Projekt Manhattan. Jak zbudowano bombę atomową?

Gdy Albert Einstein zwracał prezydentowi Rooseveltowi uwagę na możliwości uranu, nikt nie przypuszczał, jak zakończy się wymiana uprzejmości. Jej następstwem okazał się Projekt Manhattan i najpotężniejsza broń, jaką kiedykolwiek dysponowała ludzkość.

Einstein ostrzega prezydenta

W sierpniu 1939 na biurko prezydenta Stanów Zjednoczonych, Franklina Delano Roosevelta, trafił niecodzienny list. Napisało go trzech wybitnych naukowców żydowskiego pochodzenia: fizycy Leó Szilárd, Eugene Wigner i Albert Einstein, którzy w oględny sposób zwracali prezydentowi uwagę na najnowsze osiągnięcia nauki:

(…) w najbliższej przyszłości pierwiastek uran może stać się nowym ważnym źródłem energii. (…) uda się doprowadzić do jądrowej reakcji łańcuchowej w dużej masie uranu, w wyniku której powstaną olbrzymie ilości energii. To nowe zjawisko umożliwi konstruowanie bomb (…) Jedna bomba tego typu, przewieziona na statku i zdetonowana w porcie, zniszczyłaby cały port wraz z częścią otaczającego go obszaru. Takie bomby mogą się jednak okazać za ciężkie, by dało się je transportować drogą powietrzną.

Dlaczego szacowne grono, ze słynącym z pacyfizmu Einsteinem, wysłało prezydentowi taki list? Przyczyną był strach, że potężna, nowa broń zostanie opracowana w hitlerowskich Niemczech. Fizycy wykazali się przy tym znacznie większym rozsądkiem od naiwnego premiera Wielkiej Brytanii, który jeszcze latem 1939 roku przekonywał o możliwości pokojowej koegzystencji z Hitlerem.

Jednocześnie (o czym nie mogli wówczas wiedzieć) mocno przeceniali niemieckie możliwości w zakresie budowy bomby atomowej. Zdołali jednak zainteresować Roosevelta na tyle, że ten powołał radę przedstawicieli sił zbrojnych, której zadaniem była ocena możliwości wykorzystania uranu.

Marynarka rozpoczyna własny program nuklearny

Gdy prezydent postanowił sprawdzić, co ciekawego uran może dać Ameryce, marzenia o potencjale tego pierwiastka od wielu miesięcy snuła amerykańska marynarka wojenna. Rozpoczęła ona własny program nuklearny, zanim jakikolwiek znaczący polityk zaczął interesować się tematem.

Badania prowadzone w Naval Research Laboratory nie miały jednak wiele wspólnego z bronią. Marynarka nie oczekiwała bowiem niszczycielskich bomb, ale nowego rodzaju napędu, który zapewniłby okrętom niezwykle duży zasięg, a przy tym zrewolucjonizował napęd okrętów podwodnych. Kilka miesięcy później, już w 1940 roku, pisał o tym pisarz i dziennikarz naukowy, William Laurence:

(…) jest mało prawdopodobne, aby tego rodzaju energia dała się wykorzystać w eksplozji. (…) Pięciofuntowa bryła uranu o 10-50% czystości wystarczy, by statek pasażerski lub okręt podwodny przepłynął tam i z powrotem przez siedem mórz bez ponownego zaopatrywania się w paliwo.

Środki przeznaczone na program nuklearny były jednak nader skromne. Początkowo marynarka wojenna wyłożyła na badania prowadzone przez dr Rossa Gunna i Philipa Abelsona zaledwie 1,5 tys. dol. Kwotę tę zwiększono następnie do 6 tys. dol., jednak przy tak nikłym zaangażowaniu i mizernym finansowaniu uzyskanie istotnych rezultatów było niemal niewykonalne.

Si vis pacem, para bellum

Przełom nastąpił dopiero w październiku 1941 roku. Warto przy tym przypomnieć, jak kształtowała się wówczas sytuacja geopolityczna. III Rzesza wraz z sojusznikami panowała nad prawie całą Europą, w Afryce Rommel rozjeżdżał Brytyjczyków, a Związek Radziecki w ciągu kilku tygodni niemieckiego natarcia stracił tysiące czołgów i samolotów wraz z milionami żołnierzy.

