Открытие стрептомицина, так же, как и пенициллина за несколько лет до этого, сдерживалось тем, что в медицину научные методы внедрялись слишком медленно. Медики только-только начинали осознавать, насколько эффективны эксперименты, проводимые под их контролем и повторенные тысячи раз, но еще не были готовы использовать статистические данные, чтобы выявить основные феномены. Врач, первым выделивший культуру, которую он назвал Streptomyces griseus, из мазков, взятых из гортани курицы, еще в 1915 году заметил те же микроорганизмы в почве и понял, что они способны убивать болезнетворные микробы. Должно было пройти десять лет, прежде чем результаты исследования таких микроорганизмов были систематизированы, был проведен их скрининг (тестирование) и бактериологическое исследование, а также оценка их эффективности.
Страх перед ядерной угрозой
Научное направление, связанное с изучением последствий как длительного, так и кратковременного радиоактивного облучения и с обеспечением безопасности людей, только зарождалось. Чувство миазматического страха перед радиацией в тот период еще ни у кого не возникало. Исследователи Манхэттенского проекта обращались с новыми радиоактивными веществами с непринужденной легкостью и беззаботностью. И несмотря на то что работники, непосредственно занимавшиеся плутонием, должны были носить специальные комбинезоны, перчатки и респираторы, многие из них получали слишком большие дозы облучения. В прототипах реакторов случались утечки радиоактивного вещества. Ученые же подчас игнорировали или неправильно истолковывали опознавательные знаки, указывавшие на наличие радиации. Эксперименты по определению критической массы были рискованны, а меры предосторожности, по сегодняшним меркам, довольно поверхностны. Экспериментаторы вручную монтировали идеально сияющие блоки урана с массой, близкой к критической. Один из них, Гарри Даглян, работавший в ночную смену, работал со слишком большим образцом, который буквально выскользнул у него из рук, Судорожно ухватив его, чтобы предотвратить цепную реакцию, он увидел переливающийся синий ореол ионизированного воздуха. Через две недели он скончался от лучевой болезни. Позже Луис Злотин отверткой попытался подпереть радиоактивный блок. Отвертка соскочила, он погиб. Как и многие другие ученые, Луис недооценил риски, подсознательно занижая вероятность несчастного случая (один к ста, к двадцати?) и цену ошибки (бесконечно высокой).
Чтобы оценить быструю реакцию, экспериментаторы придумали тест, проведение которого, по словам Фейнмана, было равнозначно тому, чтобы «пощекотать хвост спящего дракона». Так его и прозвали — «испытание с драконом». Он заключался в том, что кто-то сбрасывал слиток гидрида урана через тщательно обработанное кольцо из того же материала. Гравитация должна была помочь достичь надкритического состояния, и гравитация же, как предполагали, должна была обеспечить безопасное завершение эксперимента. Фейнман предложил более безопасный вариант: в качестве абсорбера использовать бор, что позволило бы перевести надкритический материал в подкритический. Оценив, как быстро прекратится размножение нейтронов, можно было рассчитать и их скорость размножения в отсутствие бора. Арифметический расчет, таким образом, обеспечил бы своего рода защиту. Этот эксперимент назвали «экспериментом Фейнмана», но его так и не провели. Времени было слишком мало.
Вряд ли в Лос-Аламосе представляли, насколько серьезными окажутся проблемы, связанные с обеспечением безопасности, — проблемы, которые впоследствии стали очевидны. В Ок-Ридже, Теннесси и Хэнфорде на десятках тысяч квадратных метров производственных площадей новых заводов было налажено производство крупных партий урана и плутония. Соединения и растворы этих веществ помещали в металлические контейнеры, стеклянные бутылки и картонные коробки и складировали на бетонном полу хранилищ. Уран хранили в чистом сухом виде либо в виде соединений с кислородом или хлором. Рабочие доставали эти вещества из центрифуг или сушильных шкафов и перекладывали в емкости. Только значительно позже, когда удастся преодолеть препоны, накладываемые правом правительства на секретность своей деятельности и дезинформацию, в результате проведенных крупных эпидемиологических исследований будет доказано, что низкий уровень радиации намного более опасен, чем можно было ожидать. Однако руководство производственных предприятий закрывало глаза не только на это, но и на более актуальные и ощутимые угрозы, в том числе и на вероятность возникновения неуправляемой цепной реакции.
