Создание Великобританией ядерного оружия оказалось не простым делом, чем-то похожим на запутанный детектив со шпионами, предательством и победой, в конце концов. Эта история уже давно не является тайной, однако детали ее знает достаточно узкий круг ученых да историков. Дабы дать новую «пищу» любознательным читателям, тезисно расскажем эту эпопею, длившуюся почти 20 лет.
Пролог
В 1932 году в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета Джеймсом Чедвиком был открыт нейтрон. В 1938 году Отто Ган и Фриц Штрассманн в лаборатории Гана в Берлине-Далеме расщепили ядро урана, назвав этои процесс «делением». Фриш и Мейтнер подсчитали, что энергия, высвобождаемая при каждом ядерном распаде, составляет примерно 200 000 000 электрон-вольт. В 1939 году французкие ученые предположили возможность самоподдерживания цепной ядерной реакции. Многим ученым сразу стало очевидно, что, по крайней мере, теоретически, можно создать чрезвычайно мощное взрывчатое вещество, хотя большинство из них до сих пор считали атомную бомбу невозможной. Дальше французский физик Перрен определил критическую массу урана в тоннах, как наименьшее количество, которое может поддерживать цепную реакцию. Также французы установили, что замедлителем ядерной реакции, для создания устойчивой цепной реакции можно применять тяжелую воду или графит. Нильс Бор предположил, что редкий изотоп урана-235 в обогащенном виде значительно уменьшает критическую массу для получения цепной реакции. Ученые Фриш и Пайерлс подсчитали, что металлической сферы из урана-235 радиусом 2,1 сантиметра и весом около 1 кг может быть достаточно для создания критической массы. Таким образом, теоретическая база для создания атомной бомбы была разработана.
Начало работ в Британии
Пока ряд ученых в Британии размышляли над целесообразностью создания атомной бомбы, немцы активно приобретали урановую руду и тяжелую воду. Обеспокоенность британских ученых в отставании создания атомной бомбы привела к появлению Меморандума Фриша–Пайерлса, который был первым техническим изложением практического ядерного оружия. Он был написан немецко-еврейскими физиками-экспатриантами Отто Фришем и Рудольфом Пайерлсом в марте 1940 года, когда они оба работали на Марка Олифанта в Бирмингемском университете в Великобритании. Это послужило толчком к активным процессам по обогащению урана и разработке атомной бомбы. И в результате вылилось в создание в 1940 году комитета MAUD в составе Министерства авиастроения, который предназначался для проведения исследований в сфере создания ядерного оружия. Помимо его председателя ДжорджаТомсона, первоначальными членами комитета были Чедвик, Кокрофт, Олифант, Филип Мун, Патрик Блэкетт, Чарльз Эллис и Норман Хаворт.
Джордж Пэджет Томсон, председатель комитета MAUD.
Четыре британских университета включились в проведение экспериментов. Лаборатория Бирмингемского университета отвечала за всю теоретическую работу, например, какой размер критической массы необходим для взрыва. Им руководил Пайерлс при помощи немецкого ученого-беженца Клауса Фукса. Лаборатории Ливерпульского и Оксфордского университетов экспериментировали с различными типами разделения изотопов. Группа Чедвика в Ливерпуле занималась термодиффузией. Группа Франца Симона в Оксфорде исследовала газовую диффузию изотопов. Группа Эгона Бретчера и Нормана Фезера в Кембридже исследовала плутоний. Благодаря французским ученым Оксфорд также получил единственные в мире запасы тяжелой воды.
