Конспект
Вечер 26 июня 1954 года. Курчатов стоит у пульта, пар подан на турбину, и вместо торжественной речи звучит короткое, почти домашнее: «С лёгким паром!» Через сутки Обнинская атомная электростанция отдаст первое электричество в общую сеть — и Советский Союз войдёт в историю как страна, где ток от расщепления атома впервые пришёл в дома обычных людей. Но вот что странно: всего за десять лет до этого американская ядерная программа обгоняла советскую на годы, а немецкая — тем более. Как же СССР сумел прийти к финишу первым? Ответ на этот вопрос — на девяносто процентов история упорной науки и лишь на десять — детектив со шпионами. Хотя без этих десяти процентов не обошлось.
Крест на фотопластинке и частица без заряда
Всё началось с забытой в тёмном шкафу соли урана. В 1896 году француз Анри Беккерель изучал фосфоресценцию: он подставлял соли солнцу, а потом клал на фотопластинку, наблюдая свечение. Но однажды он положил в шкаф соль, которую солнцу не показывал, — и пластинка всё равно засветилась. Чтобы убедиться, что это не случайная порча плёнки, он клал сверху маленький железный мальтийский крестик. На пластинке проступил чёткий крест. Соль урана излучала сама по себе, ни от кого не получая энергии. Так родилось понятие радиоактивности.
Годом позже британец Джозеф Джон Томсон открыл электрон и заложил привычную нам картину атома: ядро в центре, электроны вокруг. Но самая важная деталь пряталась ещё тридцать пять лет. В 1932 году Джеймс Чедвик разобрался в странном опыте Фредерика и Ирен Жолио-Кюри, которые выбили из парафина частицы и приняли их за протоны. Чедвик догадался: это что-то новое, нейтральное. Несколько недель экспериментов — и в научный журнал ушла статья с осторожным заголовком «Возможное существование нейтрона». Вскоре появилась вторая — уже без слова «возможное». Нейтрон стал тем ключом, который отпер всю ядерную физику.
В том же богатом на события 1932-м Коккрофт и Уолтон впервые превратили один элемент в другой, обстреляв литий протонами и получив гелий с выбросом энергии. То, о чём мечтали средневековые алхимики, свершилось — только вместо золота из железа вышел гелий из лития. А в декабре 1938-го Отто Ган, Фриц Штрассман и работавшая с ними в переписке Лиза Мейтнер расщепили ядро урана-235: оно распалось на барий и криптон, выбросив три свободных нейтрона. Вот она — предпосылка цепной реакции. Мейтнер, кстати, так и не получила Нобелевскую премию, зато в её честь назвали химический элемент мейтнерий. Это, пожалуй, покруче.
Письмо, которое подписал Эйнштейн, ничего не прочитав
В 1939 году в США один за другим приехали двое беглецов из воюющей Европы — итальянец Энрико Ферми и венгерский еврей Лео Силард. Оба тут же осели в Колумбийском университете. Силард был человеком тревожным и политически чутким: он знал всю немецкую плеяду ядерщиков лично и был уверен, что Германия вот-вот сделает атомную бомбу. Он написал письмо Рузвельту — но кто станет слушать безвестного эмигранта?
Нужна была подпись мировой суперзвезды. Такой звездой был Альберт Эйнштейн, который к ядерной физике не имел ровным счётом никакого отношения, зато его знали абсолютно все. Силард пришёл к нему с письмом на немецком — по-английски Эйнштейн всю жизнь говорил с трудом. Тот согласился и подписал англоязычную копию, которую, по легенде, даже не читал. Письмо наконец легло на стол Рузвельту. И — почти ничего не произошло. Военная программа так и не сдвинулась с места.
Зато сдвинулся практичный Ферми. Он не лез в политику, а выбил финансирование в университете и взялся строить первый в мире реактор. Тут выяснилась хитрая проблема: чтобы нейтроны надёжно попадали в ядра урана, их нужно замедлять. Идеальный замедлитель — графит, но не карандашный, а сверхчистый, потому что любая примесь ворует нейтроны. Такого графита никто не делал, ведь он раньше был никому не нужен. Спасением стал процесс, запатентованный ещё в конце XIX века Эдвардом Эчесоном и пролежавший без дела сорок лет. Теперь понадобились сотни тонн абсолютно чистого графита.
Реактор под трибунами стадиона и человек с топором
Первые опытные колонны Ферми строил в подвале учебного корпуса с непроизносимым названием Schermerhorn Hall, но там реакция затухала — не хватало массы. Нужно было место побольше и подальше от людей. Его нашёл металлург Сэмюэл Кинг Эллисон: в Чикаго закрыли программу американского футбола, и стадион Stagg Field зарастал травой. Под трибунами вырыли котлован — рядом с университетом, но достаточно далеко, чтобы в случае взрыва никто не пострадал.