Co gorsza, było prawdopodobne, że w niedługim czasie rozpocznie się konfrontacja z Japonią. Wszystko wskazywało na to, że Stany Zjednoczone – formalnie neutralne – niebawem będą musiały zmierzyć się z przeciwnikiem panującym nad Europą, Afryką i Azją.

I właśnie w takiej sytuacji, 9 października, prezydent Roosevelt po naradzie ze swoimi najbliższymi doradcami (prawdopodobnie byli to wynalazca Vannevar Bush oraz wiceprezydent Henry A. Wallace) podjął decyzję: Stany Zjednoczone powinny dysponować bronią atomową. Mimo neutralności USA współpracę przy projekcie zaproponowano jednej ze stron konfliktu – Wielkiej Brytanii - oraz Kanadzie.

Kongijski uran

Japoński atak na Pearl Harbor z 7 grudnia rozwiązał amerykańskim politykom ręce. Stany Zjednoczone oficjalnie przystąpiły do wojny, co ułatwiło finansowanie gigantycznych programów zbrojeniowych, w tym programu nuklearnego.

Co istotne, z wyprzedzeniem zadbano o niezbędne surowce – jeszcze w 1940 roku belgijska firma Union Miniere du Haut Katanga dostarczyła do Stanów Zjednoczonych z Konga 1250 ton rudy uranu. Nadzór nad badaniami powierzono Top Policy Group, w skład której wchodzili najważniejsi politycy oraz szef sztabu armii generał George Marshall.

W tym miejscu pojawia się pytanie: dlaczego w organie nadzorczym pojawił się przedstawiciel armii (sił lądowych), a zabrakło przedstawiciela marynarki, która w chwili rozpoczęcia projektu dysponowała z racji prowadzonych badań największym doświadczeniem?

Nowa gałąź przemysłu

Aby na nie odpowiedzieć, trzeba rozprawić się z pewnym dość popularnym mitem. Przedstawiał on badania nad bronią jądrową jako doświadczenia prowadzone w zagubionym gdzieś na pustkowiu laboratorium Los Alamos.

Ta malownicza wizja nie ma wiele wspólnego z prawdą. Los Alamos, „pustynne laboratorium”, było w rzeczywistości kilkutysięcznym miasteczkiem, w którym dla biorących udział w projekcie naukowców wzniesiono nowe osiedla. Co więcej, w badania zaangażowano kilkadziesiąt ośrodków badawczych w całym kraju. Łącznie nad bombą atomową pracowało ponad 130 tys. osób.

Oznaczało to w praktyce stworzenie od zera nowej gałęzi przemysłu, porównywalnej np. z przemysłem motoryzacyjnym. W ciągu dwóch lat! I właśnie dlatego prezydent Roosevelt powierzył koordynację prac armii, uznając, że ta instytucja najlepiej poradzi sobie z zarządzaniem tak gigantycznym przedsięwzięciem.

Wybuchnie czy nie wybuchnie?

Pierwsze miesiące upłynęły głównie pod znakiem teoretycznych dysput, związanych z projektem samej bomby atomowej, technologią reaktorów nuklearnych czy ciężką wodą. Jeszcze w lipcu 1942 roku z inicjatywy Roberta Oppenheimera powstała specjalna grupa robocza, której zadaniem była ostateczna odpowiedź na pytanie, czy zbudowanie broni jądrowej jest w ogóle możliwe. Odpowiedź była twierdząca.

12 sierpnia 1942 roku oficjalnie rozpoczął działalność Manhattan Engineering District (MED), znany powszechnie jako Projekt Manhattan. Był to projekt obejmujący całość prac, w tym m.in. liczne podprojekty, dotyczące różnych wyspecjalizowanych zagadnień.

Ścisła koordynacja prac nie była kaprysem. Przykładem, do czego prowadzi danie naukowcom wolnej ręki, są losy niemieckiego programu nuklearnego. Choć jego szanse zostały sprowadzone do zera dzięki norweskim komandosom, wytrwale sabotującym produkcję i dostawy ciężkiej wody z fabryki Norsk Norge, to – według współczesnych ocen – na skutek błędów organizacyjnych III Rzesza była bardzo daleka od skonstruowania broni atomowej.

