Читать книгу Zimowa forteca - Neal Bascomb - Страница 9

1

Woda

14 lutego 1940 roku Jacques Allier, szykownie ubrany bankier w średnim wieku, wszedł w pośpiechu do hotelu Majestic przy rue la Pérouse w Paryżu¹. Usytuowany w pobliżu Łuku Triumfalnego reprezentacyjny hotel gościł już zarówno dyplomatów biorących udział w konferencji pokojowej w Wersalu w 1919 roku, jak i tłumy artystów, którzy w kolejnych latach rozsławili na całym świecie Miasto Świateł. Teraz jednak, gdy cała Francja szykowała się do niemieckiej inwazji, którą najprawdopodobniej miało poprzedzić natarcie na Belgię, a większość mieszkańców Paryża została ewakuowana, rozmowy w hotelu znów krążyły wokół tematu wojny. Allier przeszedł przez hol. Nie przybył tutaj jako pracownik banku, ale agent Deuxième Bureau, francuskiego wywiadu wojskowego. Czekali już na niego minister uzbrojenia Raoul Dautry oraz fizyk Frédérick Joliot-Curie, a ich rozmowa dotyczyła rozpoczęcia całkiem nowego rodzaju wojny.

Joliot-Curie, który wraz z żoną Irène zdobył Nagrodę Nobla za odkrycie, iż sztucznymi metodami można nadać stabilnym pierwiastkom radioaktywne właściwości, wyjaśnił Allierowi, że znajduje się obecnie w trakcie prac nad skonstruowaniem urządzenia do wykorzystania energii uwięzionej w atomach. Najprawdopodobniej będzie jej można użyć do napędzania łodzi podwodnych, lecz kryje się w niej również potencjał do stworzenia niemającego sobie równych materiału wybuchowego. Dlatego Joliot-Curie potrzebował pomocy Alliera. Podobne argumenty przedstawił przed paroma miesiącami Dautry’emu, wzmacniając dodatkowo ich siłę sugestią, że jeśli energia zawarta w zwykłym stole kuchennym zostanie uwolniona, może zamienić cały świat w wielką kulę ognia. Allier obiecał zrobić wszystko, co w jego mocy, żeby pomóc naukowcowi.

Joliot-Curie wyjaśnił, że potrzebuje do swoich eksperymentów specjalnego składnika zwanego ciężką wodą, a na świecie jest tylko jedna firma, która ją produkuje: Norsk Hydro w Norwegii. Jako urzędnik Banque de Paris et des Pays-Bas, posiadającego większość udziałów w norweskim koncernie, Allier idealnie nadawał się do tego, aby jak najszybciej i jak najdyskretniej zdobyć wszystkie zapasy ciężkiej wody, jakie Norsk Hydro zgromadziło w swoich zakładach Vemork. Misję zatwierdził już sam premier Francji Édouard Daladier.

Pojawił się tylko jeden problem, jak zaznaczył Allier. Zaledwie miesiąc wcześniej w jego paryskim biurze odwiedził go Bjarne Eriksen, główny prawnik Norsk Hydro. Według Eriksena Niemcy również interesowali się produkcją w Vemork. Złożyli duże zamówienia i zapowiedzieli, że w niedalekiej przyszłości mogą potrzebować nawet dwóch ton ciężkiej wody. Szefostwo Norsk Hydro, zdumione tak dużym zapotrzebowaniem – i spotkawszy się z odmową udzielenia informacji na temat sposobu wykorzystania zakupionej substancji – dostarczyło na razie nieco ponad 25 kilogramów ze złożonych przez Niemców zamówień².

Ta wiadomość poważnie zaniepokoiła Dautry’ego i Joliota-Curie. Naziści wpadli zapewne w swoich badaniach na ten sam trop. Allier musiał czym prędzej wyruszyć w podróż, aby zabezpieczyć zapasy ciężkiej wody, zanim przejmą je Niemcy. Gdyby napotkał problemy przy wywiezieniu substancji z Norwegii, miał dopilnować, by woda uległa zanieczyszczeniu i tym samym stała się nieprzydatna do eksperymentów.

