В мае 1940 года Хартек и Грот в Гамбурге проводили исследования коррозионного действия особо чистого газообразного шестифтористого урана. В этот газ, нагретый до температуры 100° С, они помещали кусочки стали, некоторых сплавов, чистого никеля. Продержав образец в газе 14 часов, они вынимали его и взвешивали. Стальной образец сильно менялся в весе. Сталь не выдерживала воздействия газа, зато вес никелевого образца оставался прежним. Не изменился он даже после того, как Хартек и Грот повторили опыт при температуре 350° С. Никель оказался самым устойчивым из всех металлов. Но в ту пору именно он считался самым дефицитным, и это в какой-то степени повлияло на всю судьбу уранового проекта в Германии. Результаты испытаний, проведенных Хартеком, были обескураживающими, срочно требовались какие-то новые решения. Тогда военное министерство направило Карлу Клузиусу в Мюнхен письмо, в котором запрашивало его совета относительно возможности замены шестифтористого урана каким-либо другим соединением. Через неделю Клузиус ответил, что единственной возможной заменой, единственным известным соединением урана, которое в данном случае может рассматриваться, является пятихлористый уран. Однако его применение сулит едва ли меньшие, а возможно и большие, трудности, чем применение шестифтористого урана.
Таким образом, в то время считалось, что единственный путь для получения урана-235 есть метод разделения изотопов с применением шестифтористого урана. На заводе «ИГ Фарбениндустри» в Леверкузене, где имелся богатый опыт работы с соединениями фтора, началось сооружение установки для производства больших количеств этого газа.
Однако нашлись в Германии и такие ученые, которые понимали, что метод разделения изотопов в газовой среде очень сложен на практике и к тому же вовсе не единственный. Сам Клузиус, один из его авторов, искал новых путей. Он намеревался разработать такой метод обогащения урана, в котором в качестве рабочих агентов использовались бы жидкие растворы, а не газ. Он предложил военному министерству одно из возможных решений: «Накопленный нами опыт работы с летучими соединениями урана показывает, что подлинного успеха мы можем добиться только в случае, если перейдем к процессу, в котором рабочими агентами являются жидкости». Подобного мнения придерживался и физик из Гейдельберга Флейшман. Почти одновременно с Клузиусом он нашел сходное решение. По предложению Флейшмана, следовало воспользоваться слегка измененным процессом, примененным Юри для выделения изотопа азота; этот процесс, подобно новому процессу Клузиуса, также основывался на законе распределения Нернста, и, по мысли Флейшмана, в нем должны были участвовать два раствора: водный раствор нитрата урана в эфире. Теория показывала, что в эфире концентрация ионов урана-235 должна повышаться, а это, в свою очередь, позволит затем выделять нужный изотоп физическими методами.
Предложения Клузиуса не были голословными, уже с января 1940 года у себя в Мюнхене он начал опытную проверку нового принципа. Ему удалось разделить ионы натрия и лития, и в мае он сообщал об обнадеживающих результатах. Однако, когда он и его сотрудник Майерхаузер попытались этим же способом разделять ионы элементов, имеющих большее сродство (а такими являются редкоземельные элементы), их постигла неудача. Ученым пришлось обратиться к другому, более сложному принципу разделения, принципу «встречного потока».
Новый принцип также подвергся экспериментальной проверке в лаборатории Клузиуса. Здесь на первых порах была установлена металлическая, а затем стеклянная колонна для разделения и начались поиски наиболее подходящей соли урана. В первых опытах, которые успел провести Клузиус, он работал с солями редкоземельных элементов — перхлоратом неодима и перхлоратом иттрия. Опыты определенно указывали на преимущества процесса с использованием жидких растворов и даже на его практическую перспективность.
И все же конкретного решения не мог предложить никто. Когда в октябре 1940 года в Лейпциге собрался Бунзеновский научный конвент, трудности практического применения известных методов разделения для массового производства урана-235 стали предметом особого рассмотрения. На этом Конвенте были предложены некоторые новые методы. Так, Вальхер описал опыты получения небольших количеств изотопов с помощью масс-спектрометра, а профессор Мартин доложил о работе, проведенной его институтом в Киле. Здесь осваивался совершенно новый метод, основанный на применении ультрацентрифуг и особой техники «умножения». Правда, новизна метода была относительной в том смысле, что работа над ним началась сравнительно давно. А в самые первые дни войны Мартин уже получил от военного министерства приказ доложить о состоянии работы в области разделения изотопов. Поскольку теперь это должно было делаться во имя «интересов ядерных исследований», ему было предложено закончить первый опытный образец установки как можно скорее. Однако приказ военного министерства сам по себе еще не есть решение проблемы, и даже спустя год с лишним, в октябре 1940 года, многие технические трудности оставались все еще не преодоленными.