К июню 1941 года комитет MAUD составил два отчета. В первом отчете «Использование урана для бомбы» обсуждалась возможность создания супербомбы из урана. Во втором, «Использование урана в качестве источника энергии», обсуждалась идея использования урана в качестве источника энергии, а не просто бомбы. Отчеты MAUD были рассмотрены группой оборонных служб Научно-консультативного комитета парламента и к августу 1941 года Черчиллю была представлена государственная программа с кодовым названием «Tube Alloys» (Трубные сплавы). В этот момент возникли опасения, что немецкие ученые пытаются создать для своей страны атомную бомбу, и поэтому Британии нужно опередить их. В сопроводительной записке к программе говорилось, что «если есть хоть малейший шанс, что усилия по созданию бомбы могут создать оружие такой мощности, то следует приложить все усилия, чтобы Великобритания не отстала». Было рекомендовано построить экспериментальную установку по разделению в Великобритании, а производственный объект — в Канаде. 30 августа 1941 года с одобрения Комитета начальников штабов Черчилль утвердил программу. В соответствии с ней в составе Департамента научных и промышленных исследований Appleton было создано управление Tube Alloys, а его руководителем был выбран Уоллес Эйкерс, директор по исследованиям Imperial Chemical Industries (ICI). Для наблюдения за его деятельностью был создан Консультативный совет по трубным сплавам, под председательством лорда Андерсона, в составе членов: лорда Хэнки, лорда Черуэлл, сэра Эдварда Эпплтона и сэра Генри Дейла. Для решения технических вопросов был сформирован Технический комитет с Акерсом в качестве председателя.
В рамках проекта были построен заводы в Кейпенхерсте и Уиднесе по разделению изотопов, которые входили в сферу управления Министретсва снабжения. В Канаде работали лаборатории в Университете Макгилла и Монреальськом университете.
Сэр Джон Андерсон, британский министр, ответственный за программу «Tube Alloys».
Здания лабораторий в Чок-Ривере в Канаде.
Соединенные Штаты, работая над созданием ядерного оружия, увидели, что британцы в этом направлении ушли далеко вперед. Президент Рузвельт написал Черчиллю в августе 1941 года, предлагая сотрудничество, Черчилль ответил без энтузиазма, предпочтя оставить более продвинутый проект «Tube Alloys» вне обмена информацией, хотя и подписал формальное соглашение об обмене информацией. Британские лидеры, заботясь о безопасности, ввели ограничения на секретность, и считали что Соединенные Штаты, еще не участвовавшие в войне, могут быть обузой. Тем не менее, британские и американские ученые осуществляли обмен общей информацией. Причем первоначально результаты британских ученых существенно продвинули исследования американцев, но со временем, благодаря финансовым и промышленным возможностям США, американцы превзошли британцев, и не пожелали делиться результатами со своими британскими коллегами. В каждой стране продолжались отдельные исследования с поддержанием видимости формального обмена данными. В июне 1942 года информация о Манхэттенском проекте совсем перестала поступать в Великобританию, несмотря на соглашение о неограниченном научном обмене между США и Великобританией. Это катастрофически сказалось на усилиях британцев, поскольку им не хватало рабочей силы, помещений, оборудования и материалов. В свою очередь, к 1943 году Великобритания прекратила посылать своих ученых в Соединенные Штаты, что замедлило там темпы работы, которая опиралась на усилия британских исследователей. Таким образом, проект «Tube Alloys» отстал в гонке с Манхэттенским проектом.
Маккензи Кинг, Франклин Д. Рузвельт и Уинстон Черчилль на Квебекской конференции в августе 1943 года.
К лету 1943 года Черчиллью доложили размер дальнейших затрат по проекту «Tube Alloys». Так газодиффузионный завод для производства килограмма урана оружейного качества оценивался в 3 миллиона фунтов стерлингов. На исследования, разработки и строительство производственных мощностей в Британии во время войны требовалось около 50 миллионов фунтов стерлингов. Ядерный реактор для производства плутония планировалось построить в Канаде на протяжении пяти лет за 5 миллионов фунтов стерлингов. Проекту также требовались мощности для производства тяжелой воды, на что было необходимо от 5 до 10 миллионов фунтов стерлингов, а для производства металлического урана 1,5 миллиона. Для проекта необходимо было двадцать тысяч рабочих, полмиллиона тонн стали, и беспрецедентные полгигаватт электроэнергии. Для осуществления всего этого Великобритания не имела ресурсов, и Черчилль решил предпринять еще одно усилие для обеспечения сотрудничества с Америкой. После месяца переговоров 19 августа 1943 года Черчиллем и Рузвельтом во время Квебекской конференции было подписано Квебекское соглашение. Британцы передали свои материалы американцам, а взамен получили копии американских отчетов о проделанной работе. Программа «Tube Alloys» была включена в Манхэттенский проект. Другими словами, Великобритания потеряла самостоятельность в работах по созданию ядерного оружия.
