Кіріспе

Манхэттен жобасын бастауға көмектескен топ – S 1 атқарушы комитеті. Бұл комитет 1938 жылдың желтоқсанында ядролық бөлінудің ашылуынан кейін, нацистік Германияның ядролық қару жасауы мүмкін деген алаңдаушылықты тудырды. Осыған байланысты Лео Силард пен Юджин Вигнер 1939 жылдың тамызында АҚШ Президенті Франклин Д. Рузвельтке Эйнштейн-Силард хатын жазды. Жауап ретінде Лайман Дж. Бриггстің төрағалығымен Ұлттық Стандарттар бюросында ядролық қарудың мүмкіндігін анықтау үшін Уран жөніндегі консультативтік комитет құрылды. 1940 жылдың маусым айында қорғанысқа қатысты зерттеулерді үйлестіру мақсатында Ұлттық қорғаныс зерттеулер комитеті (NDRC) құрылды, ал Уран жөніндегі консультативтік комитет NDRC-нің Уран комитетіне айналды. 1941 жылдың маусым айында Рузвельт Ванневар Буш басшылығымен Ғылыми зерттеулер және даму кеңсесін (OSRD) құрды, ол NDRC-ді, енді Джеймс Б. Конант басқаратын, өзіне біріктірді. Уран комитеті OSRD-нің Уран бөліміне айналды, кейін қауіпсіздік мақсатында S 1 бөлімі деп атауға ие болды. 1942 жылдың мамырында S 1 бөлімінің тым ауыр болып кеткені анықталды, сол себепті 1942 жылдың маусым айында оның орнына кішірек S 1 атқарушы комитеті құрылды. Британдық MAUD комитеті ядролық қарудың мүмкіндігін көрсетті, ал оның нәтижелері Тизард миссиясы арқылы Уран жөніндегі консультативтік комитетпен бөлісті. S 1 бөлімі британдық Tube Alloys жобасымен ынтымақтаса, АҚШ-та ядролық қаруды зерттеуді үйлестірді. 1942 жылдың маусым айында АҚШ Армиясы Манхэттен округін құрды және 1942 жылдың қыркүйегінде ядролық қаруды әзірлеу жауапкершілігін S 1 атқарушы комитетінен алды. OSRD-нің ғылыми-зерттеу және даму келісімшарттары мерзімі бітісімен тоқтатылды, ал өндіріс келісімшарттары тоқтатылып, Армияға берілді. S 1 атқарушы комитеті консультативтік орган ретінде сақталғанмен, ол іс-қимылсыз қалды. OSRD және NDRC Буш пен Конанттың Манхэттен жобасына айналғанды бақылаған Әскери саясат комитетіне қатысу арқылы Манхэттен жобасына ықпал етуді жалғастырды.

