235U в количестве, достаточном для одной бомбы; предполагалось, что такая установка может быть завершена к декабрю 1943 года. Газодиффузионная установка, стоимость которой не указывалась, могла быть введена в строй к концу 1944 года. Больше всего внимания в отчете уделялось установке для электромагнитного разделения изотопов – проекту Эрнеста Лоуренса: возможно, писал Буш, она сможет «открыть короткий путь» и позволит получить «вполне достаточное для применения количество материала к лету 1943 года, что соответствует экономии времени порядка шести месяцев или даже больше». Вкратце, «по существующему сейчас мнению, успешное применение, возможно, будет иметь чрезвычайно большое значение и может оказать решающее влияние на военные действия. По наиболее достоверным оценкам, проект может быть завершен в 1944 году, если к его ускорению будут приложены все возможные усилия».
Рузвельт ответил через два дня: «Я думаю, что все это дело следует интенсифицировать не только с точки зрения разработок, но и с точки зрения времени. Это чрезвычайно важно»[1792]. Теперь ограничивающим фактором разработки атомной бомбы стало время, а не деньги.
На совещании 23 мая все руководители программы встретились с Конантом, чтобы решить, какие из нескольких возможных способов изготовления бомбы следует доводить до стадий опытных установок и промышленного производства. Методы центрифугирования, барьерной газовой диффузии, электромагнитного разделения изотопов и производства плутония в реакторе на графите или тяжелой воде выглядели одинаково перспективно. Какие из них следовало развивать дальше, учитывая дефицит и финансовые приоритеты военного времени? Конант предложил сформулировать решение, исходя из логики гонки вооружений:
Хотя все пять методов выглядят сейчас приблизительно одинаково перспективно, время, которого потребует изготовление дюжины бомб каждым из пяти способов, явно не будет одинаковым; из-за непредвиденных задержек разброс может достигать шести месяцев или года. Поэтому, если мы откажемся сейчас от одного, двух или трех методов, может оказаться, что мы неосознанно поставили на менее быструю лошадь. На мой взгляд, решение о том, насколько «всеохватывающей» должна быть наша работа, вполне может зависеть от военной оценки того, что случится, если одна из воюющих сторон получит дюжину или даже пару бомб раньше, чем другая[1793].
В связи с этим Конант изучил информацию о германской атомной программе[1794], в том числе новые свидетельства разведывательной деятельности: полученные из Британии сведения о наличии у немцев тонны тяжелой воды, сообщение Петера Дебая (которое он передал за полтора года до этого, сразу по приезде в Соединенные Штаты) о напряженной работе его коллег в KWI, а также «недавно перехваченные инструкции их агентам в нашей стране, [которые] демонстрируют, что наша деятельность их интересует». Конант считал последнее доказательство самым убедительным. «Если они работают интенсивно, они не могут сильно отставать от нас, так как они начали в 1939 году с теми же исходными данными, что и британцы, и мы сами. В Германии все еще остается множество компетентных ученых. Они могут опережать нас на целый год, но вряд ли более того».
Если решающим фактором было время, а не деньги, – говоря словами Конанта, «если обладание новым оружием в достаточном количестве сможет определить исход войны», – то «трехмесячная задержка может иметь гибельные последствия». Отсюда следовало, что все пять методов следует развивать одновременно, несмотря на то что «применение такого наполеоновского подхода к задаче потребовало бы выделения приблизительно 500 000 000 долларов и огромной массы техники»[1795].
Гленн Сиборг прибыл в Чикаго в 9:30 утра воскресенья 19 апреля 1942 года, своего тридцатого дня рождения, на дизельном экспрессе «Город Сан-Франциско»[1796]. Выйдя с вокзала, он заметил, что в Чикаго холоднее, чем в Беркли, – этим весенним утром там было всего 4,5 °C. Из заголовков газет, выставленных в киоске, он узнал о последних событиях войны в Тихом океане: японцы сообщали, что американские самолеты бомбили Токио и еще три города на острове Хонсю. Ни командующий войсками в юго-восточной части Тихого океана генерал Дуглас Макартур, ни вашингтонские власти не признали, что имели какое-либо отношение к этому неожиданному налету (это был пропагандистский рейд Джимми Дулитла, в котором шестнадцать бомбардировщиков B-25 взлетели с американского авианосца «Хорнет», пролетели над Японией и приземлились в Китае[1797]). «Этот день… отмечает важный этап в моей жизни, – пишет Сиборг в своих тщательно документированных воспоминаниях, составленных в форме дневника, – так как с завтрашнего дня я беру на себя руководство группой химии элемента 94 в Металлургической лаборатории на территории Чикагского университета, центральном компоненте Металлургического проекта»[1798].
