[Перевод] Создание атомной бомбы Гитлера и как мы сорвали этот проект
На стороне фашистов был выдающийся физик Вернер Гейзенберг и крупнейший в мире завод по производству тяжёлой воды в Веморке
Подводные испытания атомной бомбы времён Холодной войны
В 1930-е годы, когда Европа стояла на краю Второй мировой войны, учёным во всём мире открылось множество секретов природы. Было обнаружено, что атомное ядро состоит из нескольких частей — протонов и нейтронов — с разной энергией связи. Некоторые атомы были радиоактивны сами по себе, то есть испускали ядра гелия (альфа-распад) или электроны (бета-распад), распадаясь до более стабильных элементов, а в других атомах можно было принудительно вызвать ядерные реакции, принудив их захватывать нейтроны извне.
В то время как Солнце превращает лёгкие элементы (водород) в более тяжёлые (гелий) с освобождением энергии, самые тяжёлые вещества тоже могут освобождать гигантское количество энергии, расщепляясь на части в процессе ядерного деления. Когда был открыт первый расщепляющийся элемент (уран-235), учёные немедленно выяснили, что при делении ядер урана выделяется в 100 000 раз больше энергии, чем при детонации тротила той же массы.
Цепная реакция деления атома урана-235
Способ вызвать ядерную реакцию прост: нужно бомбардировать расщепляющийся материал нейтронами. Хотите сделать ядерную реакцию более эффективной? Есть несколько способов:
- Увеличить долю расщепляющегося материала в образце.
- Замедлить нейтроны, чтобы они эффективнее поглощались.
- Удалить из образца лишние вещества, поглощающие нейтроны, чтобы больше нейтронов пошло по назначению.
- Сделать реакцию самоподдерживающейся: тогда новые нейтроны производятся при каждой реакции деления.
В Соединённых Штатах всё это поняли учёные Манхэттенского проекта. Они проделали большой путь, чтобы добиться работоспособности своих атомных бомб.
Испытания первой экспериментальной атомной бомбы в пустыне возле Аламогордо, штат Нью-Мексико, 1945 г
Были получены обогащённые образцы урана-235 и плутония-239: расщепляющиеся материалы, которые выделяют невероятное количество энергии при бомбардировке нейтронами, а также производят дополнительные нейтроны для продолжения цепной реакции. И вода, и графит оказались превосходными носителями для замедления нейтронов. Поскольку при столкновении нейтронов с ядрами этих носителей передавалась энергия, то нейтроны замедлялись. Однако обычная вода (H2O) подходила не слишком хорошо, потому что свободные протоны в ядре водорода захватывают нейтроны с образованием дейтерия. Но если использовать «тяжёлую воду», сделанную из дейтерия (D2O), или хотя бы «полутяжёлую воду» (HDO), то поглощение нейтронов сильно увеличивается, что позволяет создать атомную бомбу потрясающей эффективности. В 1940-е годы американские учёные Роберт Оппенгеймер, Эдвард Теллер и другие поняли всё это — и в конце концов добились успеха.
Но в то же время в нацистской Германии относительно малоизвестный Курт Дибнер и титан теоретической физики Вернер Гейзенберг пришли к точно таким же выводам, и тоже работали над созданием собственной атомной бомбы.
В природном уране менее 1% изотопа уран-235. При обогащении в реакторе можно получить 3–4%. Но для оружейного урана требуется концентрация около 90% урана-235, который в США получают в каскадах газовых центрифуг, как на этом снимке 1984 года. Фото: министерство энергетики США
В начале 40-х немцы были намного впереди союзников в своих изысканиях, добыв все необходимые ингридиенты для атомной бомбы, кроме одного: тяжёлой воды. Её можно было достать только в Норвегии и только в одном конкретном заводе в Веморке. Это была главная причина вторжения нацистов в Норвегию в 1940 году, а инженеров компании Norsk Hydro заставили ускорить производство таинственной субстанции, которая — как тогда шутили — годилась только для улучшения катков (поскольку она замерзала при 4ºC, а не при 0ºC, как обычная вода). К 1942 году более тонны вещества было отгружено в Германию. Согласно расчётам Гейзенберга и других, для производства атомной бомбы требовалось от трёх до шести тонн тяжёлой воды.