Шығу тегі

1938 жылғы желтоқсанда Отто Хан мен Фриц Страссманның 1939 жылғы 6 қаңтардағы «Die Naturwissenschaften» журналында ядролық бөлінудің ашылуы туралы хабарлағандығы, сондай-ақ Лиза Майтнердің 1939 жылғы 11 ақпандағы «Nature» журналында оны ядролық бөліну деп дұрыс анықтағандығы физиктер арасында зор қызығушылық тудырды. Жаңалық жарияланбастан бұрын-ақ, даниялық физик Нильс Бор бұл туралы АҚШ-қа жеткізді, ол 1939 жылғы 26 қаңтарда Энрико Фермимен бірге теориялық физика бойынша бесінші Вашингтон конференциясын ашты. Нәтижелерді эксперименталды физиктер, ең әйгілісі Ферми мен Колумбия университетінің Джон Р. Диннинг, тез растады. Германиядан және басқа фашистік елдерден келген босқындар ғалымдар, олардың көпшілігі 1930 жылдары Еуропадан кетіп қалған, нацистік Германияның ядролық қару жасауы мүмкін деген мүмкіндік оларды қатты алаңдатты. Олардың екеуі, Лео Силард пен Юджин Вигнер, АҚШ президенті Франклин Д. Рузвельтке арналған Эйнштейн-Силард хатын жазды. Ол Рузвельтке неміс ядролық қару жобасының бар екендігін хабарлады, немістердің уранды пайдаланып атом бомбасын жасап жатқан болуы мүмкін екенін ескертті және АҚШ-ты уранның көздерін қамтамасыз етуге және ядролық қару технологиясын зерттеуге шақырды. Хатқа Альберт Эйнштейн 1939 жылғы 2 тамызда қол қойды, бірақ оны жеткізу 1939 жылғы қыркүйекте Польшаға неміс басқыншылығынан кейін Еуропада Екінші дүниежүзілік соғыс басталғандықтан кешіктірілді. Хатты экономист Александр Сакс 1939 жылғы 11 қазанда Рузвельтке қолма-қол жеткізді. Сол күні ол президентпен, президент хатшысы, бригадир генерал Эдвин "Па" Уотсонмен және екі қару-жарақ сарапшысымен – армияның подполковнигі Кит Ф. Адамсонмен және әскери-теңіз күштерінің командирі Гилберт С. Гувермен кездесті. Рузвельт әңгімені былай деп қорытындылады: «Алекс, сендердің мақсатың – нацистер бізді жарылмауына көз жеткізу». Ол Уотсонға: «Бұл іс-қимыл талап етеді» деді.