По существу ни один метод не давал возможности получать уран-235 в достаточных количествах. Никаких плодов не принес и Бунзеновский научный конвент. Он лишь подтвердил отсутствие сколько-нибудь подходящих для практики методов разделения изотопов урана.
И все-таки вовсе не технические препятствия были главной причиной медленного разворачивания работ по атомному проекту. Куда больше помех научной работе создавали сами власти, их отношение к науке вообще. Уже с самых первых дней войны немецкая экономика была всецело поставлена на удовлетворение непосредственных нужд блицкрига. Головокружение от первых военных успехов привело немцев к выводу о полном превосходстве их военной техники, и в те дни вряд ли кому приходила в голову мысль о необходимости ее совершенствования, о проведении новых научно-исследовательских работ, направленных на создание более совершенного оружия. Научные лаборатории оказались в тяжелом положении, они вынуждены были работать на оборудовании, которым успели запастись до войны, получить же новое было в ту пору совершенно безнадежным делом.
И, разумеется, в первую очередь и острее всего немецкие физики ощущали отсутствие циклотрона. Именно циклотрон являлся самым необходимым орудием для штурма атомного ядра. Именно с помощью циклотроне американцы получили первые, хотя и ничтожные, но достаточные для исследований количества плутония. Именно циклотрон позволил сделать это еще задолго до того, как был пущен в эксплуатацию первый атомный котел. Германия же значительно отставала от США. Только в 1938 году гейдельбергский Физический институт кайзера Вильгельма, руководимый Боте, оказался в состоянии выдать первые заказы на изготовление узлов и деталей для циклотрона, но было уже поздно; теперь в первую очередь снабжались работы, непосредственно связанные с войной; работы по изготовлению циклотрона очень затянулись. Ввести его в эксплуатацию удалось только в конце 1943 года.
В первые месяцы 1940 года на атомной сцене возникла новая фигура, к которой «чистые физики» отнеслись с плохо скрываемым пренебрежением. Новым претендентом на долю в атомном пироге оказался выдающийся немецкий инженер барон Манфред фон Арденне. Он обратился к сотруднику Гана профессору Филипу (занимавшемуся исследовательской аппаратурой и оборудованием) с предложением добиваться от одного из ведомств, подчиненных Герингу, субсидий на постройку установок для «расщепления атома». Филип в принципе не возражал, но считал, что было бы бестактным действовать через голову Фонда кайзера Вильгельма и одновременно посоветовал Арденне не обращаться с таким делом к министру просвещения Бернгарду Русту, который не желает даже слышать об атомных исследованиях.
Арденне последовал совету Филипа и решил искать другие богатые источники субсидий. Вскоре он узнал о большом и богатом исследовательском департаменте при министерстве почт. Арденне добился приема у министра почт Онезорге. Арденне прочитал ему популярную лекцию о роли открытия Гана в деле создания урановой бомбы и, комментируя программу строительства военных судов в США, особенно напирал на возможность использовать «урановые реакторы в качестве источников энергии на кораблях». Еще до свидания с Онезорге Арденне имел возможность выяснить у Гана и Гейзенберга количество чистого урана-235, потребное для создания бомбы; это количество, по их оценке, должно было оказаться очень небольшим, всего несколько килограммов. «Во время беседы, — пишет Арденне, — я выразил мнение, что с помощью высокоэффективных масс-сепараторов (чертежи которых уже были созданы) технически вполне возможно получать уран-235 в количестве килограммов. Для этого нужно лишь, чтобы правительство рейха решилось направить таланты крупных электриков к этой цели»[14].
14
Из рукописи мемуаров профессора Манфреда фон Арденне «Ein gliickliches Leben fur Forschung und Technik», которые выйдут в свет в ГДР примерно в 1972 году.