Projekt Manhattan

Projekt Manhattan^[1][2] (ang. Manhattan Project^[3][1]) lub Program Manhattan^[4], noszący oficjalną nazwę Manhattan Engineering District (MED)^[5][6] – amerykański rządowy, tajny program badawczy, którego celem było uzyskanie energii jądrowej i wykorzystanie jej do produkcji nowego typu broni^[1]. Program został zapoczątkowany w 1942 roku na polecenie prezydenta Franklina Delano Roosevelta, wykorzystano w nim jednak rezultaty przedwojennych amerykańskich prac zmierzających do wykorzystania energii jądrowej dla napędu okrętów, w tym metodę separacji izotopu uranu ²³⁵U. Badania prowadzono w 3 ośrodkach: na Uniwersytecie Columbia w Nowym Jorku, Uniwersytecie Chicagowskim i Uniwersytecie Kalifornijskim w Oakland. Konstrukcję bomby opracowano w Los Alamos National Laboratory pod kierunkiem Roberta Oppenheimera. Program miał też swoją część zmierzającą do opracowania sposobów niedestrukcyjnego użycia energii atomowej, dzięki czemu opracowano konstrukcje i wyprodukowano pierwsze reaktory jądrowe.

Test Trinity – pierwszy wybuch jądrowy wywołany przez człowieka.

Geneza programu

Naczynie ciśnieniowe zawierające halogenki uranu przygotowywane do obróbki w celu otrzymania czystego uranu.

W 1938 roku Otto Hahn i Fritz Strassmann odkryli możliwość uwolnienia gigantycznej ilości energii przez rozszczepienie jądra atomu. Wywołało to ekscytację naukowców na całym świecie. Jednym z nich był dr George Pegram(inne języki) z Uniwersytetu Columbia – jeden z wiodących fizyków w Stanach Zjednoczonych^[7]. W 1939 roku Pegram zwrócił się do kadm. Harolda G. Bowena, szefa Biura Inżynieryjnego Pary marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych, kontrolującego laboratorium badawcze Naval Research Laboratory (NRL), z prośbą o spotkanie z naukowcami marynarki w celu przedyskutowania możliwości praktycznego wykorzystania tego procesu. Skutkiem tego spotkania było powstanie planów napędu nuklearnego dla okrętów United States Navy^[7]. Jednym z uczestników tego spotkania był dr Ross Gunn, innowator i szef działu mechaniki laboratorium elektrycznego. Gunn wystąpił do adm. Bowena o przyznanie funduszu w wysokości 1500 dolarów na rozpoczęcie prac nad rozszczepianiem jąder atomowych. Środki te zostały przyznane i stanowiły pierwsze 1,5 tysiąca dolarów wydane przez Stany Zjednoczone na program nuklearny^[7]. Po przeprowadzeniu wstępnych badań Gunn sporządził pierwszy raport dla marynarki wojennej na temat napędu nuklearnego okrętów podwodnych. Raport ten wyprzedził o cztery miesiące skierowany do prezydenta Stanów Zjednoczonych Franklina Delano Roosevelta słynny list Alberta Einsteina oraz Leó Szilárda, wzywający do rozpoczęcia przez ten kraj programu konstrukcji broni jądrowej^[7]. 1 czerwca 1939 roku, w swoim memorandum skierowanym do Dyrektora Naval Research Laboratory, Gunn stwierdził, iż okrętowa siłownia atomowa nie będzie wymagała tlenu, znacznie też zwiększy zasięg i możliwości bojowe okrętów podwodnych. Zapowiedział również, że zespół programu napędu nuklearnego będzie musiał zmierzyć się z wieloma problemami i niewiadomymi, przede wszystkim odkryć sposób wydzielenia z naturalnego uranu jego lżejszego izotopu ²³⁵U, którego jądra w wyniku bombardowania neutronami ulegają rozszczepieniu^[7]. Po sporządzeniu tego raportu, Gunn skupił się głównie na rozwiązaniu tego problemu.

