Введение
Проект вооружений Второй мировой войны
Немецкие ядерные исследования во время Второй мировой войны
German nuclear research during World War II
Нацистская Германия осуществляла несколько исследовательских программ, связанных с ядерными технологиями, включая ядерное оружие и ядерные реакторы, до и во время Второй мировой войны. Эти программы именовались Uranverein (Урановый клуб) или Uranprojekt (Урановый проект). Первая попытка началась в апреле 1939 года, всего через несколько месяцев после открытия ядерного деления в Берлине в декабре 1938 года, но завершилась лишь через несколько месяцев, незадолго до вторжения Германии в Польшу в сентябре 1939 года, когда многие известные немецкие физики были призваны в Вермахт. Вторая попытка, находящаяся под административным управлением [[Waffenamt]] Вермахта, стартовала 1 сентября 1939 года, в день вторжения в Польшу. Программа в конечном итоге расширилась до трех основных направлений: разработка ураномашины (ядерного реактора), производство урана и тяжелой воды, а также разделение изотопов урана. В конечном счете, немецкое военное руководство пришло к выводу, что ядерное деление не внесет существенного вклада в ход войны, и в январе 1942 года Heereswaffenamt передало программу Рейхс-исследовательскому совету (Reichsforschungsrat), продолжая при этом её финансировать. Программа была распределена между девятью крупными институтами, где директора доминировали в исследованиях и определяли собственные цели. Впоследствии число ученых, работавших над применением ядерного деления, стало сокращаться, поскольку многие исследователи направляли свои усилия на более актуальные военные задачи. Наиболее влиятельными участниками Uranverein были Курт Дибнер, Авраам Исау, Вальтер Герлах и Эрих Шуман. Шуман был одним из самых влиятельных физиков в Германии. На протяжении всего проекта по созданию ядерного оружия Дибнер обладал большим контролем над исследованиями ядерного деления, чем Уолтер Боте, Клаус Клюзиус, Отто Ган, Пауль Хартек или Вернер Гейзенберг. Исау был назначен уполномоченным рейхсмаршала Германа Геринга по исследованиям в области ядерной физики в декабре 1942 года, а после его отставки в декабре 1943 года его сменил Вальтер Герлах. Политизация немецкой науки при нацистском режиме 1933–1945 годов привела к тому, что многие физики, инженеры и математики покинули Германию уже в 1933 году. Те, кто имел еврейское происхождение и не уехали, были быстро отстранены, что еще больше сократило ряды исследователей. Политизация университетов, а также потребность немецких вооруженных сил в увеличении численности личного состава (многие ученые и технические специалисты призывались на службу, несмотря на наличие технических и инженерных навыков), существенно уменьшили количество квалифицированных немецких физиков. Развитие шло в несколько этапов, но, по словам историка Марка Уокера, в конечном итоге оно "заморозилось на лабораторном уровне" со "скромной целью" – "создать ядерный реактор, способный поддерживать цепную реакцию ядерного деления в течение значительного времени и добиться полного разделения хотя бы небольшого количества изотопов урана". Научное сообщество пришло к выводу, что эти цели не были достигнуты, и что, несмотря на опасения того времени, немцы никогда не были близки к созданию ядерного оружия. С окончанием войны в Европе весной 1945 года различные союзные державы конкурировали друг с другом за получение сохранившихся компонентов немецкой ядерной промышленности (персонала, объектов и материалов), как это было и с передовой программой V-2 SRBM.
Открытие ядерного деления
В декабре 1938 года немецкий химик Отто Хан и его ассистент Фриц Штрассман отправили рукопись в немецкий научный журнал Naturwissenschaften ("Естественные науки"), сообщив об обнаружении и идентификации элемента бария после облучения урана нейтронами. Их статья была опубликована 6 января 1939 года. 19 декабря 1938 года, за восемнадцать дней до публикации, Отто Хан сообщил об этих результатах и своем заключении о расщеплении ядра урана в письме своей коллеге и подруге Лизе Майтнер, которая бежала из Германии в июле в Нидерланды, а затем в Швецию. Майтнер и её племянник Отто Роберт Фриш подтвердили вывод Хана о расщеплении и правильно интерпретировали результаты как "ядерный распад" – термин, предложенный Фришем. Фриш экспериментально подтвердил это 13 января 1939 года.