Dwa tygodnie później Allier przemaszerował przez rozległą halę paryskiego Gare du Nord i wsiadł do pociągu do Amsterdamu. Podróżował pod panieńskim nazwiskiem matki – Freiss. W teczce wiózł ukryte dwa dokumenty: list kredytowy opiewający na półtora miliona koron norweskich oraz pismo upoważniające go do zwerbowania francuskich agentów potrzebnych do przeszmuglowania zapasów ciężkiej wody poza granice Norwegii. Mimo braku sztucznej brody Allier czuł się jak bohater uwielbianych przez siebie powieści szpiegowskich³.

Z Amsterdamu udał się samolotem do Malmö w Szwecji, a stamtąd pociągiem do Sztokholmu, gdzie spotkał się z trzema agentami francuskiego wywiadu i polecił im, żeby czekali na niego za kilka dni w Oslo. Do norweskiej stolicy przybył 4 marca wcześnie rano i wysiadł z pociągu na Dworcu Wschodnim. W siedzibie francuskiego poselstwa dowiedział się, że jego przykrywka jest już spalona. Udało się odszyfrować przechwyconą wiadomość z Abwehry, niemieckiej agencji wywiadu wojskowego: „Za wszelką cenę należy powstrzymać podejrzanego Francuza podróżującego pod nazwiskiem Freiss”⁴.

Allier się nie zniechęcał. Opuścił budynek poselstwa i z publicznej budki telefonicznej zadzwonił do Norsk Hydro. Niecałą godzinę później wszedł do głównej siedziby firmy mieszczącej się pod adresem Solligata 7, niedaleko rezydencji króla Haakona VII. Następnie podczas spotkania z doktorem Axelem Aubertem złożył ofertę kupna całego zapasu ciężkiej wody. Nie wiedząc jednak, czy może zaufać Aubertowi, Allier nie zdradził, co Francuzi zamierzają z nią zrobić. Surowy długoletni dyrektor generalny Norsk Hydro, który wyglądał tak, jakby na śniadanie przeżuwał kamienie, postawił sprawę jasno: jego sympatia jest po stronie Francji, odmówił więc sprzedaży Niemcom większych ilości ciężkiej wody, Allierowi natomiast może dostarczyć wszystko, czego mu tylko potrzeba.

Nazajutrz Allier udał się samochodem do oddalonej o 160 kilometrów od norweskiej stolicy fabryki Vemork. Aubert pojechał za nim. Ich przyjazd był niezapowiedziany.

Przez tysiące lat ogromne masy wody przepływały przez dziki i wysoko położony płaskowyż Hardanger (Hardangervidda) w znajdującym się na zachód od Oslo okręgu Telemark⁵. Większa część tej wody wpadała do naturalnego zbiornika, jaki stanowi jezioro Møsvatn. Następnie wypływająca z niego rzeka Måna niosła wodę przez blisko 30 kilometrów głęboką doliną Vestfjord aż do jeziora Tinnsjå.

Bieg rzeki uległ zmianie w 1906 roku, gdy Norsk Hydro, prężnie rozwijający się gigant przemysłowy, zbudowało u ujścia jeziora zaporę⁶. Wodę przekierowano do wydrążonych w skałach tuneli, które biegły przez pięć kilometrów pod ziemią do elektrowni Vemork. Tam spadała ona pionowo z wysokości 280 metrów jedenastoma stalowymi rurami do turbogeneratorów, które wytwarzały prąd o mocy 145 tysięcy kilowatów. Była to największa hydroelektrownia na świecie.

Niewielka część tej wody, mniej więcej 16 ton na godzinę, była kierowana do położonej dziesięć metrów dalej, na skraju urwiska, wytwórni wodoru, również największej na świecie. Tam woda przepływała przez dziesiątki tysięcy stalowych ogniw elektrolitycznych (elektrolizerów), które pochłaniały niemal całą energię wyprodukowaną w elektrowni. Przepływający przez ogniwa prąd elektryczny rozbijał cząsteczki wody na dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Oddzielone od siebie gazy były następnie pompowane do zakładów chemicznych w Rjukan na dnie doliny. Rjukan liczyło 7000 mieszkańców, w większości zatrudnionych w Norsk Hydro. Uzyskany w ten sposób wodór wykorzystywano głównie do produkcji nawozów, na które był w tamtym czasie olbrzymi popyt.