Участие Британии в Манхэттенском проекте
Британский вклад в Манхэттенский проект включал помощь в разработке технологии газовой диффузии в SAM Laboratories в Нью-Йорке и электромагнитной сепарации процесса в радиационной лаборатории Беркли. Британия предоставила Манхэттенскому проекту свои ресурсы урана, создала исследовательский центр в Монреале и обеспечила участие британских ученых в научных разработках. Джон Кокрофт стал директором совместной британо-канадской Монреальской лаборатории. Британская миссия в Лос-Аламосскую лабораторию под руководством Джеймса Чедвика, а затем и Пайерлса, включала таких ученых, как Джеффри Тейлор, Джеймс Так, Нильс Бор, Уильям Пенни, Фриш, Эрнест Титтертон и Клаус Фукс, который, как позже выяснилось, быть шпионом Советского Союза. В качестве главы британской миссии Чедвик наладил тесные и успешные партнерские отношения с бригадным генералом Лесли Р. Гроувсом, директором Манхэттенского проекта, и обеспечил полное и искреннее участие британцев.
Джеймс Чедвик, глава британской миссии в Манхэттенском проекте, с генерал-майором Лесли Р. Гроувсом-младшим, директором проекта.
Роль Британии заключалась в максимальном сотрудничестве и ускорении процесса. Чедвик использовал эту возможность, чтобы дать опыт как можно большему количеству молодых британских ученых, чтобы они могли перенести его в послевоенную Великобританию. В апреле 1944 года на заседании Комитета по объединенной политике в Вашингтоне было решено, что Канада построит тяжеловодный реактор. Американцы согласились поддержать проект информацией и надзором специалистов, а также поставлять материалы, в том числе жизненно важный уран и тяжелую воду. Лаборатории в Чок-Ривер открылись в 1944 году. В рамках проекта был разработан реактор ZEEP, который, правда, вышел из строя в сентябре 1945 года.
Уильям Пенни, один из ученых «Tube Alloys», был экспертом по ударным волнам. Он работал над средствами для оценки последствий ядерного взрыва и написал статью о том, на какой высоте следует взорвать бомбы для достижения максимального эффекта при атаках. Он также участвовал в послевоенной научной миссии Манхэттенского проекта в Хиросиму и Нагасаки, которая оценивала степень ущерба, нанесенного бомбами.
Несмотря на активное участие британских ученых в создании атомной бомбы, генерал Лесли Гроувс, не одобрявший сотрудничество, поставил британских ученых в ограниченные роли, чтобы не дать доступ им к полной информации.
В 1945 году Майкл Перрен подготовил краткий отчет о британском вкладе за пятнадцать лет в ядерный проект, в котором отмечалась важная роль британских ученых и перечислялся их вклад по каждому направлению Манхэттенского проекта.
По окончанию Второй мировой войны, британское правительство было уверено, что Америка поделится ядерными технологиями, поскольку британцы считали их совместным открытием. 9 ноября 1945 года Маккензи Кинг и премьер-министр Клемент Эттли отправились в Вашингтон, чтобы обсудить с президентом Гарри Трумэном будущее сотрудничество в области ядерного оружия и ядерной энергетики. Три лидера согласились, что будет полное и эффективное сотрудничество по атомной энергии, но британские надежды на полное возобновление сотрудничества по ядерному оружию не оправдались. Американцы вскоре дали понять, что это ограничивается фундаментальными научными исследованиями. Принятие Закона об атомной энергии 1946 года (Закон Мак-Магона) в августе 1946 года ясно дало понять, что Великобритании больше не будет разрешен доступ к атомным исследованиям Соединенных Штатов. Частично это произошло в результате ареста за шпионаж Алана Нанна Мэя в феврале 1946 года.