Фейнман, казалось, успевал везде, несмотря на то, что в 1944–1945 годах темпы работы возросли. По просьбе Теллера он прочитал серию лекций, в которых были рассмотрены основные вопросы проектирования и сборки бомб: расчет критической массы как для металла, так и для его гидрида; различие в протекании реакции в реакторе, бойлере с водой и «гаджете»; метод оценки эффективности различных материалов, из которых изготавливаются отражатели нейтронов; как на практике реализовать теоретические расчеты в пушечной и имплозивной схемах. Фейнман отвечал за расчет мощности урановой бомбы в зависимости от концентрации урана-235 и за оценку безопасного количества радиоактивных материалов в различных условиях. Когда Бете понадобилось найти теоретика для «Подразделения G»[114] (физическое подразделение по разработке «гаджета» G), он подключил Фейнмана к работе четырех разных групп. Более того, он сообщил Оппенгеймеру, что, поскольку было принято решение разрабатывать метод имплозии, «основная доля предстоящих работ будет выполняться группой Т-4», которой руководил Ричард. При том, что официально Фейнман был всего лишь консультантом группы, занимающейся вычислением на компьютерах IBM, Бете принял решение, что Фейнман будет иметь «полную власть».
Тем не менее в Ок-Ридже, где скопились первые партии обогащенного урана, некоторые должностные лица высказали предположение, что подобная ситуация может представлять опасность. Одно из писем, пришедших в Лос-Аламос, начиналось словами: «Уважаемые господа, в настоящее время на участке 9207 не предусмотрены действия, направленные на то, чтобы можно было остановить реакцию, вызванную случайным скоплением небезопасного количества материала…» Далее в письме за подписью руководителя одного из предприятий компании Tennessee Eastman Corporation высказывалась просьба «установить на заводе какое-нибудь современное противопожарное оборудование, возможно, использующее специальные химические вещества». Оппенгеймер признал, что опасность существует. Он пригласил Теллера и Эмилио Сегре, руководителя группы радиоактивности экспериментального подразделения. Сегре осуществил инспекционную проверку, были привлечены и другие теоретики, и, наконец, для решения проблемы обратились к Фейнману, учитывая его опыт в расчетах критической массы.
Как выяснил Сегре, распределение информации по категориям пользователей или по объектам, осуществляемое армейским руководством, привело к тому, что ситуация на заводе в Ок-Ридже действительно стала опасной. Рабочие на предприятии не имели представления о том, что вещество — та зеленая жидкость, разлитая по большим бутылям, которые они перевозили, — предназначено для бомбы. Некоторые официальные лица знали об этом, но считали, что могут обеспечить безопасность, не допуская скопления материала в количествах, близких к критическим. Однако им был неизвестен факт, очевидный для экспертов Лос-Аламоса: присутствие водорода (в воде) приводило к уменьшению скорости нейтронов до опасных значений, при которых для запуска реакции нужно было значительно меньшее количество урана. Сегре ошеломил руководство предприятия в Ок-Ридже, сообщив, что вероятность взрыва имеющегося запаса «жидкого» урана, учитывая степень его очистки, была более чем высока.
Фейнман начал с того, что повторно осмотрел запасы радиоактивных веществ и обнаружил, что проблема была даже более серьезной. Во время проверки Сегре случайно заходил в одно и то же помещение дважды и поэтому сделал неверные выводы, думая, что хранящиеся там партии находились на разных складах. В десятках отделений Фейнман видел емкости объемом от 1 тысячи до 10 тысяч литров. Он сделал чертежи, отметив их точное расположение на кирпичном или деревянном полу, вычислил влияние друг на друга твердых брусков урана, складировавшихся в тех же помещениях, учел расположение смесителей, испарителей и центрифуг, а затем встретился с инженерами, чтобы изучить планы строящихся объектов. Ситуация на заводе была близка к катастрофической. В любой момент в уране, которого накопилось уже достаточное количество, могла возникнуть цепная реакция, протекающая с выделением тепла и радиации, причем ее скорость могла быть высокой настолько, что была способна спровоцировать взрыв. Отвечая на вопрос представителя компании Eastman о способах подавления реакции, он написал, что можно использовать соли кадмия или бор, но упомянул, что при возникновении надкритической реакции химикаты не смогут ее подавить. Казалось, что Фейнман рассматривает некие далеко не очевидные ситуации: «Во время вращения центрифуги металл мог скапливаться вместе, возможно, ближе к центру. Однако самым ужасным было то, что два отдельных куска урана, каждый из которых вполне безопасен, могли быть нечаянно соединены. Фейнман спросил, что будет, если заклинит какой-то клапан или на месте не окажется наблюдателей. Он также указал на то, что некоторые операции слишком устарели. Он замечал мельчайшие нюансы всех операций. «Пуста ли CT-1, когда мы сбрасываем из WK-1?.. Пуста ли P-2, когда перегоняются расплавленные соли? Контролер дал добро по поводу осадка в P-2? При каких обстоятельствах это допустимо?» В итоге во время встречи с военными и руководителями компании Ричард предоставил подробную программу по обеспечению безопасности. Он также разработал способ (снова опираясь на вариационный метод решения нерешаемых другим способом интегральных уравнений), позволяющий инженерам на месте приблизительно рассчитывать безопасное количество материалов, складируемых в помещениях разной формы. Некоторые потом утверждали, что он буквально спас им жизни.