Таким образом, любой реактор, в котором происходит цепная реакция урана, может рассматриваться как своего рода «машина трансформации изотопов», которая по своим возможностям значительно превосходит любые другие средства выделения изотопов. Остается только определить химические средства, с помощью которых можно получить этот новый элемент внутри уранового реактора.
Стройную теорию Хоутермана можно рассматривать в качестве поворотного пункта всего германского атомного проекта. Казалось, теперь оставалось только построить урановый реактор на тяжелой воде. А до тех пор, пока это решение не получит практического воплощения, следовало срочно начинать процесс выделения урана-235.
Основной чертой любого большого научного открытия является его универсальность. Это особенно явно проявляется в военное время, когда различные научные школы в разных странах вынуждены действовать самостоятельно, ничего не зная о достижениях своих коллег. Этот тезис подтвердили параллельные исследования, проводившиеся в Германии и ее странах-сателлитах и союзниками антигитлеровской коалиции в области, например, радиолокации и реактивных двигателей
[15]
.
Летом 1940 года ученые, работавшие в ряде университетов стран-союзниц, методом исключения остановились на единственном из множества способов выделения изотопа урана-235. Один за другим из-за непомерной дороговизны или технологической сложности были отметены электромагнитная реакция Нира, тепловая диффузия, применение центрифуги. Наконец, самой перспективной была признана диффузия газов через пористые тела. От тепловой диффузии, известной в Германии как «метод Клузиуса – Диккеля», пришлось отказаться, «поскольку не существует соединений урана, которые можно было бы в ней использовать».
Процесс газовой диффузии, взятый на вооружение британскими учеными, предполагает прохождение газообразного соединения урана, того самого единственно возможного для применения гексафторида урана, под точно рассчитанным давлением через мембрану. При этом атомы урана-235 легче преодолевают препятствие, чем более тяжелые атомы другого изотопа. Для того чтобы добиться нужной степени обогащения, процесс необходимо многократно повторить. Оборудование, задействованное в процессе, требует значительных затрат энергии. К тому времени этот принцип был уже хорошо известен: он был опробован английским ученым Ф. Астоном еще на начальном этапе изучения свойств изотопов, а затем в начале 30-х годов усовершенствован в Германии Густавом Герцем как способ выделения изотопов неона.
В декабре 1940 года группа британских ученых под руководством эмигранта Ф. Симона создала крупное предприятие, способное с помощью аппаратуры Герца ежедневно производить до одного килограмма 99-процентного урана-235. Занимая площадь примерно 40 акров, предприятие потребляло примерно 60 тысяч киловатт электроэнергии. В том же месяце фирма «ICI» получила контракт на производство гексафторида урана, газа, значительные запасы которого к тому времени уже имелись в Германии.
В целом по сравнению с Великобританией США тогда отставали в ядерной программе, несмотря на то что, как уже упоминалось выше, американскими учеными с помощью циклотрона в Беркли, штат Калифорния, был получен плутоний, являющийся альтернативным ядерным топливом. Встревоженный сообщениями, явно преувеличивавшими успехи ученых из «Вирус-Хауса», летом 1940 года американский комитет по урану развернул исследовательскую программу под патронажем руководителя Национального совета по военным исследованиям доктора Ванневара Буша. Буш получил разрешение президента США провести консультации с британскими учеными, и в марте 1941 года из Вашингтона в Англию стали поступать первые научные отчеты. На основе этих данных профессор Пайерлс пришел к выводу, что критическая масса урана-235 составит восемь килограммов или даже меньше. Еще через два месяца компании «Metropolitan-Vickers» было поручено строительство предприятия по обогащению методом газовой диффузии урана-235. Работы Кембриджской лаборатории по получению плутония были приостановлены в связи с отсутствием в Великобритании циклотрона.
Некоторые авторитетные британские ученые выразили сомнение относительно целесообразности использования плутония в качестве ядерного взрывчатого вещества. Ведь производство плутония, как они считали, следовало увязывать с производством тяжелой воды, что само по себе было бы не более простой задачей, чем получение урана-235.
В июле 1941 года правительственный комитет по атомной программе MAUD составил специальный отчет, в котором были подробно рассмотрены основные аспекты ее реализации. В отчете, в частности, указывалось, что для создания атомной бомбы необходимо примерно 10–10,5 килограмма урана-235; при этом мощность взрыва бомбы будет эквивалентна 1800 тоннам тринитротолуола. Далее комитет отмечал:
«По имеющимся данным, Германия предприняла серьезные шаги для получения значительных количеств тяжелой воды. Ранее мы предполагали, что это вещество будет иметь большое значение и для нашего проекта. Однако, как оказалось, применение тяжелой воды для высвобождения атомной энергии ограничивается рамками задач, далеко стоящих от ее использования непосредственно в военных целях. Не исключено, что немцы уже поняли это, поскольку путь, выбранный нашими учеными, является очевидным для любого грамотного физика».
На основе отчета был сделан вывод, что все необходимые для создания первой атомной бомбы компоненты будут в распоряжении Великобритании к концу 1943 года.
Могла ли Германия получить ядерное оружие раньше этого срока? Британская разведка предпринимала все необходимые меры для того, чтобы следить за работами противника в этой области. В частности, поскольку путь Германии к этому оружию зависел от продукции предприятия в Рьюкане, английская разведка сосредоточила усилия на отслеживании информации, связанной с этим предприятием, а также с любыми упоминаниями противником тяжелой воды. Когда летом 1941 года в Лондон поступили данные из Трондхейма относительно предпринимаемых Германией попыток увеличить производство тяжелой воды, британская разведка сделала вывод, что германскую атомную программу следовало воспринимать всерьез.
Копию телеграммы передали доктору Р. Джонсу, молодому ученому, являвшемуся одновременно офицером Интеллидженс сервис. Джонс связался с коммандером Эриком Уэлшем, руководителем норвежской секции Интеллидженс сервис, в годы Первой мировой войны офицером тральщика британских ВМС, а после нее – владельцем лакокрасочного предприятия в Норвегии. Женатый на гражданке Норвегии, Уэлш обладал скромным научным кругозором, что не вполне способствовало выполнению полученного им задания. Он подтвердил получение копии телеграммы из Трондхейма и тут же осведомился о том, что представляет собой эта самая тяжелая вода и видел ли кто-нибудь вообще эту субстанцию. В ответ Джонс вновь подчеркнул важность задания руководства и попросил Уэлша обратиться за подробной информацией в компанию «Norwegian Hydro».