Возобновление британских ядерных исследований
По сути, обман Америки, побудил Соединенное Королевство перезапустить собственный ядерный проект High Explosive Research (исследование взрывчатых веществ). 10 августа 1945 года Эттли создал подкомитет Кабинета министров — Комитет Gen 75 (неофициально известный как «Комитет по атомной бомбе») для изучения возможности реализации программы создания ядерного оружия. В октябре 1945 года он принял рекомендацию возложить ответственность за разработку проекта на Министерство снабжения. Управление «Tube Alloys» было переведено из Департамента научных и промышленных исследований в Министерство снабжения 1 ноября 1945 года. Для координации усилий лорд Портал, начальник штаба ВВС военного времени, был назначен контролером производства атомной энергии с прямым доступом к премьер-министру. Исследовательский центр по атомной энергии (AERE) был основан в RAF Harwell, к югу от Оксфорда, под руководством Кокрофта. Кристофер Хинтон согласился контролировать проектирование, строительство и эксплуатацию новых объектов атомного оружия. К ним относился новый урановый завод в Спрингфилдсе, ядерные реакторы и плутониевые перерабатывающие предприятия в Виндскейле.
Военное лобби «давило» на правительство. В июле 1946 года Комитет начальников штабов рекомендовал Великобритании приобрести ядерное оружие. По их оценкам, к 1957 году потребуется 200 бомб. Несмотря на исследования и строительство производственных мощностей, официального решения о создании атомных бомб не было принято. Портал представил предложение сделать это на заседании комитета Gen 75 8 января 1947 года. Комитет назначил Пенни, главного супер интенданта по исследованиям вооружений (CSAR) в Форт-Холстеде, ответственным за разработку бомбы.
Уильям Пенни – руководитель ядерного проекта Британии.
Одновременно с возрождением своей ядерной программы, правительство Великобритании не покидала надежда договориться с американцами, выйдя таким образом из ситуации малыми затратами. Эти переговоры продолжались до 1949 года, когда Советский Союз испытал свою первую атомную бомбу, что вызвало у британцев реальную обеспокоенность. С этого момента работы над атомной бомбой были форсированы.
В это же время, в 1950-1951 годах разразилась серия шпионских скандалов, которая лишила возможности сотрудничества Великобритании и США, которые обвиняли друг друга в «утечке» информации по атомной бомбе. Выяснилось, что Советский Союз получил подробности британских исследований от своих атомных шпионов: Клауса Фукса, Энгельберта Брода, Мелиты Норвуд, Джона Кэрнкросса, Дональда Маклина и Гая Берджесса. Теодор Холл — американский физик и атомный шпион Советского Союза, дал советской разведке подробное описание плутониевой бомбы «Толстяк» и нескольких процессов очистки плутония. Джордж Коваль — американец из эмигрантской семьи, передал информацию от Национальной лаборатории Ок-Ридж и Дейтонского проекта о детонаторе Urchin, использованном на «Толстяке». Кроме того, бегство известного ученого-ядерщика Бруно Понтекорво, разожгли антикоммунистическую истерию в Соединенных Штатах.
В апреле 1950 года заброшенный аэродром времен Второй мировой войны, в Беркшире был выбран в качестве постоянного места для Центром исследований атомного оружия (AWRE). Пенни собрал команду ученых для выполнения работ, а до их начала, подготовил сводный отчет на основании сведений от ученых, работавших в Манхетенском проекте, описывающий особенности и идею американской атомной бомбы типа «Толстяк». Он разбил задачи на этапы работ, необходимые для воспроизведения «Толстяка», определил нерешенные вопросы, требующие дальнейших исследований. Плутоний в основном производился в реакторах Хинтона, хотя часть его также импортировалась с площадки Чок-Ривер в Канаде. Первый британский плутониевый завод был построен в Селлафилде, позже переименованном в Виндскейл. Уже к 1952 году он производил пригодный для использования плутоний. Наконец, к началу 1952 года первый образец атомной бомбы был готов. Его назвали «Голубой Дунай».