Niewielka część tej wody, która spływała z płaskowyżu Hardanger do jeziora Møsvatn i dalej tunelami, rurami i ogniwami elektrolitycznymi do Vemork, była kierowana przez kaskadową instalację specjalistycznych wanien elektrolitycznych, kończącą się w piwnicach fabryki. Woda była tam poddawana dalszej redukcji, aż w końcu zaczynała wolno i miarowo skapywać, tak jak z cieknącego kranu. Ten finalny produkt był cenną i wyjątkową substancją określaną mianem ciężkiej wody.

Jej odkrycia dokonał w 1931 roku amerykański chemik Harold Urey, który trzy lata później został za to uhonorowany Nagrodą Nobla⁷. Urey udowodnił, że podczas gdy większość atomów wodoru składa się z pojedynczego elektronu krążącego wokół pojedynczego protonu w jądrze, istnieje odmiana – czyli izotop – wodoru, która zawiera w jądrze również neutron. Nazwał ten izotop deuterem bądź ciężkim wodorem, ponieważ jego masa atomowa (suma protonów i neutronów atomu) wynosiła nie 1, lecz 2. Deuter niezwykle rzadko występuje w przyrodzie (stanowi około 0,015 procent całego wodoru), a jedna cząsteczka ciężkiej wody D₂O przypada na 41 milionów cząsteczek zwykłej H₂O.

Opierając się na pracy Ureya, kilku uczonych doszło do wniosku, że najlepszą metodą pozyskania ciężkiej wody jest elektroliza. Substancja ta nie rozpada się tak łatwo pod wpływem działania prądu jak zwykła woda, więc w cieczy pozostałej w naczyniu po usunięciu wodoru w postaci gazu powinno być coraz większe stężenie ciężkiej wody. Ale wytworzenie choćby najmniejszej ilości tej substancji wymagało potężnych zasobów. Pewien naukowiec obliczył, że do produkcji zaledwie kilograma ciężkiej wody potrzeba „50 ton zwykłej wody, którą przez rok należy poddawać działaniu [elektryczności], co pochłonie 320 tysięcy kilowatogodzin, a produkt końcowy będzie się odznaczał najwyżej dziesięcioprocentową czystością”⁸. Trzeba więc było zużyć ogromne ilości energii elektrycznej, aby uzyskać niewielką ilość deuteru, w dodatku o bardzo niskiej czystości.

W 1933 roku młody, uznany norweski uczony Leif Tronstad oraz jego kolega ze studiów Jomar Brun, który kierował fabryką wodoru w Vemork, przedstawili Norsk Hydro propozycję zbudowania zakładu do produkcji ciężkiej wody⁹. Nie byli do końca pewni, do czego ta substancja może zostać ostatecznie wykorzystana, ale jak Tronstad powtarzał często swoim studentom: „Najpierw technologia, potem przemysł i zastosowanie!”¹⁰. Wiedzieli natomiast, że Vemork wraz z niewyczerpanymi zasobami taniej energii oraz wody stanowi idealny obiekt do takiej produkcji.

Obaj uczeni połączyli wynikające z położenia atuty fabryki z pomysłowym, nowym projektem instalacji. W początkowym okresie działalności stworzona przez Tronstada i Bruna technologia miała sześć etapów¹¹. Wyobraźmy sobie stos puszek ułożonych w kształcie piramidy. A teraz wyobraźmy sobie, że ta piramida jest odwrócona do góry nogami i opiera się na pojedynczej puszce. W projekcie Tronstada i Bruna do górnego rzędu puszek – a mówiąc ściśle, do 1824 ogniw elektrolitycznych – wpływała woda (zmieszana z ługiem potasowym jako przewodnikiem), którą następnie poddawano działaniu prądu. Część wody ulegała rozkładowi na tlen i wodór, które w postaci pęcherzyków gazu były uwalniane z naczyń, zaś pozostała woda, o znacznie wyższym stężeniu ciężkiej wody, spływała do kolejnego rzędu w piramidzie (składającego się z 570 ogniw). Proces ten powtarzał się w trzecim (228 ogniw), czwartym (20 ogniw) i piątym (3 ogniwa) rzędzie piramidy. Jednak pod koniec piątego etapu, mimo ogromnych nakładów czasu i energii, w ogniwach wciąż znajdowało się zaledwie 10 procent bogatej w deuter wody.

