В конце 1939 года в США приступили к финансируемой из Государственного бюджета программе по созданию атомной бомбы, которая позднее получила название «Манхэттенский проект». К секретному американскому проекту были подключены многие крупные учёные, эмигрировавшие в 1933 году из Германии (Фриш, Бете, Силард, Фукс, Теллер, Блох и другие), а также Нильс Бор, вывезенный из оккупированной Германией Дании. В рамках проекта американцы работали на европейском театре военных действий, проводя сбор ценной информации о немецкой ядерной программе.
28 июня 1941 года Рузвельт подписал указ №8807 о создании Бюро научных исследований и разработок с Вэниваром Бушем в должности директора. Оно предназначалось для координации научных исследований в военных целях. Бюро получило почти неограниченный доступ к финансированию и ресурсам и подчинялось только президенту Рузвельту. Группа, которая занималась разработкой атомного оружия, получила обозначение «Секция S-1». В секцию S-1 Буш добавил ученых-физиков Сэмюэля К. Эллисона, Брейта, Эдварда У. Кондона, Ллойда П. Смита и Генри Д. Смита.
С момента вступления Соединенных Штатов в войну, финансирование Манхэттенского проекта получило фантастические размеры. Уже 18 декабря 1941 года Лоуренс получил 400 тысяч долларов на электромагнитную сепарацию, Комптону было выделено 340 тысяч долларов на исследования ядерных реакторов в Колумбии и Принстоне и 278 тысяч долларов в Чикагском университете. Еще 500 тысяч долларов было выделено на сырье. Секция S-1 получила задание — произвести контролируемую цепную ядерную реакцию к июлю 1942 года и атомную бомбу к январю 1945 года.
С сентября 1942 года общее руководство проектом по созданию атомной бомбы было поручено генерал–майору Лесли Гровсу из Инженерного корпуса армии США, который до этого занимался строительством комплекса зданий Пентагона. Физик-ядерщик Роберт Оппенгеймер, являясь директором Лос-Аламосской лаборатории, отвечал за непосредственную разработку самой атомной бомбы.
В Манхэттенском проекте приняло участие более 130 тысяч человек, а его стоимость составила почти 2 миллиарда долларов США, что эквивалентно примерно 22 миллиардам долларов в 2020 году. Более 90 процентов затрат Проекта составило строительство заводов и производство расщепляющегося материала, и менее чем 10% было потрачено на разработку и производство самого оружия. Исследования и производство проводились более чем на тридцати объектах в США, Великобритании и Канаде. Постепенно Армия США взяла на себя полный контроль над контрактами Проекта на исследования, а по их завершению и над готовыми разработками. Страны-партнеры также «оттирались» от результатов разработок.
Основные локации Манхэттенского проекта в США и Канаде.
К наиболее важным объектам Проекта можно отнести Лос-Аламосскую национальную лабораторию в городе Лос-Аламос, штата Нью-Мексико, основанную в 1943 году; Хэнфордский комплекс по производству радиоактивных материалов, расположенный на берегу р. Колумбия в штате Вашингтон, построенный в 1943 году. В 1942 году был основан город Ок-Ридж в штате Теннесси, где размещались: реактор Х-10, исследовательские центры Y-12, K-25, S-50 и Ок-Риджская национальная лаборатория. В Ок-Ридж в основном занимались обогащением урана, где численность только одного персона объектов Проекта достигала 80 тысяч человек. В городе Беркли штата Калифорния существовала радиационная лаборатория Лоуренса, имеющая собственный циклотрон. В Чикаго работала Металлургическая лаборатория Чикагского университета. занимающаяся исследованиями радиоактивных материалов и ядерных реакций. Там же в Чикаго был построен реактор CP-1, на котором занимались исследованием цепной реакции плутония. Для проведения испытаний использовался полигон Аламогордо на юге штата Нью-Мексико, база ВВС США в Вендоувере штата Юта и атолле Бикини, где были устроены полигоны для ядерных испытаний США.
Цепочка ядерных реакторов Хэнфордского комплекса, расположенных вдоль берега р. Колумбия.
Комплекс зданий графитового реактора Х-10.
Организационная структура Манхэттенского проекта постоянно совершенствовалась, увеличивалась и к 1946 году достигала более 70 самостоятельных структур: научных центров, учреждений, предприятий, полигонов, охранных структур и т.д. и т.п., расположенных в США, Великобритании и Канаде. Из общей массы людей, задействованных в Проекте, почти 85 тысяч были строителями, около 40 тысяч являлись техническим персоналом, почти 2 тысяч были военнослужащими. Научный состав Проекта насчитывал коллектив из более 50 ученых с мировым именем в сфере физики и других прикладных наук.
Ученые Проекта работали над созданием двух типов атомной бомбы: урановой и плутониевой. К июлю 1945 года в Лос-Аламос было произведено всего около 50 килограммов урана, обогащенного до 89% урана-235. Все они ушли на изготовление атомной бомбы «Малыш». Как оказалось, производство в промышленных масштабах урана-235 занимало около 80% средств Проекта. Кроме того, для этого требовались годы времени. Получение плутония – синтетического элемента — не было связано напрямую со сложностями в получении урана-235, так как в этом случае использовался уран-238 и специальный ядерный реактор Х-10. Поэтому этого материала в распоряжении американских оружейников было достаточно. Из него было изготовлено две атомных бомбы — «Штучка» для испытаний и «Толстяк» для боевого применения.