Первая британская атомная бомба «Голубой Дунай».
Операция «Ураган» – испытание атомной бомбы
Создание атомных бомб требовало проведение их испытаний. Предпочтительным местом был Тихоокеанский испытательный полигон на Маршалловых островах, контролируемых США. Запрос на его использование был направлен в Объединенный комитет начальников штабов США еще в 1949 году. В октябре 1950 года американцы отклонили запрос. В качестве запасного варианта рассматривались участки в Канаде и Австралии. Адмиралтейство предположило, что острова Монтебелло могут подойти, поэтому премьер-министр Соединенного Королевства Клемент Эттли направил запрос премьер-министру Австралии Роберту Мензису. Австралийское правительство официально дало согласие на использование островов в качестве полигона для ядерных испытаний в мае 1951 года. Острова Монтебелло (иногда Монте-Белло) представляют собой архипелаг из 174 островов (35 из которых названы) в 130 км от побережья Пилбара на северо-западе Австралии.
Карта островов Монтебелло с указанием места проведения операции «Ураган».
В феврале 1952 года преемник Эттли Уинстон Черчилль объявил в Палате общин, что до конца года в Австралии состоится первое британское испытание атомной бомбы, которое получило название операция «Ураган».
Перед проведением испытаний на острова Монтебелло перевезли сборную хижину вместе с оборудованием для установки метеостанции. Сюда также доставили два 25-тонных бульдозера, грейдеры самосвалы, переносные генераторы, резервуары для воды и мобильная радиостанция. Были построены дороги и площадки, разбиты палаточные лагеря.
Для испытаний устанавливается радиоантенна.
Для операции «Ураган» был собран небольшой флот под командованием контр-адмирала А. Д. Торлесса; в него входили эскортный авианосец HMS «Campania», и LSTs «Narvik», «Zeebrugge» и«Tracker». Техническим директором был назначен Леонард Тайт из Исследовательского центра атомного оружия в Олдермастоне. Бомба для операции «Ураган» была собрана (без радиоактивных компонентов) в Фоулнессе и доставлена на фрегат HMS «Plym». Достигнув островов Монтебелло, к кораблям Королевского флота присоединились одиннадцать кораблей Королевского флота Австралии, включая авианосец HMAS «Sydney». Эскадра достигла островов 8 августа 1952 года. Территория в радиусе 72 км от островов была объявлена запрещенной зоной по соображениям безопасности. Военные корабли патрулировали запрещенную зону. Атомная бомба была размещена на HMS «Plym», который стоял на якоре на глубине 12 метров в 350 метрах от острова Тримуй. Радиоактивные компоненты были доставлены Королевскими ВВС.
HMS «Plym» в 1943 году. В его корпусе взорвалась атомная бомба.
Пункт управления испытанием, известный как «H1», был расположен на юго-восточном углу острова Эрмит. Здесь находилась диспетчерская, из которой должна была быть взорвана бомба, а также оборудование для наблюдения за огневыми цепями и телеметрия. Здесь также располагались генераторы, которые обеспечивали электроэнергией и заряжали аккумуляторы портативных устройств, и сверхскоростные камеры, работающие со скоростью до 8000 кадров в секунду. Другое оборудование для видеосъемки было установлено на острове Альфа и Северо-Западном острове. Большая часть оборудования для наблюдения была размещена на острове Тримуль, ближе к месту взрыва. Здесь было множество датчиков взрыва, давления и сейсмографов. Также было около 200 пустых топливных баков для измерения силы взрыва. Имелись термометры и калориметры для измерения вспышки, образцы красок и тканей для определения воздействия на них.