Так родилась «Чикагская поленница» — 400 тонн, из них 350 графита, прослоенного ураном, и кадмиевые стержни для управления реакцией. Единственной женщиной высокого уровня во всём проекте была 23-летняя Леона Вудс, отвечавшая за расчёты радиации. А над реактором висел аварийный трос, и рядом стоял учёный Норман Хилбери с топором. Вся его роль сводилась к одному: если реактор пойдёт вразнос, перерубить верёвку, чтобы страховочный стержень рухнул вниз и заглушил реакцию. Скотч и топор нужны в любой индустрии, даже в ядерной физике.
2 декабря 1942 года стержень вытащили. Правда, всё пошло не гладко: к одиннадцати утра реакция начала глохнуть, Ферми объявил, что всё неправильно, и увёл всех на обед. Вернулись в два, дали повторный старт — и к пяти вечера реактор наконец вышел на управляемую цепную реакцию. Первую в истории. Забавно, что сегодня на территории Чикагского университета висят целых две таблички «здесь построен первый в мире ядерный реактор» — на расстоянии пары километров, и они словно спорят друг с другом.
Уран, плутоний и логотип для суперсекретной бомбы
А в Британии тем временем Отто Фриш и Рудольф Пайерлс сделали расчёт, от которого похолодела спина: для взрывной, неуправляемой реакции хватит всего 10–30 килограммов урана. Это можно погрузить на самолёт — значит, бомба реальна. Британцы восприняли всё всерьёз и создали комитет MAUD, названный, между прочим, в честь секретарши Нильса Бора по имени Мод. Меморандум отправили в США — и там его судьба оказалась печальной. Британец Маркус Олифант, приехав год спустя, спросил у чиновника Лаймана Бриггса, бывшего главы палаты мер и весов, что стало с документом. Тот молча открыл сейф, достал бумагу и сказал: «Вот он». Прочитал? «Нет». Год бесценные расчёты пролежали в сейфе старого зануды. Дурацкая бюрократия, оказывается, не имеет национальности.
Когда США наконец развернулись всерьёз, офис проекта разместили на 18-м этаже небоскрёба на Манхэттене — отсюда и знаменитое название, хотя саму бомбу делали потом в Лос-Аламосе. У сверхсекретного проекта, что очень по-американски, был даже красивый логотип с надписью «A-Bomb». Шли двумя путями сразу: обогащать уран-235, которого в природной руде всего 0,72 %, и нарабатывать плутоний-239. Логика тонкая: нейтрон может попасть в уран-235 и продолжить цепную реакцию, а может попасть в стабильный уран-238 — тот через уран-239 и нептуний-239 за пару дней превращается в плутоний-239, тоже годный для бомбы. Для наработки плутония в Ок-Ридже построили реактор X-10, а для сборки оружия выбрали бывшую школу-ранчо в Лос-Аламосе, где мальчиков когда-то учили быть ковбоями.
Молодой разведчик, который не побоялся понять документ
Что же СССР? Отставание было, но небольшое. Ещё в 1932 году в харьковском Физтехе четверо учёных расщепили ядро лития — в тот же год, что и в Германии. В начале 1930-х отношения с Западом были тёплыми, учёные переписывались, обменивались идеями. Но главный поворот случился в 1941-м, и связан он с британской «Кембриджской пятёркой» — сетью советских агентов, где никто толком не знал, что его сосед тоже агент.
Один из них, Джон Кернкросс, служил секретарём влиятельного лорда Хэнки — человека, затыкавшего собой все дыры, который на заседание комитета MAUD приехал прямо с обсуждения лондонской канализации. Кернкросс застенографировал секретный меморандум и передал его советской разведке. А возглавлял её тогда Павел Фитин — которому было всего 34 года. Берия, при всех своих чудовищных чертах, умел находить перспективных молодых людей и ставить их на высокие посты. И вот тут случился идеальный контраст: пока в США пожилой Бриггс прятал такой же документ в сейф, молодой Фитин прочитал бумагу, мгновенно понял её значение и понёс Берии. Незамшелый ум сделал своё дело.
Хитрый Берия не стал докладывать Сталину напрямую — он подсунул распоряжение об организации работ по урану в общей пачке документов, которую Сталин подписал не читая, а уже потом пришёл с готовым решением. Так в 1943 году в чистом поле под Москвой, в армейских палатках, началась лаборатория № 2 — будущий Курчатовский институт. Прямо в палатках измеряли характеристики сверхчистого графита. Руководитель проекта Курчатов настаивал: строить надо точь-в-точь как американцы, зачем изобретать заново. Его антагонист Абрам Алиханов считал графит примитивом и верил в тяжёлую воду — их разногласия дошли до попытки увольнения, и Алиханову выделили отдельный институт, где он спокойно строил своё. А 25 декабря 1946 года реактор Ф-1, как две капли воды похожий на «Чикагскую поленницу», дал первую в СССР цепную реакцию. У американцев путь занял восемь лет, у СССР — четыре. Разница — в срезанных острых углах.
