Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон первыми развили теорию и дали расчет цепной реакции деления урана-235. В 1940 г. Г.Н. Флеров и К.А. Петржак под руководством И.В. Курчатова открыли спонтанное деление ядер урана. Эти и ряд других открытий и исследований выдвинули советскую физику на передовые рубежи мировой науки.[6]
Главный конструктор атомной бомбы СССР академик Ю.Б. Харитон писал: «Задолго до получения какой-либо информации от разведчиков сотрудниками института Химфизики Я.Б. Зельдовичем и автором этой статьи в 1939 ив 1940 г., был проведен ряд расчетов по разветвленной цепной реакции деления урана в реакторе как регулируемой и управляемой системе. В качестве замедлителя нейтронов авторами предлагалось использовать тяжелую воду и углерод. В те же предвоенные годы Г. Флеровым и Л. Русиновым экспериментально были получены важные результаты по определению ключевого параметра цепной реакции – числа вторичных нейтронов, возникающих при делении ядер урана нейтронами. В ряде фундаментальных достижений этого периода было и открытие Г. Флеровым и К. Петржаком самопроизвольного, без облучения нейтронами деления ядер урана.
Перечисленные результаты, как и другие важные работы советских физиков, были сразу опубликованы в научных журналах и явились основой для решения атомной проблемы в СССР.
Кроме того, Я.Б. Зельдовичем и мной были выявлены условия возникновения ядерного взрыва, получены оценки огромной разрушительной мощи. Сообщение на эту тему было сделано нами летом 1939 г. на семинаре в Ленинградском физико-техническом институте. Позднее, в 1941 г., нами с участием И. Гуревича была уточнена критическая масса урана-235 и получено ее правдоподобное, но из-за приближенного знания ядерных констант, конечно, неточное значение. Однако эта часть наших работ не была тогда опубликована из-за введенных к тому времени требований секретности».[7] Я.Б. Зельдович и Ю.Б. Харитон опровергли бытовавший в то время миф о возможности взрыва в природном уране-238.[8]
Директор Института химической физики АН СССР академик Н.Н. Семенов в числе первых обратил внимание на возможность создания «урановой взрывчатки». Его письмо в правительство до сих пор не найдено, но, по словам Ю.Б. Харитона, Н.Н. Семенов неизменно продвигал решение этой проблемы, как в научном, так и в организационном аспектах и «предопределил наш успех в решении урановой проблемы».[9]
Значение «урановой проблемы» и радиоактивности для будущего человечества одним из первых осознал и академик В.И. Вернадский. В письме своему ученику Б.Л. Личкову, Владимир Иванович отметил «большой сдвиг в области радиоактивности», который «очень мало отразился в нашей литературе, хотя в первый раз мы, кажется, не отстали. Во всяком случае, эти новые явления – разлом атомов урана – одновременно открыты и в Радиевом институте».[10] В июне 1940 г. В.И. Вернадский получил письмо от сына историка Г.В. Вернадского из Вашингтона с вырезкой статьи из «Нью-Йорк Таймс» от 5 мая 1940 г. «Громадный источник мощи, открытый наукой в энергии атома», где говорилось об исследованиях и практическом использовании атомной энергии урана. В ответном письме от 5 июня 1940 г. Владимир Иванович писал: «Спасибо за присылку выдержки из «New-York Times». Это было первое известие об этом открытии, которое дошло до меня и до Москвы вообще. Я немедленно двинул дело. 25. VI образована в Академии «тройка» под моим председательством (Ферсман и Хлопин)».[11]
Крупнейшие русские ученые академики В.И. Вернадский и В.Г. Хлопин оценили открытия в области физики ядра как решающий шаг к началу освоения атомной энергии. В 1940 г. они обратились к академику-секретарю Отделения геолого-географических наук АН СССР П.И. Степанову со специальной запиской, в которой, в частности, говорилось: «Открытие в 1939 г. явления деления урана под действием нейтронов, сопровождающееся выделением огромных количеств энергии…, впервые вплотную поставило вопрос о возможности использования внутриатомной энергии для нужд человечества… Поэтому мы просили Отделение геолого-географических наук обсудить вопрос о состоянии поисков и разведки урановых месторождений, наметить план развертывания этих работ и войти в Правительство с проектом соответствующих мероприятий».[12]