Уран жөніндегі консультативтік комитет

Рузвельттің хатының нәтижесінде, ол Ұлттық стандарттар бюросының директоры Лайман Бриггстен уран жөніндегі консультативтік комитет құруды сұрады. Федералдық кеңесші комитеттер 1794 жылдан бері федералдық үкіметтің ерекшелігі болып келді, сол кезде Джордж Вашингтон Виски көтерілісін тергеу үшін біреуін тағайындаған. Көпшілігі қысқа өмір сүреді, бірнеше жылдан кейін тоқтатылады, ал мүшелері жаңа президент билікке келген кезде ауысады. Комитет Бриггс, Адамсон және Гуверден тұрды. Оның алғашқы отырысы 1939 жылдың 21 қазанында Вашингтондағы Ұлттық стандарттар бюросында өтті. Комитет мүшелерінен басқа, Ұлттық стандарттар бюросының физиктері Фред Л. Молер мен Вашингтонның Карнеги институтының Ричард Б. Робертс, сондай-ақ Сзилард, Вигнер және Эдвард Теллер қатысты. Эйнштейн шақырылған, бірақ қатысудан бас тартты. Адамсон атом бомбасын жасау мүмкіндігіне күмәнмен қарады, бірақ Колумбия университетінде ядролық тізбекті реакция жасау бойынша Сзилард пен Фермидің эксперименттері үшін уран мен графит сатып алуға 6000 доллар (1940 жылы 6000.0 доллар қазіргі шақтағы шамамен <есептелген сома> долларға тең) жұмсауға келісім берді. Уран жөніндегі консультативтік комитет 1939 жылдың 1 қарашасында Президентке есеп берді. Ол ғылымның дәлелденбегендігін және ядролық тізбекті реакцияның тек теориялық мүмкіндік екенін мойындады, бірақ ядролық энергияны теңіз асты кемелерін қозғалту үшін пайдалануға болады және атом бомбасы "қазіргі кездегі кез келген бомбадан әлдеқайда күшті құртуға ие бомбалардың ықтимал көзін ұсынады" деп болжады. Комитет үкіметке тізбекті реакция эксперименттері үшін уран оксиді мен графит сатып алуды ұсынды. Сондай-ақ, Эйнштейн, Карл Комптон, Джордж Б. Пеграм және Сакстарды комитет құрамына қосу ұсынылды. Сакс есепті оқып, оның тым академиялық екенін және ойын жеткілікті күшпен жеткізе алмағанын айтты. АҚШ-тағы университеттер мен ғылыми-зерттеу институттарында уранның бөлінуімен тәжірибелер жүргізілді. Альфред Ли Лумис Берклидегі радиациялық зертханада Эрнест Лоуренске көмектесті. Ванневар Буш Карнеги институтында да осыған ұқсас зерттеулер жүргізді. Колумбияда Ферми мен Сзилард ядролық тізбекті реакция жасау мүмкіндігін зерттеген кезде, Дуннинг Нильс Бор мен Джон А. Уилер ұсынған, бірақ Ферми жоққа шығарған, уранның сирек кездесетін уран-235 изотопының бөлінуге жауапты екенін қарастырды. Ол Миннесота университетінің профессоры Альфред О. К. Ниерге 234, 235 және 238 уранмен байытылған уранның үлгілерін массалық спектрометр арқылы дайындауды тапсырды. 1940 жылдың ақпан айында олар дайын болды, содан кейін Дуннинг, Юджин Т. Бут және Аристид фон Гросс бірқатар тәжірибелер жүргізді. Олар уран-235-тің баяу нейтрондармен бөлінуге жауапты екенін көрсетті, бірақ олардың үлгілері жеткілікті дәрежеде байытылмағандықтан, нейтрондарды тұтқындаудың дәл қималарын анықтай алмады. Пеграм нәтижелерді Бриггске 1940 жылдың 11 наурызында жіберді; олар кейіннен Physical Reviews журналының 1940 жылғы 15 наурыздағы және 15 сәуірдегі санында жарияланды. Бриггс 9 сәуірде Уотсонға уранды байытусыз тізбекті реакцияны бастау мүмкін емес екенін хабарлады және сондықтан изотоптарды бөлу технологиясын зерттеуді талап етті. Нирдің, Буттың, Дуннингтің және фон Гросстың нәтижелері Джесси Бимс, Росс Ганн, Ферми, Нир, Мерл Туве және Гарольд Урей 1940 жылдың сәуір айының соңғы аптасында Вашингтонда өткен Америка физикалық қоғамының көктемгі кездесуінде талқыланды. "Нью-Йорк Таймс" газетінде конференцияда "бір ғалымның аздаған уранмен жердің үлкен бөлігін жарылғызу ықтималдығы" талқыланғаны жазылды. 1940 жылдың 27 сәуірінде Уран жөніндегі консультативтік комитет Ұлттық стандарттар бюросында қайтадан жиналды. Эйнштейн шақырылғанмен, қатысудан бас тартты. Кездесуде оптимист Сзилард пен Сакс пен сақ Ферми арасындағы айырмашылықтар айқын көрінді. Комитет Колумбиядағы жұмысты жалғастыруға келісті, ол тізбекті реакция мүмкін екенін немесе жоқ екенін көрсетеді деп үміттенді. Боуэн мен Ганн Уран жөніндегі консультативтік комитетке кеңес беру үшін ғылыми кіші комитет құруды ұсынды. Карнеги институтындағы Тьюв пен Ванневар Буш қызығушылық танытты, Бриггс оны құрды. Бриггстің төрағалығымен оның мүшелері Урей, Пеграм, Туве, Бимс, Ганн және Грегори Брейт болды. Ғылыми кіші комитет алғаш рет 1940 жылдың 13 маусымында Ұлттық стандарттар бюросында кездесті. Ол осы уақытқа дейінгі…

