1939年2月11日,英国《自然》杂志发表了一篇关于铀裂变的文章,作者弗里施通过长时间的计算和研究,不但证明了原子核的分裂,还利用爱因斯坦的质能公式,揭示出人类可以把物质的部分质量转换成巨大的能量。
这篇文章迅速引起了各国的极大关注,此时通过核裂变获得巨大能量的实验取得了突破性进展,哪个国家能先把它转为实用,造出第一颗原子弹,将在战争实力上产生决定性影响。
关注到弗里施的文章后,德国决定组建核研究办公室,组织专家来搞研究,物理学家海森堡和冯・魏扎克等人被召入。
海森堡很早就在研究核裂变的问题,他指出,要造原子弹,咱要先解决燃料问题,得从铀矿里分离出大量的铀235,而这个工艺需要使用重水当缓冲剂。
1940年初,冯・魏扎克计算出建立核反应堆需要两吨氧化铀和半吨重水,随后,他们开始建造供反应堆研究用的大型实验室,他们推断,只要有足够的重水,就可以得到满意的结果。
世界上最大的重水生产设施在挪威,每个月能产10公斤。德法战争爆发前,法国人抢在德国前面把这个工厂库存的所有重水都买走了。1940年4月,德军占领挪威,对这家工厂进行了改造,使重水产量提高了10倍,但还是远不能满足德国研究的需要。
到1941年底,德国的核科学家们在几个关键问题上已经有了大致的前进方向,他们迫切的需要财力和人力的支持。
所以你以为政府要给他们增加预算了吗?正好相反!
此时东线苏德已经开战,德国的各种资源要优先为前线服务,而核计划是个长期工作,效果不能立竿见影,因此最高统帅部决定大幅削减核计划的科研人员和材料经费,把他们转移到见效更快的研究工作上去。
随着战争的加剧,德军统帅部意识到新技术在战场上的巨大作用,他们认为战争的胜负,可能取决于科学技术的新发现和新武器的发明,于是希特勒决定由戈林元帅统一指挥德国的科学研究。
所以这一把总能增加预算了吧?还是相反!
戈林这人好大喜功,是个更注重眼下效果的人,他下令停止一切只对战后有用的研究项目,而核研究显然没有应急的军事重要性,不得不面临被停止的危机。
不过戈林最终没有全面停止核计划,而是派了他的一个心腹,纳粹分子埃索去当核研究的全权代表,埃索这哥们除了一脑子的纳粹狂热,客气点说就是能力实在“一般”……他决定把核计划集中在核反应堆的研究上,到了年底又想放弃反应堆的研制,就这样在反复无常中使德国的核研究浪费了大量时间。
不过德国的军需部长斯皮尔对原子弹很感兴趣,他了解到核研究缺钱、缺人的情况后,决定给核研究资助200万马克。
这一把总有钱了吧!!对不起,还是没有。
这笔钱虽然拨了款,但是最终没能用在核研究上,而是中途被挪用了……
德国在核研究方面的进展,也被美国时刻关注。美国还派遣了一个谍报小组,专门负责破坏德国的核研究,小组名叫“阿尔索斯”,最初由13名特工和6名科学家组成。
1942年10月,阿尔索斯小组得到情报,德国正在加紧生产重水。经过周密的计划,4名特工被空投到挪威的深山中,哥几个在深山里滑雪滑了15天,秘密接近了德国的重水工厂,两个月后,又有6名特工赶到,在当地游击队的配合下,他们混过了德国人的岗哨,进入了重水生产车间,一举把半吨重水和生产设备全部炸毁。
1943年,德国一边“气抖冷”,一边修复了这座工厂,经过了这次的教训,他们发现重水生产还是得放在国内才安全,于是将工厂设备都装上“海特洛”号轮船准备运回德国。
尽管行动十分隐秘,仍然没有逃过阿尔索斯小组得眼睛,在轮船启航之前,小组神不知鬼不觉地在船舱里放上了定时炸弹……1944年2月,“海特洛”号行驶到挪威延斯佐湖的时候,突然一声巨响!船身逐渐倾斜,“海特洛”号伴随着全部的重水生产设备和最后一批重水,一同沉入了海底……
这次行动充满了传奇色彩,战后被拍成多部电影,其中最著名的就是《特里马克的英雄》。
1945年春天,在历经千难万阻之后,德国的核研究小组终于在德国西南部的一个山洞里建起了一座大型反应堆。但此时的德国已经是穷途末路,东西两线都被盟军按着锤,而这座反应堆和海森堡本人都被盟军给俘虏了。
在这场竞赛中,德国本来开局就是双王四个2,德国本土就有萨克森铀矿,还占了捷克斯洛伐克的沥青铀矿,又抢了比利时1200多吨精选铀矿石,它还有发达的化工业、先进的机械工业、雄厚的财力;最重要的是,它拥有大批高素质的科研人才,还有起步较早的原子物理学研究,这些条件都远超其他国家,使德国具有了问鼎核物理这一尖端学科的实力。