16 июля 1940 г. на заседании Президиума Академии наук комиссии в составе В.И. Вернадского, С.И. Вольфковича, В.Г. Хлопина было поручено к 1 августа разработать план по использованию внутриатомной энергии урана, созданию методов разделения изотопов урана и управлению процессами радиоактивного распада, а также подготовить проект записки в Совет Народных комиссаров СССР.[13] В.И. Вернадский ходил на прием к главе советского правительства В.М. Молотову с целью лично проинформировать его о государственной важности работ по урану и развертывании этих исследований в США. 30 июля 1940 г. Президиум АН СССР в соответствии с решением Правительства постановил: «В целях дальнейшего развития в АН работ по изучению урана и возможности использования его внутриатомной энергии образовать при Президиуме АН комиссию по проблеме урана и установить основные задачи комиссии». В комиссию вошли 14 видных ученых-радиологов, минералогов, физиков, химиков, геологов, энергетиков (среди которых восемь представителей научных школ Ленинграда): академики В.Г. Хлопин (председатель), В.И. Вернадский (заместитель председателя), А.Ф. Иоффе (заместитель председателя), члены комиссии С.И. Вавилов, А.П. Виноградов, П.Л. Капица, Г.М. Кржижановский, И.В. Курчатов, П.П. Лазарев, Л.И. Мандельштам, А.Е. Ферсман, А.Н. Фрумкин, Ю.Б. Харитон, Д.И. Щербаков.[14]
Комиссия должна была «определить размеры ассигнований и количество материалов и металлов (урана и цветных металлов), необходимых для этих работ», организовать изучение урановых месторождений, для чего командировать осенью 1940 г. в Среднюю Азию бригаду АН СССР под руководством А.Е. Ферсмана.[15] Радиевому институту предлагалось закончить в текущем году «дооборудование действующего циклотрона»; ФИАНу – подготовить к 15 октября 1940 г. программное задание, проект по строительству нового мощного циклотрона в Москве.[16]
Однако при всех инициативных действиях молодых физиков и авторитетных академиков АН СССР до начала Великой Отечественной войны проблема урана в России не была выведена на государственный уровень. Отчасти это объяснялось тем, что многие крупные ученные считали создание атомного оружия делом отдаленного будущего (ближайших 15–20 лет). Тормозило развитие работ и практическое отсутствие в стране препаратов урана. Сырьевые ресурсы оставались невыясненными. До 1940 г. не было получено ни одной тонны отечественного урана, в то время как, например, только в Канаде производилось в год свыше 400 т урановых соединений.[17]
За рубежом создание атомной бомбы считалось практически осуществимым проектом уже в начале 1939 г., после публикации результатов исследования Отто Гана и Фрица Штрассмана, описавших распад ядер урана-235 под действием нейтронного облучения. Возможность создания атомного оружия на основе урана-235 была очевидной. Для этого нужно было решить сложную техническую задачу разделения природного урана на изотопы 235 и 238, и накопления урана-235 в количествах, которые могли бы измеряться десятками килограммов. Немецкие ученые уже в апреле 1939 г. информировали свое правительство о потенциальной возможности создания атомной бомбы.[18] В США Альберт Эйнштейн по настойчивой просьбе коллег-физиков передал 2 августа 1939 г. письмо президенту Рузвельту, объяснявшее возможность создания атомного сверхоружия и предупреждавшее о том, что Германия, возможно, уже ведет работы в этом направлении. Фредерик Жолио-Кюри информировал правительство Франции о реальности атомного оружия в марте 1940 г. В различных газетах США до середины 1940 г. обсуждалась возможная решающая роль атомного оружия для исхода войны. С середины 1940 г. вся информация о работах с ураном была засекречена.
Начало Великой Отечественной войны сложилось для нашей страны трагически, ученые переключились на решение непосредственных оборонных задач, и исследования в области атомного ядра приостановились. В конце 1941 г. к атомной проблеме возвратились вновь. С инициативой о возобновлении исследований выступил молодой ленинградский физик-ядерщик, выпускник Политехнического института Георгий Николаевич Флеров, который после вступления в ряды народного ополчения был направлен на курсы инженеров в Военно-воздушную академию.[19]
Знакомясь с университетскими библиотеками Казани и Воронежа, Г.Н. Флеров обнаружил, что в зарубежных изданиях атомная тематика повсюду засекречена. Никаких откликов на собственную публикацию 1940 г. о спонтанном делении урана Флеров не нашел. Это укрепило его убежденность в том, что прекращение исследований по физике ядра становится опасным для страны и способствует передаче инициативы Германии, Англии, США. В середине 1941 г. – мае 1942 г. Флеров пишет два письма председателю ГКО И.В. Сталину, а также уполномоченному ГКО по науке председателю ВКВШ при СНК СССР С.В. Кафтанову и И.В. Курчатову. В письмах молодой физик обосновывал и развивал идею возобновления ядерных исследований. По своему напору и содержанию письма беспрецедентны. Глубокая убежденность автора писем в своей правоте, одержимость и патриотический пафос обрамляли программу того, что необходимо сделать на государственном уровне.