Три изотопа водорода: идеальная тяжёлая вода (D2O) состоит из двух атомов дейтерия и одного атома кислорода
Всё же нацистам так и не удалось закончить свою бомбу, благодаря совместным усилиям норвежского Сопротивления и британского Управления специальных операций (УСО — спецслужба, которая действовала во время войны) по саботажу производства тяжёлой воды в Веморке.
Операции по саботажу возглавлял норвежский учёный Лейф Тронстад (Leif Tronstad), которому удалось выведать планы нацистов, покинуть территорию оккупированной страны и предупредить союзников. В ход шло всё: от загрязнения тяжёлой воды рыбьим жиром до попытки перевезти 230 кг оборудования по норвежской зиме, только чтобы потерпеть неудачу из-за умершей батареи, когда груз провалился в лёд на реке.
Блестящая попытка взорвать завод была предпринята в конце 1942 года, но планеры диверсантов разбились, а их самих казнило гестапо.
Тем не менее, в феврале 1943 года в результате операции «Ганнерсайд» группе норвежских коммандос, прошедших подготовку в УСО, удалось со второй попытки разрушить производственный объект. Совпав с болезненным поражением нацистов в Сталинграде, это событие по-настоящему означало решающий поворотный момент в войне. Разрушение завода в Веморке стало известно как самый успешный акт саботажа за всю Вторую мировую войну.
Паром Hydro, который курсировал между станциями Роллаг и Маел, 1925 г
Но история не закончилась на этом. В 1944 году нацисты попытались перевезти в Германию остатки тяжёлой воды, используя паровой железнодорожный паром SF Hydro (или DF Hydro), в последней попытке добыть тяжёлую воду. Бойцы Сопротивления затопили этот паром на глубину 400 метров, похоронив надежды нацистской Германии получить материалы для атомной бомбы. Если бы не норвежское Сопротивление, Лейф Тронстад и британское УСО, то весь остаток Второй мировой войны (не говоря уже о мире после её окончания) мог пойти совершенно в ином направлении.
Как выяснилось, битва за крупнейший в мире завод по производству тяжёлой воды стала одной из самых важных и в то же время одной из самых малоизвестных историй Второй мировой войны.
Гидроэлектростанция Веморк вблизи города Рьюкан, Норвегия, 1935 г. Производство тяжёлой воды осуществлялось в переднем здании
Я с радостью сообщаю, что полная история плана по саботажу атомной бомбы Гитлера с исторической и научной точностью представлена в новой книге Нила Баскомба «Зимняя крепость». У меня как человека, который основательно увлекается и собирает книги об истории Второй мировой войны, этот труд займёт почётное место рядом с книгами Гаррисона Солсбери »900 дней» о выживании в блокадном Ленинграде и «Историей Колдица» о наиболее успешном побеге военнопленных, когда более 300 человек смогли сбежать из самой охраняемой нацистской тюрьмы в замке Колдиц.
Генерал Альфред Йодль подписывает документ о капитуляции Германии 7 мая 1945 г, завершая Вторую мировую войну в Европе
Пожалуй, нет лучшего итога для наследия нашей планеты, что великий Гейзенберг вошёл в историю как автор принципа неопределённости — о сути неопределённых отношений между переменными, такими как координаты и импульс или энергия и время —, а не как создатель оружия, позволившего нацистам захватить мир. Вместо этого, история пошла по другому пути: всего через четыре месяца после затопления парома SF Hydro состоялась высадка морского десанта в Нормандии и началось массированное вторжение союзников в Европу. Через 11 месяцев Германия капитулировала. Это редкий случай, когда связь между наукой, войной и историей настолько ясна. При этом можно сказать, что мы сейчас живём здесь на Земле, в относительном мире и спокойствии, благодаря храбрым действиям группы диверсантов в 1943 году, которые спасли мир.