Научные репетиции прошли 12 и 13 сентября. За этим последовала оперативная репетиция 19 сентября, которая включала полную сборку бомбы. К 30 сентября все было готово, и единственным оставшимся фактором была погода. Испытание было назначено на 3 октября, когда установилась приемлемая погода. Бомба была успешно взорвана в 07:59 по местному времени. Взрыв произошел на 2,7 метра ниже уровня воды и оставил на морском дне блюдцеобразный кратер глубиной 6 метров и шириной 300 метров. Мощность оценивалась в 25 килотонн в тротиловом эквиваленте. Все, что осталось от «Plym», было «клейкой черной субстанцией», выброшенной на берег острова Тримуль. Фактически – корабль испарился.
Ранняя стадия взрыва после того, как начальная оранжевая вспышка была окутана мощным потоком воды. В воздух вырвались огромные клубы дыма, пара и брызг.
Облако от атомной бомбы через 30 минут после взрыва.
Облако радиоактивных осадков поднялось на высоту 3000 метров и было унесено в море, как и предполагалось, но позже изменило направление и пронеслось над материковой частью Австралии. Очень низкие уровни радиоактивности были обнаружены даже в Брисбене. Было ясно, что если бы в порту взорвалась атомная бомба, это была бы катастрофа похуже, чем бомбардировка Хиросимы и Нагасаки. Корабли Королевского флота покинули острова Монтебелло 31 октября, но район патрулировался до 15 января 1953 года.
Еще два ядерных испытания были проведены на островах Монтебелло в рамках операции «Мозаика» в 1956 году, взрывы произошли на островах Альфа и Тримуй. К 1980-м годам радиоактивность уменьшилась до такой степени, что она больше не представляла опасности для случайного посетителя, но все еще оставались фрагменты радиоактивного металла. Зоологическое исследование 2006 года показало, что дикая природа восстановилась. Сегодня острова Монтебелло представляют собой парк. Посетителям рекомендуется не проводить на полигонах более часа в день или брать реликвии с испытаний в качестве сувениров.
Эпилог
После успеха операции «Ураган» Великобритания стала третьей ядерной державой после США и Советского Союза. Первые серийные бомбы конструкции «Голубой Дунай» были поставлены на вооружение ВВС Великобритании в ноябре 1953 года, хотя специальные самолеты, способные их нести, появились лишь через два года. Через четыре недели после операции «Ураган» Соединенные Штаты успешно испытали водородную бомбу, А Конгресс США не счет нужным поделиться технологиями с британцами. И Великобритания вновь оказалась в числе отстающих… Лишь в 1958 году после британской демонстрации двухступенчатой термоядерной бомбы, Соединенное Королевство и Соединенные Штаты подписали Соглашение о взаимной обороне между США и Великобританией, что привело к возобновлению особых отношений Великобритании в ядерной области с Соединенными Штатами. На сегодня Соединенные Штаты и Россия имеют примерно по 7000 единиц атомного оружия, Великобритания обладает пятым по величине ядерным арсеналом в мире с 215 стратегическими боеголовками.
По материалам сайтов: https://www.atomicheritage.org; https://en.wikipedia.org; https://military-history.fandom.com; https://dbpedia.org; https://www.atomicarchive.com; https://vulcantothesky.org; http://www.ccnr.org.
Литература: Фармело, Грэм. Бомба Черчилля: как Соединенные Штаты обогнали Великобританию в первой гонке ядерных вооружений, — Нью-Йорк: Основные книги, 2013; Гольдшмидт, Бертран. Атомные соперники: откровенные воспоминания о соперничестве союзников из-за бомбы. — Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Издательство Университета Рутгерса, 1990; Пол, Септимус Х. — Ядерные соперники: англо-американские атомные отношения, 1941–1952 гг. Колумбус, Огайо: Издательство государственного университета Огайо, 2000.
См. также: Атомная бомба Третьего Рейха; Манхэттенский проект или атомная бомба США; Создание советской атомной бомбы