К лету 1945 года три атомные бомбы были готовы. Из-за сложности устройства плутониевой бомбы было решено провести первоначальное испытание на полигоне. Гровс одобрил тест при условии извлечения активного материала — плутония, который стоил около 1 млрд. долларов. Но Оппенгеймер, вместо этого выбрал полномасштабное ядерное испытание под кодовым названием «Тринити». В качестве площадки для испытания был выбран полигон возле армейского аэродрома Аламогордо.
Для калибровки приборов 7 мая 1945 года был проведен предиспытательный взрыв 100 тонн тротила, с добавлением продуктов ядерного деления. С целью определения разрушительной силы взрыва, был сконструирован цилиндрический защитный сосуд под кодовым названием «Джамбо» (7,6 м в длину и 3,7 м в ширину), изготовленный из 190 т железа. Его поместили в 730 м от эпицентра взрыва. Правда, основное назначения контейнера было в изоляции плутония, если бы взрыв был произведен неудачно.
Для испытания оружия, атомную бомбу «Штучка» было поднято на вершину стальной башни высотой 30 м, поскольку детонация на такой высоте лучше всего показала бы, как будет вести себя оружие при падении с высоты полета бомбардировщика.
В подготовке испытания на полигоне принимало участие около 530 человек персонала. Они проложили линии связи, установили датчики, фото и кинокамеры, обеспечили эвакуацию гражданского населения из прилегающих районов к полигону. В 9 км от полигона были построены три укрытия. Еще несколько укрытий было расположено в 32 км. Наблюдателей снабдили сварочными очками и перчатками и кремом против загара.
Атомная бомба «Штучка» с детонаторами диагностическим оборудованием во время подготовки на полигоне Аламогордо. Аэродинамический корпус бомбы не применялся.
Вышка с атомной бомбой «Штучка» перед подрывом.
В 05:30 16 июля 1945 года устройство взорвалось с энергетическим эквивалентом около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте, оставляя кратер из радиоактивного стекла в пустыне диаметром 76 м и глубиной в 1,4 м. Ударная волна ощущалась на расстоянии более 160 км, а грибовидное облако достигало 12 км в высоту и было замечено на расстоянии в 320 км. Полигон, за исключение кратера взрыва от радиоактивного заражения пострадал незначительно. Самое сильное радиоактивное загрязнение за пределами ограниченной зоны испытаний произошло в 48 км от точки взрыва на Чупадера-Меса, где под обучение попало стадо крупного рогатого скота. Более тщательного исследования прилегающих территорий не проводили, поэтому другие зараженные районы выявили спустя несколько десятков лет. Танки, обшитые свинцом, не защитили экипажи от проникающего облучения.
Грибовидное облако через несколько секунд после детонации атомной бомбы на полигоне Аламогордо. 16 июля 1945 г.
Кратер после взрыва «Штучки».
Для легендирования ядерного взрыва военные выпустили пресс-релиз о взрыве боеприпасов и пиротехники на складе армейской авиабазы Аламогордо. Информация об испытании Trinity была опубликована лишь после атомной бомбардировки Хиросимы. Гровс, Оппенгеймер и другие высокопоставленные лица посетили испытательный полигон в сентябре 1945 года в белых парусиновых бахилах, чтобы не допустить попадания радиоактивных осадков на подошвы их обуви. Полигон Аламогордо впервые для посещения туристов открыли в 1953 году, хотя даже через 70 лет после взрыва радиация на нем превышала нормальный фон в 10 раз. С 1966 года полигон внесен в Национальный реестр исторических мест США.
Тестовый взрыв в Аламогордо превзошел ожидаемые результаты, поэтому встал вопрос о практическом применении нового оружия. Еще в сентябре 1944 года на встрече президента США Франклина Рузвельта и премьер-министра Великобритании Уинстона Черчилля в Гайд-парке оговаривалось применения атомного оружия против Японии. Кроме того, Рузвельт считал возможным бомбардировку и Германии, если к моменту завершения создания атомной бомбы, война в Европе не закончится. Бомбардировка же Японии преследовала минимум три цели. Отомстить японцам за Перл-Харбор. Избежать больших потерь при вторжении в Японию. Показать СССР преимущество в вооружении и уменьшить «аппетит» Сталина при разделе послевоенного мира на сферы влияния. 6 августа 1945 года на Хиросиму была сброшена бомба «Малыш», а 9 августа на Нагасаки – бомба «Толстяк».
К концу 1945 года в связи с действием радиоактивного заражения и других отложенных эффектов взрыва общее количество погибших в Хиросиме составило от 90 до 166 тысяч человек. По истечении 5 лет общее количество погибших, с учётом умерших от рака и других долгосрочных воздействий взрыва, могло достичь или даже превысить 200 тысяч человек. Количество погибших в Нагасаки к концу 1945 года составило от 60 до 80 тысяч человек. По истечении пяти лет общее количество погибших, с учётом умерших от рака и других долгосрочных воздействий взрыва, могло достичь или даже превысить 140 тысяч человек.
См. также: Фото | США. Манхэттенский проект (атомная бомба); Фото | США. Атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки; Публикацию — «Манхэттенский проект или атомная бомба США».