W końcu ciecz spływała do najniższej „puszki” w piramidzie. Szósty i ostatni etap był nazywany fazą wysokiego stężania. W ogromnych, jasno oświetlonych podziemiach fabryki wodoru znajdowało się tak naprawdę siedem ustawionych w rzędzie stalowych ogniw elektrolitycznych. W tych specjalnych naczyniach był zastosowany podobny kaskadowy model koncentracji ciężkiej wody. Mogły też one jednak przetworzyć gazową formę deuteru, który zasadniczo marnował się podczas wcześniejszych etapów, i wykorzystać go ponownie w procesie produkcji. W rezultacie stężenie ciężkiej wody szybko wzrastało między kolejnymi ogniwami. W siódmym, ostatnim ogniwie fazy wysokiego stężania wolno, miarowo kapiąca ciecz zawierała 99,5 procent ciężkiej wody.

Kiedy fabryka Vemork ruszyła pełną parą z produkcją z wykorzystaniem tej metody, naukowcy na całym świecie ogłosili, że nastąpił przełom, choć zastosowanie ciężkiej wody w dalszym ciągu pozostawało wątpliwe. Jako że zamarzała ona już w temperaturze 4 stopni Celsjusza, niektórzy żartowali, że można ją wykorzystać jedynie do tworzenia bardziej trwałych lodowisk. Tronstad, który sprawował funkcję doradcy Norsk Hydro, a kierowanie zakładem zostawił Brunowi, głęboko wierzył w potencjał ciężkiej wody. Z wielką pasją opowiadał o jej wykorzystaniu w rozwijającej się dziedzinie fizyki atomowej oraz w badaniach chemicznych i biomedycznych. Naukowcy zauważyli na przykład, że u myszy, którym podano niewielkie ilości ciężkiej wody, nastąpiło spowolnienie procesów życiowych. Nasiona znacznie wolniej kiełkowały w jej rozcieńczonym roztworze, natomiast w ciężkiej wodzie w stanie czystym nie kiełkowały w ogóle. Niektórzy byli przekonani, że ciężka woda może pomóc odkryć lek na raka¹².

W styczniu 1935 roku Vemork wyeksportował pierwsze partie ciężkiej wody w pojemnikach mieszczących od 10 do 100 gramów, ale interes nie szedł najlepiej¹³. Laboratoria z Francji, Norwegii, Niemiec, Stanów Zjednoczonych, Skandynawii i Japonii złożyły zamówienia na ilości nie większe niż 100 gramów. W 1936 roku Vemork wyprodukował jedynie 40 kilogramów ciężkiej wody na eksport. Dwa lata później produkcja wzrosła do 80 kilogramów, ale wciąż była to niewielka ilość warta zaledwie około 40 tysięcy dolarów. Firma zamieszczała ogłoszenia w czasopismach branżowych, lecz z mizernym skutkiem: nie było po prostu dostatecznie dużego zapotrzebowania.

Audyt przeprowadzony w czerwcu 1939 roku przez Norsk Hydro wykazał, że ta drobna, uboczna działalność jest niewypałem¹⁴. Nikt nie chciał kupować ciężkiej wody, a przynajmniej nie w takich ilościach, by warto było w nią inwestować, w związku z czym firma zaprzestała jej produkcji.

Ale zaledwie kilka miesięcy po tym, jak Brun zgasił światła w podziemiach fabryki, a na siedmiu naczyniach w pomieszczeniu, gdzie przebiegała faza wysokiego stężania, zaczął osiadać kurz, sytuacja na świecie – podobnie jak w dziedzinie fizyki atomowej – uległa błyskawicznej zmianie.

Od wielu dekad uczeni próbowali zgłębić tajemnicę „atomów i próżni”¹⁵, jak starożytni Grecy opisywali naturę wszechświata. W ciemnych laboratoriach prowadzili eksperymenty z bombardowaniem rozmaitych pierwiastków subatomowymi cząstkami. Teoretycy dokonywali błyskotliwych obliczeń. Pierre i Maria Curie, Max Planck, Albert Einstein, Enrico Fermi, Niels Bohr i inni naukowcy odkryli pełen energii i nowych możliwości świat atomu.

