В апреле 1941 года состоялось очередное совещание ведущих ядерных физиков Германии. По итогам Пауль Хартек написал в докладной записке, направленной им в Управление вооружений сухопутных войск:
Перед нами стоят две проблемы.
1. Производство тяжелой воды.
2. Разделение изотопов. <…>
Первая более актуальна, так как, судя по имеющимся данным, при наличии тяжелой воды машина будет работать и без обогащения изотопов урана. Кроме того, изготавливать тяжелую воду все же проще и дешевле, чем обогащать изотопы U-235.
Тем не менее ученые не отказались от идеи разработать эффективную методику разделения изотопов. Лейпцигский физик Эрих Багге придумал для этого совершенно новый способ, который назвал «изотопным шлюзом». Нужно получить узкий «молекулярный луч», состоящий из беспорядочно перемешанных изотопов, и пропустить его сквозь систему из двух вращающихся конусовидных заслонок-бленд. Через определенное время молекулы в «луче» перегруппируются: тяжелые отстанут от более легких. Скорость вращения бленд подбирается так, чтобы «пакет» легких изотопов успел проскочить вперед, в отстойник, а остальные – нет. Эту идею приняли, но Багге понадобился в Париже, и реализация его проекта была отложена на целый год.
Тем временем не покладая рук работал и невольный конкурент Багге – доктор Вильгельм Грот из Гамбурга. Он создавал газовую центрифугу для обогащения изотопов из гексафторида урана по схеме, почерпнутой в американских научных журналах. Такой способ разделения изотопов кажется самым наглядным, ведь центрифуга сортирует атомы разных масс за счет центробежной силы. В начале августа 1941 года Грот провел переговоры с фирмой «Аншуэтц» из Киля. Через неделю фирма получила заказ на строительство опытного образца центрифуги. 22 октября ее чертежи были готовы. Специалисты закупили электродвигатель, развивавший скорость до 60 000 оборотов в минуту. А вот другие фирмы, с которыми пришлось иметь дело, оказались менее расторопными. Так, ротор для центрифуги Вильгельм Грот хотел изготовить из очень прочного стального сплава. Он обратился на завод Круппа, но там просили подождать месяцев восемь. Пришлось обойтись сплавом из легких металлов, благо в Ганновере его выплавили к середине декабря. Планировалось, что уже в феврале 1942 года центрифуга заработает. «Ежедневно она способна выпускать около двух килограммов гексафторида урана, чей изотоп U-235 будет обогащен на 7 процентов», – многообещающе писал Грот в своем предварительном отчете.
Кроме того, руководители атомного проекта обратились к мюнхенскому профессору Карлу Клузиусу (он-то и разработал метод «термодиффузии», о котором мы говорили выше). Его спросили, можно ли заменить едкий и капризный гексафторид урана каким-либо другим летучим соединением. Физик мог порекомендовать лишь пентахлорид урана, который, однако, обладал свойствами, еще более нетерпимыми для промышленного использования. Безжалостно отринув прежние прожекты, Карл Клузиус тем не менее сумел обнадежить военных: «При нынешнем уровне наших знаний о летучих урановых соединениях следует рассчитывать на серьезный успех лишь в том случае, если мы откажемся от газообразных соединений, заменив их жидкими». Причем профессор сам вызвался разработать новый метод диффузии изотопов.
Со своей стороны, Вернер Гейзенберг и Георг Дёпель повторили у себя в Лейпциге эксперимент с урановым реактором «L–III». При этом они вновь использовали оксид урана, но зато теперь у них было целых 164 килограмма тяжелой воды, произведенной по спецзаказу в Норвегии. 142 килограмма оксида урана физики поместили внутрь алюминиевого шара диаметром 75 сантиметров. Два слоя оксида разделяла тонкая алюминиевая сфера. Источник нейтронов находился в центре. Реактор упрятали в резервуар с водой.
Но и на этот раз размножение нейтронов не было зафиксировано! Тогда оба профессора перепроверили свои расчеты и учли нейтроны, поглощаемые алюминиевой сферой. Вот тут-то они наконец-то и получили «положительный коэффициент размножения» нейтронов.
«Именно в сентябре 1941 года, – вспоминал Вернер Гейзенберг, – мы поняли, что атомную бомбу создать можно».
Критическая масса
В период, когда немецкие физики вплотную подошли к решению ключевых технологических проблем, препятствующих созданию «урановой машины», случилось страшное: войска вермахта были разбиты под Москвой, а блицкриг против Советского Союза на глазах превращался в затяжную кровопролитную войну.