Первый Уранверен
22 апреля 1939 года, после прослушивания доклада Вильгельма Ханле, в котором он предлагал использовать деление урана в устройстве типа Uranmaschine (уран-машина, то есть ядерный реактор), Георг Джоос вместе с Ханле уведомил Вильгельма Дамса в рейхсерцийхунгсминистериуме (REM, рейхское министерство просвещения) о потенциальных военных применениях ядерной энергии. В группу вошли физики Вальтер Боте, Роберт Дёпель, Ганс Гейгер, Вольфганг Гентнер (вероятно, направленный Вальтером Боте), Вильгельм Ханле, Герхард Хоффман и Георг Джоос; Питер Дебай был приглашен, но не присутствовал. После этого в Геттингенском университете имени Георга Августа началась неофициальная работа Джооса, Ханле и их коллеги Рейнхольда Маннкопфа; группа физиков неофициально была известна как первый Uranverein (Урановый клуб), а официально – как Arbeitsgemeinschaft für Kernphysik. Работа группы была прекращена в августе 1939 года, когда все трое были призваны на военные сборы.
Другие инициативы 1939 года
Пол Хартек был директором кафедры физической химии в Гамбургском университете и советником Heereswaffenamt (HWA, Армейского управления вооружений). 24 апреля 1939 года, вместе со своим ассистентом Вильгельмом Гротом, Хартек связался с Рейхскригсминистерством (RKM, рейхским министерством войны), чтобы предупредить их о потенциале использования ядерных цепных реакций в военных целях. Позже в том же году эта инициатива привела к созданию Второго Уранового клуба. За два дня до этого, Джоос и Ханле обратились в REM, что привело к созданию Первого Уранового клуба. Промышленная фирма Auergesellschaft располагала значительным количеством "отходов" урана, из которых она извлекала радий. После прочтения в июне 1939 года статьи Зигфрида Флюгге о техническом применении ядерной энергии урана, Николаус Риль, руководитель научного отдела Auergesellschaft, увидел для компании коммерческую возможность и в июле обратился в HWA (Heereswaffenamt, Армейское управление вооружений) для обсуждения производства урана. HWA проявила интерес, и Риль выделил ресурсы компании для этой задачи. В конечном итоге HWA разместила заказ на производство оксида урана, который производился на заводе Auergesellschaft в Ораниенбурге, к северу от Берлина.
Модераторская продукция
Производство тяжелой воды уже шло в Норвегии, когда немцы вторглись 9 апреля 1940 года. Норвежские производственные мощности по производству тяжелой воды были быстро захвачены (хотя часть тяжелой воды уже была вывезена) и усовершенствованы немцами. К 1943 году союзники и норвежцы саботировали норвежское производство тяжелой воды и уничтожили запасы тяжелой воды. Графит (углерод) как альтернатива не рассматривался, поскольку значение коэффициента поглощения нейтронов для углерода, рассчитанное Вальтером Боте, оказалось слишком высоким, вероятно, из-за содержания бора в графитовых образцах, обладающего высоким сечением поглощения нейтронов.
Стратегии эксплуатации и отрицания
Ближе к концу Второй мировой войны ведущие союзные державы разработали планы по использованию немецкой науки. Учитывая последствия создания ядерного оружия, немецкие исследования в области ядерного деления и смежные технологии были выделены как приоритетные. Наряду с использованием этих достижений, недопущение их попадания к соперничающим союзникам, а также соответствующих кадров и материалов, являлось ключевым мотивом их действий. Как правило, это означало стремление получить доступ к этим ресурсам в первую очередь, что в определенной степени ставило Советский Союз в невыгодное положение в некоторых географических районах, легко доступных западным союзникам, даже если эти районы должны были войти в советскую зону оккупации согласно решениям Потсдамской конференции. Порой все стороны действовали напористо в своих поисках и стремлении лишить других доступа. Наиболее известной американской операцией по использованию и недопущению было Operation Paperclip – масштабная операция, охватывавшая широкий спектр передовых областей, включая реактивные и ракетные двигатели, ядерную физику и другие разработки с военным применением, такие как инфракрасные технологии. Операции, специально направленные на немецкие исследования в области ядерного деления, – Operation Alsos и Operation Epsilon, последняя проводилась в сотрудничестве с британцами. Поскольку кодовое название советской операции неизвестно, историк Олейников называет ее советским "Alsos".