Angielski fizyk Ernest Rutherford zaobserwował, że ciężkie, niestabilne pierwiastki, takie jak uran, rozpadają się w sposób naturalny na lżejsze pierwiastki, na przykład argon. Kiedy obliczył, jaka olbrzymia ilość energii wydziela się podczas tego procesu, zrozumiał, o co toczy się gra. „Gdyby udało się znaleźć odpowiedni detonator – powiedział do pracownika swojego laboratorium – można by sobie wyobrazić zainicjowanie fali rozpadów atomowych w materii, a wtedy nasz stary świat rzeczywiście ulotniłby się z dymem. (...) Jakiś głupiec w laboratorium mógłby nieświadomie wysadzić w powietrze cały wszechświat”¹⁶.

W 1932 roku inny angielski uczony, James Chadwick, znalazł odpowiedni detonator: neutron¹⁷. Neutron ma masę, ale w przeciwieństwie do protonów i elektronów, które obdarzone są odpowiednio dodatnim i ujemnym ładunkiem, nie ma żadnego ładunku, który zakłócałby jego ruchy. Tym samym stanowi on cząstkę, która idealnie nadaje się do tego, by wysłać ją do jądra atomu. Czasami neutron jest przez nie wchłaniany, czasami zaś wyrzuca na zewnątrz proton, dokonując przemiany całego pierwiastka chemicznego. Fizycy odkryli, jak wpływać na podstawową strukturę świata, i dzięki temu mogli badać liczne składające się na nią wątki – a nawet tworzyć nowe.

Używając jako źródła neutronów radonu lub berylu, naukowcy zaczęli bombardować neutronami różnego rodzaju pierwiastki, aby wywołać zmiany w ich naturze. Zespół kierowany przez Włocha Enrica Fermiego odkrył, że proces ten staje się szczególnie efektywny, kiedy neutrony muszą przejść przez jakiś rodzaj moderatora, który spowalnia ich ruch. Najlepszymi tego typu początkowymi moderatorami okazały się parafina i zwykła woda. Obie substancje zawierają mnóstwo wodoru i kiedy atomy wodoru zderzały się z mającymi taką samą masę neutronami, odbierały im część prędkości, tak jak dzieje się w przypadku dwóch zderzających się kul bilardowych. Najbardziej zagadkowe rezultaty przyniosło bombardowanie neutronami atomów uranu, włącznie z zupełnie nieoczekiwanym pojawieniem się znacznie lżejszych pierwiastków.

W grudniu 1938 roku dwóch niemieckich chemików, Otto Hahn i jego młody asystent Fritz Strassmann, udowodniło, że neutron zderzający się z atomem uranu jest w stanie zrobić znacznie więcej, niż odłupać część jądra atomu lub zostać przez nie wchłonięty¹⁸. Okazało się, że neutron potrafi rozbić atom na dwie części – proces ten nazwano rozszczepieniem jądra atomu. Na początku stycznia 1939 roku wiadomość o tym odkryciu obiegła cały świat, wywołując ogromną ekscytację wśród uczonych zajmujących się badaniami atomu, którzy pytali, dlaczego i w jaki sposób doszło do rozpadu atomu uranu oraz jakie były jego skutki.

Wychodząc od spostrzeżeń duńskiego teoretyka Nielsa Bohra, fizycy doszli do wniosku, że jądro atomu uranu zachowuje się jak napełniony wodą balon¹⁹. Jego „powierzchnia” jest naciągnięta przez dużą liczbę znajdujących się w środku protonów i neutronów, a gdy wstrzeli się w nie kolejny neutron, jądro przyjmuje kształt przypominający hantle: dwie kule połączone cienkim przewężeniem. Kiedy napięcie powierzchniowe staje się zbyt duże, dochodzi do pęknięcia i powstają dwie kule – dwa lżejsze atomy – które odskakują od siebie z ogromną siłą równą energii spajającej wcześniej jądro (energii wiązania). Badacze szybko ustalili również, że wynosi ona 200 milionów elektronowoltów, co wystarczy, żeby ziarenko piasku uniosło się w widoczny dla ludzkiego oka sposób. To wprawdzie niewielka siła, ale biorąc pod uwagę, że jeden gram uranu zawiera około 2,5 tryliarda (2,5 × 1021) atomów, same liczby skrywały potencjał uwolnionej w tym procesie energii. Pewien fizyk obliczył, że metr sześcienny rudy uranu może dostarczyć energii potrzebnej do podniesienia kilometra sześciennego wody na wysokość 27 kilometrów²⁰.