但是德国却没有首先搞出原子弹,其原因是复杂的。
首先就是纳粹对犹太人的迫害,让一大批顶尖科学家流亡到美国,包括爱因斯坦、玻尔、费米、西拉德等物理学界的泰斗人物,仅1933年就有20位诺贝尔奖获得者辞职,其中就有11位物理学家。
其次,纳粹对核研究的组织非常混乱,计划经常变来变去,高层也没有意识到核研究的重大意义,核研究没有优先权,经费、人力等资源投入不足,这些都制约了研究的进行。
就这样,德国的核研究从先进变成了落后,始终没能搞出原子弹,不过,这也许是人类的幸运吧……
02 日 本:缺 铀 的 “ 仁 方 案 ”早在太平洋战争爆发前,日本军界最早对原子弹感兴趣的是安田武雄,他曾经担任陆军航空技术研究所所长,后来担任空军参谋长。安田武雄十分关注国外军事科技的进展情况,自然也注意到了核裂变的发现。
1941年5月,安田武雄指令日本物理化学研究所讨论研究铀弹的可能性,由物理学家仁科芳雄教授负责。
仁科芳雄先是在东京实验室制造了一台小型回旋加速器,后来又造了台大型的加速器,这个实验室很快吸引了100名日本青年科研人员投入这个研究中,头两年,他们主要致力于理论的研究。
在陆军开展核研究的同时,日本海军也开始了核研究工作,不过海军部的研究目标是通过核能来为大型船只提供稳定又巨大的动力。
1943年3月,日本的核物理专家们连开了10次讨论会,他们估计制造一颗原子弹需要几百吨铀矿石,而从这些铀矿中分离出铀235大约要消耗日本全年发电量的10%和铜产量的50%,因此他们得出一个结论:造出一颗原子弹是可行的,但是需要10年的时间。
两个月之后,仁科芳雄向空军司令部递交了一份报告,认为制造原子弹在技术上是可行的,随后,安田武雄把报告呈交给首相的东条英机。空军司令部以仁科的报告为基础批准了一个计划,代号“仁方案”。
东条英机看了仁科的报告后,意识到了原子弹巨大的战争潜力,马上指示空军司令部总务课长华岛,凡是“仁方案”所需的资金、材料、人力,都要优先发放。仁科芳雄对华岛说:人,我们倒是有,主要是没有铀,希望军方能帮我们搞到铀。
于是华岛派人跑遍了日本列岛和朝鲜半岛的矿产地,带回来各种矿石标本,但都不含铀,“仁方案”又迫切需要氧化铀来实验,日本实在没辙了,就跑去求德国匀点铀矿石给他……德国还算够意思,年底就派了一艘潜艇拉了一吨铀矿去日本,结果在马六甲海峡被美军击沉了。
随后德国深陷苏德战场,已经自顾不暇,也就实在顾不上日本的请求了。
由于条件的制约,“仁方案”的进展很慢,两年内一共做了6次铀的分离实验,都失败了。到1945年春,盟军在战场上已经取得绝对优势,美国的B-29远程轰炸机开始空袭日本城市,此时,“仁方案”组抓紧时间研究,分离铀235的试验终于开始出现成功的迹象,许多成员都非常兴奋,但是仁科芳雄却并不乐观,他很清楚,要获得造一颗原子弹所需的铀,需要足够多的铀矿石和各种技术设备,这些东西随着日本战局的恶化已经难以实现了。
4月13日,美军160架B-29轰炸机空袭东京,航空研究所49号楼被炸毁,里面有“仁方案”实验室和关键设备“铀同位素分离器”,至此,“仁方案”组已经无法继续研究。
后来,日本又在京都大学的实验室里继续开展核研究,7月22日,日本海军代表和物理学家举行会议,这些科学家跟海军将领说:“理论上来说制造原子弹是可能的,但是根据各方面的情况,要想在这场战争中使用原子弹,哪个国家也办不到。”
然而讽刺的是,在这场会议的6天前,美国原子弹试爆已经成功了,只是消息被严密封锁,日本当局不知道罢了。
两周以后,广岛遭到美国原子弹的轰炸,仁科芳雄等专家被军部派到广岛现场视察,返回后,军部大本营对这些科学家说:“我们将在长野的山下用花岗石为天皇陛下建设一个地下堡垒,一旦美军登陆,日本军队和民兵将不惜任何代价坚持6个月。如果你们能在这个期间造出原子弹,我们就可以把美军赶进大海,保全天皇和我们大和民族。”
仁科芳雄回答说:“不要说6个月了,就是6年也不行。我们没有铀,也没有电,我们什么也干不成。”