Eksplozja coraz bliżej

Amerykańska organizacja pracy okazała się znacznie skuteczniejsza – jeszcze w 1942 roku Enrico Fermi w reaktorze Chicago Pile-1 osiągnął maskę krytyczną – minimalną ilość materiału rozszczepialnego, niezbędną do przeprowadzenia reakcji łańcuchowej. Budowa bomby stała się tylko kwestią czasu.

Tym, co spędzało sen z powiek amerykańskim decydentom, było utrzymanie całego projektu w tajemnicy. Nie było to łatwe. W pracach uczestniczyło bardzo wielu naukowców, którzy ze względu na lewicowe przekonania byli gotowi udostępnić wyniki prac Związkowi Radzieckiemu, co zresztą stało się faktem kilka lat później za sprawą małżeństwa Rosenbergów.

Z czasem okazało się, że mimo starań o poufność inicjatywy nie udało się jej utrzymać w sekrecie. Poza małżeństwem Rosenbergów szpiegami okazali się zaangażowani w projekt m.in. Klaus Fuch, David Greenglass i Klaus Fuchs.

Projekt Trinity

Tymczasem prace nad bombą atomową nabrały tempa, jednak były wolniejsze od oczekiwań polityków. Zgodnie z pierwotną koncepcją celem pierwszej bomby atomowej miał być Berlin, jednak wojna w Europie zakończyła się 9 maja. Tymczasem pierwszy testowy ładunek jądrowy o nazwie Gadżet był gotowy dopiero 12 lipca.

Umieszczono go na pustyni w Nowym Meksyku na szczycie 30-metrowej wieży, a jego twórcy nie mieli do końca pojęcia, czego się spodziewać po kulistym pojemniku. Niektórzy szacowali siłę eksplozji na 400 ton TNT, a Oppenheimer, nadzorujący całość prac, przewidywał niewyobrażalną eksplozję o sile kilku tysięcy ton TNT.

16 lipca o 5:29:45 w ramach operacji Trinity dokonano pierwszej w dziejach próbnej eksplozji nuklearnej. Jej siła przerosła oczekiwania i sięgała około 17-18,6 tys. ton TNT. Przebywający wówczas na konferencji w Poczdamie prezydent Harry Truman otrzymał zaszyfrowany telegram:

Operacja odbyła się dziś rano. Brak jeszcze pełnej diagnozy, ale wyniki wydają się zadowalające, a nawet przekroczyły wstępne oczekiwania. Dr Groves jest zadowolony.

Informacja o nowej, potężnej broni miała być atutem Trumana podczas dyskusji ze Stalinem, który jednak nie wydawał się zaskoczony przekazaną wieścią. Od dawna miał bowiem, dzięki szpiegom, wyczerpujący obraz prowadzonych prac.

Little Boy niszczy Hiroszimę

28 lipca 1946 roku na pokładzie ciężkiego krążownika Indianapolis przybył na wyspę Tinian niepozorny ładunek w postaci wiklinowego kosza. 30 lipca na wyspę dostarczono –niezależnie od pozostałych części – ładunek uranu, a jeszcze inny transport dostarczył dwa dni później zapalniki.

2 sierpnia gen. Nathan F. Twinnig, dowódca 20. Armii Lotniczej, wydał rozkaz nr 13. Określił w nim cel ataku, podczas którego po raz pierwszy zamierzano zastosować bombę atomową. Rozważano kilka miast - chodziło o wybranie takiego, którego zabudowa pozwoliłaby najlepiej ocenić skuteczność nowej broni. Wybór padł na Hiroszimę.

6 sierpnia superforteca B-29 o nazwie Enola Gay nadleciała nad miasto. O 8:15:17 bombardier zwolnił bombę o nazwie Little Boy, celując w charakterystyczny most Aioi na rzece Ota. Dokładnie o 8:16:02 eksplodował pierwszy w historii użyty bojowo ładunek nuklearny.