Американцы и британцы
Берлин был местом расположения множества немецких научно-исследовательских учреждений. Чтобы снизить потери среди личного состава и избежать утраты оборудования, многие из этих учреждений были передислоцированы в другие регионы в последние годы войны.
Операция "Большая".
К сожалению для Советского Союза, Институт физики императора Вильгельма (KWIP, Kaiser Wilhelm Institut für Physik) был в основном переведен в 1943 и 1944 годах в Хечинген и соседний город Хайгерлох, расположенные на краю Шварцвальда, который впоследствии оказался в французской оккупационной зоне. Этот переезд позволил американцам взять под стражу значительное число немецких ученых, работавших в области ядерных исследований. Единственным отделением института, оставшимся в Берлине, было отделение физики низких температур под руководством Людвига Бевилогуа, который отвечал за экспериментальную урановую установку. Американские группы «Alsos», проводившие операцию «BIG», в конце 1945 года прочесывали Баден-Вюртемберг, обнаруживая, собирая и выборочно уничтожая материалы проекта «Uranverein», включая захват прототипа реактора в Хайгерлохе, а также документацию, тяжелую воду и урановые слитки в Тайлфингене. Все это было отправлено в США для изучения и использования в американской атомной программе. Хотя местонахождение многих из этих материалов до сих пор неизвестно, Национальный музей ядерной науки и истории выставил куб урана, полученный в ходе этой операции, в марте 2020 года.
Операция "Эпсилон" и "Фарм Холл"
Основной целью операции "Альсос" в Германии было обнаружение, захват и допрос немецких ученых-атомщиков. Это потребовало значительных усилий, поскольку многие из них рассеялись в хаотичные последние недели войны в Европе. В конечном итоге, девять выдающихся немецких ученых, публиковавших отчеты в Kernphysikalische Forschungsberichte как члены Uranverein, были задержаны командой "Альсос" и заключены в Англии в рамках операции "Эпсилон": Эрих Багге, Курт Дибнер, Вальтер Герлах, Отто Ган, Пауль Хартек, Вернер Гейзенберг, Хорст Коршинг, Карл Фридрих фон Вайцзеккер и Карл Виртц. Также был заключен Макс фон Лауэ, хотя он не имел отношения к проекту по созданию ядерного оружия. Годсмит, главный научный советник операции "Альсос", полагал, что фон Лауэ может быть полезен для послевоенного восстановления Германии и извлечет выгоду из контактов высокого уровня, которые у него будут в Англии. Десять ученых были тайно перевезены и содержались в изоляции, оторванными от внешнего мира, в поместье Ферм-Холл в Годманчестере. Правовые основания для этого, правовой статус заключенных и конечные намерения британцев оставались неясными для всех участников, вызывая серьезное беспокойство у ученых. В поместье были установлены скрытые устройства прослушивания, и разговоры немецких ученых записывались и переводились на английский язык. Неизвестно, знали ли ученые или подозревали, что за ними ведется наблюдение. До объявления о Хиросиме немецкие ученые, хотя и беспокоились о будущем, выражали уверенность в своей ценности для союзников, основываясь на их глубоких знаниях в области ядерной физики. Затем британцы сообщили ученым, что BBC объявила об использовании атомной бомбы после атаки на Хиросиму. Реакции немцев были разными: Ган выразил чувство вины за свою роль в открытии ядерного деления, в то время как многие другие, включая Гейзенберга, выразили недоверие к сообщению ("Я не верю ни единому слову"). Позже вечером ученым разрешили прослушать более подробное объявление BBC, которое вызвало дальнейшие дискуссии. В ходе всего этого Гейзенберг утверждал, что для создания такого оружия потребуется очень большое количество обогащенного урана ("около тонны"). В обоснование своих рассуждений он привел краткое объяснение того, как можно рассчитать критическую массу для атомной бомбы, которое содержало серьезные ошибки. Стенограммы были рассекречены в 1992 году, и эта конкретная часть обсуждения была подвергнута экспертной оценке. Два ученых из Манхэттенского проекта, Эдвард Теллер и Ханс Бете, пришли к выводу, прочитав стенограммы, что Гейзенберг никогда раньше не проводил таких расчетов. Сам Гейзенберг в стенограмме признался, что "честно говоря, я