MAUD комитеті

Осы арада, Англиядағы Бирмингем университетінің екі зерттеушісі Отто Фриш пен Рудольф Пейерлс, Марк Олифанттың ядролық қаруды зерттеуге тағайындаған, себебі Ұлыбританиядағы жау шетелдіктер ретінде олар құпия соғыс жұмысына қатысуға құқықсыз болды, 1940 жылдың наурыз айында Фриш-Пейерлс меморандумын жариялады. Меморандум бомба жасау үшін көптеген тонна уран қажет деген сол кездегі басым пікірге қарсы келді, оны кемемен жеткізу қажет болатын. Меморандумдағы есептеулер бомбаны жарты килограммдай таза уран-235-тен жасау мүмкін екенін көрсетті, бұл ұшақтармен тасымалдауға өте қолайлы болар еді. Олифант меморандумды Генри Тизардқа жеткізді, және одан әрі зерттеу үшін MAUD комитеті құрылды. Комитет атом бомбасын жасау техникалық тұрғыдан ғана мүмкін емес, сонымен қатар екі жылдың ішінде жасауға болады деген қорытындыға келді. Комитет бірауыздан атом бомбасын жасауды шұғыл түрде жалғастыруды ұсынды, бірақ қажетті ресурстар Ұлыбританияның мүмкіндіктерінен асып түсуі мүмкін екенін мойындады. MAUD комитеті 1941 жылдың 15 шілдесінде MAUD есебін аяқтады және таратылды. Есеп екі бөлімнен тұрды: біріншісі уран-235 бомбасын екі жылдың ішінде жарты килограмм уран-235 пайдаланып жасауға болады деп қорытындылады, оның қуаты тең болатын; екіншісі бақыланатын бөлінудің машиналарды қуаттандыру үшін энергия көзі және радиоизотоптар көзі болуы мүмкін деген қорытындыға келді. MAUD комитетінің есебі нәтижесінде британдықтар "Тюбинг" (Tube Alloys) кодолық атымен атом бомбасын жасау бағдарламасын бастады.

Британияның одан әрі дамуы

Урей изотоптарды бөлу әдістерін қарастыра бастады. Центрифугалық процесс ең перспективалы болып саналды. Бимс 1930 жылдары Вирджиния университетінде осындай процесті әзірлеген, бірақ техникалық қиындықтарға тап болған. Бұл процесс жоғары айналу жылдамдығын қажет етті, бірақ белгілі бір жылдамдықтарда гармоникалық дірілдер пайда болды, олар машинаны бөлшектеуге қауіп төндірді. Сондықтан осы жылдамдықтар арқылы жылдам өту қажет болды. 1941 жылы ол уранның газ тәрізді қосылысы – гексафторидімен жұмыс істей бастады және уран-235-ті бөліп алуға қол жеткізді. Колумбияда Урей Карл П. Коэнге процесті зерттеуді тапсырды, ол математикалық теорияны жасады, бұл орталықтан айыру блогын жобалауға мүмкіндік берді, оның құрылысын Westinghouse компаниясы қолға алды. Тағы бір мүмкіндік – газды диффузия, оны Джордж Б. Кистиаковский 1940 жылғы 21 мамырда түскі ас кезінде ұсынды. 1940 жылдың қыркүйегінде Тизард миссиясы британдықтардың нәтижелерін американдықтармен бөлісті, бірақ бұл оларды британдықтардан және, мүмкін, немістерден де қалып қойғанын білдірді. 1941 жылғы 15 сәуірде Бриггс Принстон университетінің физигі Рудольф Ладенбургтен келесі хабарламаны алды:

Осы себепті Буш Ұлттық ғылым академиясына уран жобасын қарауды тапсырды. Қарау комитетін Артур Комптон басқарды, физиктер Эрнест О. Лоуренс, Джон С. Слэйтер және Джон Х. Ван Влек, сондай-ақ химик Уильям Д. Кулидж оның мүшелері болды. 1941 жылғы 17 мамырда олар жағымды баяндама жариялады, күш-жігерді күшейтуді ұсынды, бірақ Бушты ядролық қарудың емес, ядролық энергияның басымдығы мазалады, сондықтан ол екі инженерді – Bell Telephone Laboratories-дан Оливер Э. Бакли мен Westinghouse-тан Л. Уоррингтон Чаббты қосымша есеп дайындау үшін шақырды, онда практикалық нәтижелерді қанша уақыт күтуге болатынын бағалауға баса назар аударылды.