Naval Research Laboratory zaprosiło do udziału w programie wiele cywilnych ośrodków akademickich i badawczych z zadaniem opracowania praktycznej metody separacji nieuchwytnego izotopu ²³⁵U. Od stycznia 1941 roku zaczął nad tym problemem pracować także Philip Abelson z Carnegie Institution for Science. W lipcu tego samego roku Abelson został pracownikiem Naval Research Laboratory, gdzie wraz z Gunnem opracował relatywnie prostą i skuteczną metodę separacji izotopu ²³⁵U^[7].

Podczas gdy US Navy i inne amerykańskie instytucje stawiały pierwsze kroki ku erze atomowej, amerykańskie społeczeństwo poznawało pierwsze szczegóły potencjału energii atomowej. W 1940 roku pisarz naukowy William Laurence opublikował w „Saturday Evening Post(inne języki)” artykuł na temat „odkrycia nowego źródła energii, miliony razy większego niż wszystko znane na Ziemi”. Po dokonaniu opisu dotychczasowych badań w tym zakresie Laurence napisał: „jest mało prawdopodobne, aby tego rodzaju energia dała się wykorzystać w eksplozji”'. W nieco naiwnej propozycji napisał też:

„pięciofuntowa [2,26 kg] 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”^[7].

Budowa bomby atomowej

Robert Oppenheimer, kierownik projektu.

Wraz z rozwojem wydarzeń wojennych w Europie Stany Zjednoczone zaczęły obawiać się rozwijanego przez Niemcy programu atomowego, w związku z czym – wraz z Wielką Brytanią – podjęły wspólny program budowy bomby atomowej. Program ten spowodował praktycznie zatrzymanie prac marynarki nad napędem jądrowym, jednakże wyniki przeprowadzonych na małą skalę prac Gunna i Abelsona w Filadelfii zostały natychmiast przejęte przez projekt Manhattan i zaadaptowane do wykorzystania na skalę masową w Oak Ridge w stanie Tennessee^[a][7]. Rozpoczęcie Projektu Manhattan było możliwe dzięki dostarczeniu w 1940 r. z Kongo do USA 1250 ton bogatej rudy uranu. Dostawę zrealizowało belgijskie przedsiębiorstwo „Union Miniere du Haut Katanga”. W 1943 roku główny ośrodek badań przeniesiono do tajnego laboratorium w Los Alamos^[8], w roku 1945 zakończono produkcję pierwszej bomby atomowej, zaś 16 lipca przeprowadzono jej eksplozję na poligonie wojskowym w stanie Nowy Meksyk. Był to prawdopodobnie pierwszy w dziejach ludzkości wybuch bomby jądrowej^[b][9][10]. Eksperyment, którego podstawą była detonacja ładunku, otrzymał kryptonim Trinity, bombę zaś nazwano Gadget^[8]. Według szacunków siła wybuchu ładunku plutonu wykorzystanego w bombie nie miała przekroczyć 500 ton trotylu (inaczej TNT). W trakcie wybuchu odnotowano siłę odpowiadającą wybuchowi 18 600 ton TNT. Podobne opracowane w programie konstrukcje zostały wykorzystane przeciwko Japonii w ataku na Nagasaki. Trzy dni wcześniejszy atak na Hiroszimę został przeprowadzony przy użyciu bomby innej konstrukcji, opracowanej również podczas tego programu.

Program Manhattan w części niedestrukcyjnej

USS „Nautilus” (SSN-571) – pierwszy na świecie okręt podwodny napędzany energią jądrową powstały w dużej mierze dzięki pracom w ramach MED

Osobny artykuł: USS Nautilus (SSN-571).

W sierpniu 1944 roku, szef projektu Manhattan, generał Leslie Groves powołał pięcioosobowy komitet w celu określenia możliwości niedestrukcyjnego użycia energii atomowej^[7]. Przewodniczącym komitetu został długoletni dziekan California Institute of Technology i szef doradców naukowych generała Grovesa dr Richard S. Tolman.

