперь человеку, очень далекому от проблем ядерной физики и ее использования в оружейном качестве, предстояло решить ее судьбу. Гарри Трумэн очень быстро понял, что «супербомба» – это мощнейший геополитический козырь в послевоенном мире. Но чтобы этот козырь воспринимали всерьез, требовалось продемонстрировать его в действии.
Предстояло определить цели. Последнее и самое важное совещание по этому поводу состоялось 25 мая 1945 года в Пентагоне. Консультантом от физиков выступал сам Роберт Оппенгеймер. Вел заседание генерал Лесли Гровс. Понятно, что против Германии применить бомбу было уже невозможно – она капитулировала. Оставалась Япония.
Ранее для дальнейшего рассмотрения определили четыре цели. Лесли Гровс вспоминал:
Комитет наметил, а я утвердил в качестве целей следующие объекты:
1) арсенал в городе Кокура, крупнейший в Японии центр военного производства и снабжения самым различным военным снаряжением. Он занимал площадь 44 квадратных километра. Вплотную к нему примыкали железнодорожные депо, машиностроительные заводы и электростанции;
2) Хиросима – крупный центр по переброске морем японских сухопутных войск и пункт формирования морского конвоя. Это город, в котором размещался штаб местных сухопутных войск, а также контингент в 25 тысяч солдат. Вдоль восточной границы города располагались железнодорожные депо, армейские склады и порты, где происходила погрузка войск на суда. К главной части города примыкало несколько крупных промышленных объектов;
3) Ниигата – порт в Японском море, в последнее время приобретавший большое значение. В нем имелись алюминиевый завод и очень крупный металлургический комбинат, а также нефтеперегонные заводы и порт заправки танкеров;
4) Киото – культурно-промышленный центр с населением около миллиона человек. В прошлом столица Японии. В последнее время в этот город были эвакуированы многие отрасли промышленности и большое количество населения из разрушенных городов. Большая площадь, занимаемая этим городом, позволяла ожидать, что область разрушений окажется внутри его территории, а это поможет определить разрушительную силу бомбы.
Среди тех, кто выступал на совещании, был и военный министр Генри Стимсон. Удивительно, но даже занимая такую должность, Стимсон обладал сильным чувством нравственности, верил в человечность и международное право. Он испытывал страх от того, что долгая и кровопролитная война изменила моральные ориентиры лидеров западных демократий. Когда союзническая авиация засыпала зажигательными бомбами Гамбург, Дрезден и Токио, Стимсон увидел в этом проявление тотальной бойни, которую решительно не принимал. Стимсон настаивал: атомную бомбу нужно использовать так, чтобы свести к минимуму жертвы среди мирного населения. Он прямо заявил Трумэну:
Закрепившаяся за Соединенными Штатами репутация государства, ведущего войну в духе честного соперничества и принципов максимально возможной гуманности, – это величайшее достояние, которое позволило бы обеспечить мир на несколько последующих десятилетий. Я считаю, что аналогичный принцип сохранения жизней мирного населения должен применяться, насколько это возможно, и при использовании любого нового оружия.