Вундеркинд с папкой чертежей и человек с топором истории
Откуда советская сторона знала, где именно углы можно срезать? Отсюда мы и приходим к тем самым десяти процентам детектива. Американская контрразведка запустила проект Venona и вычислила: вокруг ядерного «Project Enormous» работают минимум трое агентов с псевдонимами Млад, Caliber и Godsend.
Млад — это Теодор Холл, вундеркинд, принятый в Манхэттенский проект в восемнадцать лет уже с университетским дипломом. Он был идейным: работал ради того, чтобы опередить Германию. Но к 1945 году понял, что Германией и не пахнет, а США вот-вот станут единственным обладателем бомбы, — и это ему не понравилось. Он сам пришёл в нью-йоркский офис торговой компании с папкой в руках и заявил: «Я принёс вам чертежи атомной бомбы». Это были чертежи плутониевого «Толстяка». Холла подозревали годами, но так и не смогли доказать вину — он спокойно дожил до 1999 года в Британии, признавшись в шпионаже лишь в одном интервью, которое все проглядели.
Caliber — механик Дэвид Грингласс, не имевший доступа к чертежам, но перерисовывавший их от руки. Свои эскизы он передавал сестре Этель, а та — своему мужу Юлиусу Розенбергу. Когда цепочка арестов дошла до Грингласса, он сдал сестру и её мужа — Розенбергов казнили в 1953 году, а сам он получил десять лет. Лишь спустя десятилетия, когда сестра давно умерла, он признался: эскизы перепечатывала не Этель, а его собственная жена Рут. Он донёс на сестру, чтобы спасти жену. Godsend — Оскар Себорр — не раскрыт до сих пор; он уехал в СССР под видом идейного эмигранта, и лишь в 2013 году рассекреченные документы назвали его имя.
Отдельно стоит Джордж Ковал, который в самом Манхэттенском проекте не работал — он был в Ок-Ридже, у реактора X-10. Именно его данные помогли СССР так быстро повторить американский графитовый реактор. А в 1945-м Ковал передал чертёж запала атомной бомбы, над которым команда Курчатова безуспешно билась месяцами. Первая советская бомба 1949 года использовала этот запал.
Опальный физик и первое электричество из атома
А где же во всей этой военной истории мирный атом? Его тут действительно минут на пятнадцать. Идею подал Пётр Капица — блестящий физик, работавший когда-то под руководством Резерфорда. В 1945-м он написал документ о применении атомной энергии в мирных целях и представил его атомному спецкомитету, где из физиков были только он сам да Курчатов, а всё остальное — военные и политики. Мирные реакторы никого всерьёз не заинтересовали. Капица дважды подал прошение об отставке — и разозлил Сталина настолько, что тот отправил одного из ведущих советских ядерщиков в опалу на дачу, лишив права на любую научную работу вплоть до самой смерти Сталина в 1954 году.
Идею мирного атома вытащил из-под сукна Сергей Вавилов, глава Академии наук, — физик-оптик и друг Капицы. Он рассудил, что показать миру своё превосходство можно не только взрывом, но и первой в мире работающей атомной электростанцией. Под лабораторию выделили — какая ирония — бывшую школу-колонию «Бодрая жизнь» в Обнинске, ровно так же, как в Америке под лабораторию отдали школу-ранчо. Возглавил её поначалу немецкий учёный-трофей Хайнц Позе, потом — Дмитрий Блохинцев.
И вот 26 июня 1954 года в 17:45 пар пошёл на турбину Обнинской АЭС, а на следующий день станцию подключили к энергосистеме. Мощность была смешной — всего пять мегаватт, капля в море, охлаждалась станция прямо от речки Протва. Но именно она первой дала ток в общую сеть. Формально ещё в 1951-м американский реактор EBR-1 в Айдахо запитал целых четыре лампочки для красивой фотографии — но он ни к какой городской сети подключён не был. Британский «Калдер-Холл» 1956 года выдавал уже солидные 60 мегаватт и щеголял градирнями, но пришёл вторым.
Вывод из этой атомной саги простой и почти парадоксальный. Наука не умеет развиваться взаперти — ей всегда нужно содействие. Сегодня итальянский учёный пишет письмо коллеге в Австралию, тот подхватывает идею, и рождается совместная работа. Тогда роль этого письма выполнял шпионаж — тёмная, уголовно наказуемая история, за которую люди по обе стороны океана отсидели или взошли на электрический стул. И всё же он сработал не против, а на пользу: подтолкнул обе стороны идти быстрее и срезать острые углы. Ни мирный атом, ни бомба не были достижением одной страны — это совместный труд британских, американских, немецких, итальянских, венгерских и советских учёных. Просто далеко не все из них знали, что работают вместе.