Innymi członkami komitetu zostało dwóch cywilów oraz dwaj oficerowie marynarki: kadm. Earle W Mills – asystent szefa Bureau of Ships (BuShips), powstałego z połączenia Biura Inżynieryjnego Pary z Biurem Konstrukcji i Napraw, oraz kpt. Thorwald A. Solberg – także z BuShips. W sierpniu tego samego roku, członkowie komitetu spotkali się w Naval Research Laboratory z Gunnem i Abelsonem, którzy przekonywali, że program napędu jądrowego powinien uzyskać najwyższy priorytet w sporządzanym przez komitet raporcie. W grudniu 1944 roku, siedem miesięcy przed pierwszą próbą atomową, komisja sporządziła swój formalny raport, w którym zaznaczyła:

„rząd powinien rozpocząć i wspierać pilny projekt oraz studia badawczo-rozwojowe zmierzające do zapewnienia energii ze źródeł nuklearnych dla okrętów marynarki”^[7].

Rok później, po zakończeniu wojny, Senat Stanów Zjednoczonych powołał Specjalną Komisję Energii Atomowej, przed którą zeznania składał m.in. Ross Gunn. W swoim oświadczeniu Gunn stwierdził m.in. „najważniejszym zadaniem energii atomowej jest obracać koła Ziemi i napędzać okręty”^[7]. Już pod koniec tego samego roku sprawą napędu nuklearnego zajmowało się wielu amerykańskich uczonych i inżynierów, którzy rozważali możliwość budowy okrętów podwodnych napędzanych energią jądrową. Prace te doprowadziły do powstania pierwszej praktycznie działającej jądrowej siłowni okrętu USS „Nautilus”.

Osoby biorące udział w projekcie

Z tym tematem związana jest kategoria: Uczestnicy projektu Manhattan.

W projekcie brali udział m.in. (większość wymienionych to nobliści):

• 
  Luis Walter Alvarez (noblista 1968)
• 
  Hans Bethe (noblista 1967)
• 
  Enrico Fermi (noblista 1938)
• 
  Emilio Segrè (noblista 1959)
• 
  Richard Feynman (noblista 1965)
• 
  Józef Rotblat (noblista 1995)
• 
  Owen Chamberlain (noblista 1959)
• 
  Stanisław Ulam
• 
  Edward Teller
• 
  John von Neumann
• 
  J. Robert Oppenheimer
• 
  Oppenheimer, Enrico Fermi i Ernest Lawrence
• 
  Klaus Fuchs

oraz:

• Niels Bohr – noblista 1922
• Max Born – noblista 1954
• Felix Bloch – noblista 1952
• James Chadwick – noblista 1935
• James Franck – noblista 1925
• James Rainwater – noblista 1975
• Otto Stern – noblista 1943
• Glenn Theodore Seaborg – noblista 1951
• Eugene Wigner – noblista 1963
• Ernest Lawrence – noblista 1939
• Willard Libby – noblista 1960
• Maria Göppert-Mayer – noblistka 1963
• Edwin Mattison McMillan – noblista 1951
• Philip Abelson
• Gordon Gould
• Richard Hamming
• Miklós Kürti
• Paul Nemenyi
• Stanisław Mrozowski
• Louis Slotin
• Leó Szilárd
• Chien-Shiung Wu
• Victor Weisskopf
• George Kistiakowsky

Zobacz też

• atak atomowy na Hiroszimę i Nagasaki
• MAUD
• USS Nautilus (SSN-571)
• Tube Alloys
• The Martians
• Ethel i Julius Rosenbergowie
• Dziesięć najpiękniejszych eksperymentów z fizyki
• Shinkolobwe

Uwagi

1. Dwa dni po kapitulacji Japonii w 1945 roku, Gunn i Abelson za odkrycie procesu separacji uranu zostali odznaczeni Distinguished Civilian Service Award.
2. W niektórych publikacjach pojawiają się informacje o rzekomych hitlerowskich próbnych wybuchach jądrowych dokonywanych w marcu 1945 w Turyngii. Są to jednak obecnie poglądy traktowane przez większość historyków jako sensacyjne hipotezy.