никогда не занимался этим [расчетом критической массы для атомной бомбы], поскольку я никогда не верил, что можно получить чистый [уран]235". Через неделю после бомбардировки Гейзенберг прочитал своим коллегам более формальную лекцию о физике атомной бомбы, в которой исправил многие из своих ранних ошибок и указал на гораздо меньшую критическую массу. Историки приводят ошибку Гейзенберга в качестве доказательства того, насколько его роль в проекте была ограничена почти исключительно реакторами, поскольку исходное уравнение больше соответствует работе реактора, чем атомной бомбе. В Ферм-Холле немецкие ученые обсуждали, почему Германия не создала атомную бомбу, а Соединенные Штаты и Соединенное Королевство – да. Стенограммы показывают, что они разрабатывали то, что получило название "Лезарт" ("версия"). Основная версия "Лезарт" утверждала, что немецкие ученые решили не строить бомбу для Гитлера, либо затягивая время, проявляя недостаточный энтузиазм, либо, в некоторых версиях, активно саботируя работу. "Лезарт" предлагает объяснение их "неудачи" и одновременно возвышает их моральный авторитет над учеными союзников, несмотря на то, что они работали на нацистов. В послевоенное время несколько ученых, в частности фон Вайцзеккер и Гейзенберг, представили эту версию истории журналистам и историкам, особенно Роберту Юнку, который перепечатал и некритически расширил ее в 1950-х годах. В то время точность "Лезарт" была решительно оспорена фон Лауэ (который и ввел этот термин). Большинство профессиональных историков науки, работавших над этой темой, не считают "Лезарт" правдивой. Как выразился историк и физик Джереми Бернштейн в аннотированном издании стенограмм Ферм-Холла: "Лезарт" была увековечена во многих популярных рассказах о немецкой атомной программе, в частности в пьесе Майкла Фрэйна "Копенгаген" 1998 года, которая сама была основана на работах популярной истории, поддерживающих "Лезарт", "Война Гейзенберга" (1993) журналиста Томаса Пауэрса.
The Lesart has been perpetuated in many popular accounts of the German atomic program, notably in Michael Frayn's 1998 play Copenhagen, which itself was based heavily on the Lesart endorsing work of popular history, Heisenberg's War (1993), by the journalist Thomas Powers.
Завод в Ораниенбурге
С интересом Heereswaffenamt (HWA, Армейское оружейное управление), Николаус Риль и его коллега Гюнтер Виртс организовали промышленное производство высокочистого оксида урана на заводе Auergesellschaft в Ораниенбурге. К возможностям на заключительных этапах производства металлического урана добавились сильные стороны корпорации Degussa в области металлургии. Завод в Ораниенбурге поставлял урановые листы и кубики для экспериментов с «Уранмашиной», проводимых в KWIP и на Versuchsstelle (испытательной станции) Heereswaffenamt (Армейского оружейного управления) в Готтове. Эксперимент G 1, проведенный на испытательной станции HWA под руководством Курта Дибнера, включал решетку из 6800 кубиков оксида урана (около 25 тонн), помещенных в парафин, служивший ядерным замедлителем. Работа американских групп операции «Альсос» в ноябре 1944 года привела их к компании в Париже, занимавшейся обработкой редкоземельных элементов и перешедшей под контроль Auergesellschaft. Это, в сочетании с информацией, собранной в том же месяце группой «Альсос» в Страсбурге, подтвердило, что завод в Ораниенбурге был вовлечен в производство урана и тория. Поскольку завод находился в будущей советской зоне оккупации, и войска Красной Армии должны были достичь его раньше западных союзников, генерал Лесли Гроувз, командующий «Манхэттенским проектом», рекомендовал генералу Джорджу Маршаллу разрушить завод посредством воздушной бомбардировки, чтобы лишить Советы оборудования для производства урана. 15 марта 1945 года 612 бомбардировщиков B-17 Flying Fortress Восьмой воздушной армии сбросили на завод 1506 тонн взрывчатых веществ и 178 тонн зажигательных бомб. Риль посетил место бомбардировки вместе с советскими представителями и заявил, что объект был в основном разрушен. Риль также вспоминал, что спустя много лет после войны Советы точно знали, почему американцы бомбили объект – атака была направлена против них, а не против немцев.