Преобразовать 238U в плутоний в котле, в котором идет цепная реакция, было недостаточно: еще нужно было извлечь плутоний из урана. Огромные производственные реакторы, которые уже начинали проектировать сотрудники Комптона, должны были производить в уране новый элемент в концентрации, не превышающей приблизительно 250 частей на миллион[1799], – в каждых двух тоннах смеси урана с высокорадиоактивными продуктами деления должен был быть равномерно распределен плутоний, суммарный объем которого равнялся объему американской десятицентовой монеты. Задачей Сиборга было каким-то образом извлечь этот десятицентовик.
Сиборг уже проделал немалую работу в Беркли, изучая необычные химические свойства плутония. Окислителями называют химические вещества, отбирающие электроны с внешних оболочек атомов. Восстановители, напротив, добавляют на внешние оболочки атомов новые электроны. Как выяснялось, плутоний осаждается по-разному при обработке окислителями и восстановителями. Как выяснили исследователи из Беркли, при окислении до +4 этот рукотворный элемент можно осадить из раствора, используя в качестве носителя соединение редкоземельного элемента, например фторид лантана. Если окислить тот же плутоний до +6, осаждение перестает работать: носитель кристаллизуется, а плутоний остается в растворе. Это навело Сиборга на основной принцип выделения плутония:
Мы разработали метод циклического окисления-восстановления… Его принцип был применим к любому процессу с использованием веществ, которые являются носителями для плутония в одной определенной степени окисления, но не в других степенях… Например, к плутонию в одной степени окисления можно применить некий носитель и, таким образом, отделить его от урана и продуктов деления. Затем носитель и плутоний [имеющие теперь форму твердых кристаллов] можно растворить, изменить степень окисления плутония и снова осадить носитель, причем плутоний остается в растворе. Затем можно снова изменить степень окисления плутония и заново повторить весь цикл. При помощи процедуры такого типа, если провести большое число циклов окисления-восстановления, можно отделить от плутония любые вещества, кроме загрязнений, химические свойства которых почти точно совпадают со свойствами самого плутония[1800].
В среду 26 апреля началась двухдневная химическая конференция с участием Юджина Вигнера, Гарольда Юри, принстонского теоретика Джона А. Уилера и нескольких химиков, уже работавших в Металлургической лаборатории. Ученые обсуждали семь возможных способов извлечения плутония из облученного урана. Предпочтение отдавалось четырем методам, которые казались особенно подходящими для производства с дистанционным управлением; осаждение в их число не входило. Только что приехавший Сиборг возразил: «Я, однако, выразил уверенность в достоинствах осаждения»[1801]. Тем не менее решено было исследовать все семь предложенных методов. Это требовало полной занятости сорока человек. Одной из обязанностей Сиборга на несколько ближайших месяцев стала вербовка. Это его беспокоило: «Иногда я чувствую себя несколько неуверенно, когда предлагаю… людям оставить гарантированную работу в университете и перейти в Металлургическую лабораторию. Им приходится рисковать своей будущей карьерой, и никто не знает, на какой срок они будут оторваны от своей основной деятельности». Но хотя никто не знал, как долго продлится эта работа, большинство ее участников поверило в ее исключительную важность: «И здесь, и в Беркли довольно сильно распространено утверждение, которое формулируется приблизительно следующим образом: “Что бы ты ни делал всю остальную жизнь, в ней никогда не будет ничего настолько же важного для будущего мира, как работа в этом проекте прямо сейчас”»[1802].
До сих пор Сиборг изучал плутоний, отслеживая характерную радиоактивность микроскопических количеств этого вещества, растворенных в гораздо большем объеме носителя. Такой же индикаторной химией занимались раньше Ган, Ферми и супруги Жолио-Кюри. Однако химические реакции часто проходят по-разному при разных уровнях растворения. Сиборг понимал, что, чтобы продемонстрировать применимость процесса выделения в промышленном масштабе, ее необходимо продемонстрировать на концентрациях промышленного уровня. В мирное время он мог бы дождаться сооружения и запуска в работу такого крупного реактора, который обеспечил бы производство хотя бы нескольких граммов плутония. Но эта нормальная процедура была роскошью, которой программа создания бомбы не могла себе позволить.