S-1 бөлім

1941 жылдың 28 маусымында Рузвельт 8807-ші атқару бұйрығын шығарды, ол ғылыми зерттеулер мен даму кеңсесін (OSRD) құрды, оның директоры ретінде Буш президентке тікелей жауапты болды. Жаңа ұйым Джеймс Б. Конант төрағалық ететін NDRC-ді өз ішіне біріктірді. Уран комитеті OSRD-нің Уран бөліміне айналды, ол кейін қауіпсіздік мақсатымен S 1 бөлімі деп атауға ие болды. Буш S 1 бөліміне Сэмюэл К. Эллисонды, Брейтті, Эдвард У. Кондонды, Ллойд П. Смит пен Генри Д. Смитты қосты; Ганн Армия немесе Әскери-теңіз күштерінің бөлімдерде болуына тыйым салатын NDRC саясатына сәйкес қызметтен алынды. Бриггс төраға қызметін сақтап, Пеграм төрағаның орынбасары болды. Президенттің тілегіне сәйкес, саясат мәселелері президентке, Уоллеске, Бушка, Конантқа, Соғыс министрі Генри Стимсонға және Армия штабының бастығы, генерал Джордж Маршаллға ғана қатысты. Мұны іске асыру үшін S 1 бөлімі сатып алуға рұқсат бере алатын Буштың тікелей басқаруымен NDRC-ден тысқары орналастырылды. Бюджет бюросының директоры Гарольд Д. Смит OSRD ресурстары жеткіліксіз болған жағдайда президенттің бақылауындағы қаражаттан қосымша қаржы қарастырылатыны туралы Бушқа кепілдік берді. 1941 жылдың тамызында Олифант Бриггс пен оның комитетінің MAUD есебін неге елемейтінін білу үшін Англиядан АҚШ-қа ұшты. Олифант Бриггске тікелей жіберілген есептер мен басқа да құжаттар комитет мүшелерінің барлығына жеткізілмегенін, Бриггс оларды сейфке құлыптағанын білгенде қатты ренжіді. Олифант содан кейін Эллисонмен, Кулиджбен, Конантпен және Фермимен кездесіп, мәселенің шұғыл екенін түсіндірді. Бұл кездесулерде Олифант атом бомбасы туралы ықпалды және сенімді түрде айтты, сондай-ақ Ұлыбританияның жобаны жеке жүзеге асыруға жеткілікті ресурстары жоқ екенін, сондықтан бұл міндет АҚШ-қа жүктелгенін түсіндірді. Буш 1941 жылдың 9 қазанында Рузвельт пен оның вице-президенті Генри Уоллеспен кездесіп, S 1 бөлімінің жұмысы туралы баяндады. 1941 жылдың 19 қарашасында Рузвельтке Артур Комптонның 1 қарашадағы үшінші есебін жеке тапсырды. 1941 жылдың 6 желтоқсанында Буш Комптон басқаратын үдемелі зерттеу жобасын ұйымдастыру үшін отырыс өткізді, онда Юри уранды байыту үшін газды диффузияны зерттеді, ал Лоуренс электромагниттік байыту әдістерін зерттеді. Келесі күні Жапонияның Перл-Харборға жасаған шабуылы АҚШ-тың соғысқа қатысуына әкелді. АҚШ соғысқа қатысқаннан кейін, қаржыландыру көлемі бұрынғы жылға қарағанда едәуір артты. 1941 жылдың 18 желтоқсанында S 1 бөлімінің отырысында Лоуренс электромагниттік бөлуге 400 000 доллар сұрағанда, бөлім оны дереу мақұлдауды ұсынды. Комптон Колумбия мен Принстон университетеріндегі ядролық реакторларды зерттеуге 340 000 доллар, ал Чикаго университетінде 278 000 доллар алды. Тағы 500 000 доллар шикізатқа бөлінді. Оның ұсынған кестесі де таң қалдыратын болды: 1942 жылдың шілдесіне дейін ядролық тізбекті реакция, ал 1945 жылдың қаңтарына дейін атом бомбасын жасау. 1942 жылдың қаңтарында ол Чикаго университетіндегі жұмысты орталықтандырып, металлургиялық зертхана құрды.