Французский
С 1941 по 1947 год Фриц Бопп был научным сотрудником KWIP и работал с Uranverein. В 1944 году он вместе с большинством сотрудников KWIP был эвакуирован в Хечинген в Южной Германии из-за воздушных налетов на Берлин и стал заместителем директора института. Когда американская миссия «Альсос» эвакуировала Хечинген и Хайгерлох в конце Второй мировой войны, Хечинген заняли французские вооруженные силы. Бопп не нашел с ними общего языка и описал первоначальные цели французской политики в отношении KWIP как эксплуатацию, принудительную эвакуацию во Францию и изъятие документов и оборудования. Французская оккупационная политика не отличалась по сути от американской и советской, она просто осуществлялась в меньшем масштабе. Чтобы оказать давление на Боппа с целью эвакуации KWIP во Францию, французская военно-морская комиссия заключила его в тюрьму на пять дней и пригрозила дальнейшим заключением в случае отказа сотрудничать в эвакуации. Находясь в заключении, спектроскопист Герман Шюлер, поддерживавший лучшие отношения с французами, убедил их назначить его заместителем директора KWIP. Этот инцидент вызвал напряженность между физиками и спектроскопистами в KWIP и в его головной организации – Обществе кайзера Вильгельма (Kaiser Wilhelm Gesellschaft).
Советский Союз
В конце Второй мировой войны Советский Союз имел специальные поисковые группы, работавшие в Австрии и Германии, особенно в Берлине, для выявления и получения оборудования, материалов, интеллектуальной собственности и персонала, полезных для советского проекта создания атомной бомбы. Команды по эксплуатации находились под руководством советских «Алсос» и возглавлялись заместителем Лаврентия Берии, генерал-полковником А. П. Завенягиным. Эти команды состояли из научных сотрудников, в форме офицеров НКВД, из единственной лаборатории проекта бомбы – Лаборатории № 2 в Москве, и включали Юлия Борисовича Харитона, Исаака Константиновича Кикоина и Льва Андреевича Арцимовича. Георгий Николаевич Флеров прибыл раньше, хотя Кикоин не припомнил о передовой группе. В числе первоочередных целей были Кайзер-Вильгельмовский институт физики (KWIP), Университет Фридриха Вильгельма (ныне Берлинский университет) и Техническая высшая школа Берлина (ныне Технический университет Берлина). Немецкие физики, работавшие в рамках проекта «Урановый клуб» (Uranverein) и отправленные в Советский Союз для работы над советским проектом атомной бомбы, включали: Вернера Цулиуса, Роберта Дёпеля, Вальтера Геррманна, Хайнца Позе, Эрнста Рексера, Николауса Риля и Карла Циммера. Гюнтер Виртс, хотя и не был членом «Уранового клуба», работал у Риля в Auergesellschaft на производстве урана реакторного качества и также был отправлен в Советский Союз. Путь Циммера к работе над советским проектом атомной бомбы пролегал через лагерь для военнопленных в Красногорске, как и у его коллег Ханса Йоахима Борна и Александра Катша из Института исследований мозга императора Вильгельма (KWIH, Kaiser Wilhelm Institute for Brain Research, ныне Институт Макса Планка для исследований мозга), которые работали там под руководством Н. В. Тимофеева-Резовского, директора Abteilung für Experimentelle Genetik (Отдела экспериментальной генетики). Все четверо в конечном итоге работали у Риля в Советском Союзе в лаборатории B в Сунгуле. Фон Арденне, который занимался разделением изотопов для Reichspostministerium (Имперского почтового министерства), также был отправлен в Советский Союз для работы над проектом атомной бомбы вместе с Густавом Герцем, лауреатом Нобелевской премии и директором Исследовательской лаборатории II в Siemens, Петером Адольфом Тиссеном, директором Института физической химии и электрохимии императора Вильгельма (KWIPC, Институт физической химии и электрохимии императора Вильгельма, ныне Институт Фрица Габера Общества Макса Планка), и Максом Вольмером, директором Института физической химии в Берлинской технической школе (Технический университет Берлина), которые заключили соглашение, согласно которому тот, кто первым установит контакт с советской стороной, будет говорить от имени всех остальных. До окончания Второй мировой войны Тиссен, член нацистской партии, поддерживал контакты с коммунистами. 27 апреля 1945 года Тиссен прибыл в институт фон Арденне на бронетранспорте с майором Советской Армии, который также был выдающимся советским химиком, и они выдали Арденне охранное письмо (Schutzbrief).