日本的“仁方案”彻底*。
03 英 国:“ 管 合 金 ” 计 划1940年2月,流亡到英国的物理学家弗里希和派尔斯两人合写了一份报告,在理论和技术上讨论了原子弹的问题。报告认为,用高纯度的铀235可以制造极为有效的超级炸弹,报告还提到了这种超级炸弹的放射性污染的问题,认为对于生物来说,即使在爆炸发生后的很长时间,还会有毁灭性的灾难。
这份报告引起了英国政府和科学界的关注,大家都怀着极大的兴趣关注着这件可以被实现的超级武器。4月份,英国政府成立了负责核研究的委员会,把英国的核物理专家都吸收进来,委员会隶属于空军,代号“贸德”,贸德其实是委员会成员玻尔家的保姆的名字。
到了年底,他们通过实验和计算得出结论,核反应需要在氧化铀与重水组成的反应堆里进行,还计算出了反应堆需要的重水数量。
专家组在实验中发现,用金属铀比氧化铀效果好,但是当时英国没有生产金属铀的技术,于是他们就请美国的有关高校为英国提供技术,同时在伯明翰大学的实验室中开始小规模生产。贸德委员会还认为核研究应该与工业界合作,于是又将氟化铀的研究与生产任务交给了英国帝国化学工业公司,该公司不久后就制定了商业生产计划。
1941年7月,贸德委员会起草了两份报告,分别是《铀作为一种爆炸物的用途》和《铀作为一种动力的用途》。在前一份报告里,他们的结论是:有可能造出一种铀弹,威力相当于1800吨TNT炸药(严重低估,袭击日本的两颗原子弹“小男孩”和“胖子”分别是1.4万吨和2.2万吨当量),报告还指出了放射性物质会长时间对人类生命产生危害。第二份报告则是首先分析了核反应堆作为动力装置的重要性,然后认为这个计划需要很长的时间,从战争角度来说不值得考虑。
8月,首相丘吉尔得到了贸德委员会的报告,表示全力支持这项研究,并把核研究组织从空军中独立出来,将贸德委员会改组为“管合金董事会”。
当时英国处于战时状态,核研究在财力、人力和安全保障上都有很大的限制。最后“管合金”决定把核反应堆和一些设备工厂建在加拿大,因为加拿大和英国联系比较多,在很多方面还受英国控制,有些必要的零件,还可以在美国加工。
美国当时也集中了一批物理学家和化学家在进行核研究。美国与英国在之前就有协议,互相交换与军事应用有关的情报,这时,两国都认为要加快核研究的进度,制定一个联合开发计划。
10月,美国总统罗斯福给英国首相丘吉尔写了封信,提到说:你们的贸德委员会应该和我们的核研究小组加强合作,或者采取联合行动啊~
第二年两人见面的时候,丘吉尔说:德国佬正在全力生产重水,要是他们赶在我们前面造出原子弹,那就完犊子了,我们可不能冒这个险~
两国*都强调在核研究上要紧密合作,于是两国开始互通有无,交换信息,研究进度立刻取得了相当大的进展,但两国的项目还是各自保持独立。
到1942年底,美国就在建设规模以及很多技术问题上都超过了英国,他们认为美国的核研究已经完成了90%,不再需要英国的帮助了。
于是美国方面质疑说,你们英国人把一些研究工作交给商业公司去整,这是有啥商业意图吧?是打算在战后建造核工业来赚钱吗?而且你们英国还跟苏联之间有交换武器情报的协议……所以,我们不跟你们玩了!
在此背景下,美国开始对两国相关的人员交往进行限制。
美国人这一出,直接把英国给整懵了。但也拖慢了自身的研究进度,比如重水生产、原子弹设计、同位素分离器等领域,英国还是拥有一定的技术优势。英国对天发誓说,天地良心啊~我们真的没有商业意图!
经过协调交涉,英国接受了美国一些条件后,在1943年8月丘吉尔与罗斯福签订了“魁北克协定”,根据协定,将英国的“管合金计划”与美国的“曼哈顿计划”合并,并成立了一个联合决策委员会负责项目管理,协议还规定英美两国互相不使用核武器,也不能向第三国提供核研究的相关信息。
英美两国科学家的合作,为美国原子弹的研制成功做出了相当大的贡献,同时也为英国的原子弹发展,奠定了成功的基础(英国1952年试爆原子弹成功)。
而美国的“曼哈顿计划”试爆的人类第一颗原子弹“瘦子”,将带给当时的人们怎样的震撼呢??下一篇继续聊。
未完待续……
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