Potencjalna moc atomu stała się jeszcze wyraźniejsza, gdy naukowcy odkryli, że rozszczepienie jądra uranu uwalniało dwa lub trzy szybko poruszające się neutrony, które działały jak detonatory. Neutrony z jednego atomu mogły dokonać rozszczepienia dwóch innych atomów. Neutrony z tych dwóch atomów rozszczepiały cztery kolejne. Cztery atomy detonowały osiem. Osiem atomów rozbijało szesnaście. Dzięki stale rosnącej liczbie szybko się poruszających, zderzających się ze sobą i rozszczepiających atomy w tempie wykładniczym neutronów naukowcy mogli wywołać tak zwaną reakcję łańcuchową i tym samym wytworzyć ogromne ilości energii.

Tu nasuwało się oczywiste pytanie: ale w jakim celu? Niektórzy snuli plany wykorzystania tej uwolnionej energii do zasilania fabryk oraz domów. Innych z kolei pociągała – bądź przerażała – możliwość użycia energii atomu jako materiału wybuchowego. W ciągu tygodnia od odkrycia Hahna amerykański fizyk J. Robert Oppenheimer naszkicował na tablicy w swojej pracowni projekt prymitywnej bomby.

Fermi, który wyemigrował do Stanów Zjednoczonych, drżał na myśl o tym, co może przynieść to odkrycie. Wyglądając przez okno swojego gabinetu na Uniwersytecie Columbia, obserwował kręcących się pod budynkiem studentów i zatłoczone, pełne samochodów nowojorskie ulice. W końcu odwrócił się do kolegi, złączył dłonie, jakby trzymał w nich piłkę, i nawiązując do słów Rutherforda, oznajmił z całkowitą powagą: „Mała bomba, o taka, i wszystko to zniknie”²¹. Biorąc pod uwagę agresję, jaką pod koniec lata 1939 roku na arenie międzynarodowej przejawiały Niemcy, taka bomba – gdyby dało się ją zbudować – mogłaby się okazać bardzo przydatna w obliczu nadciągającej wojny. Po obu stronach narastającego konfliktu przygotowano więc plany szybkiego jej uzyskania.

Dokonując aneksji Austrii i zajmując Czechosłowację, Hitler zdołał osiągnąć część swoich celów bez konieczności prowadzenia walki aż do 1 września 1939 roku, kiedy to o 4.45 rano niemiecki 103 Pułk Artylerii wysłał w kierunku Polski swoje pierwsze „żelazne pozdrowienia”²². Na wschód ruszyły czołgi dywizji pancernych, a niebo zaroiło się od bombowców. Rozpoczął się niemiecki Blitzkrieg, zaś Hitler obiecał: „od tej chwili na bomby odpowiemy bombami”.

Wielka Brytania i Francja zareagowały wypowiedzeniem Niemcom wojny, a 3 września Winston Churchill, Pierwszy Lord Admiralicji, oświadczył w Izbie Gmin: „To nie jest kwestia walki o Gdańsk czy o Polskę. Walczymy o to, by ocalić świat przed zarazą nazistowskiej tyranii, a także w obronie wszystkiego, co dla człowieka najświętsze”²³.

Niecałe dwa tygodnie później, 16 września, niemiecki naukowiec Kurt Diebner siedział w swoim gabinecie w głównej siedzibie Urzędu Uzbrojenia Wojsk Lądowych przy Hardenbergstraße 10 w Berlinie i czekał na ośmiu niemieckich fizyków, których wezwał kilka dni wcześniej. „Chodzi o bombę”²⁴ – oznajmił podwładnemu, który sporządzał listę uczestników spotkania.

Trzydziestoczteroletni, lecz mający już zakola Diebner był lojalnym członkiem partii nazistowskiej i cechowało go skromne, pełne rezerwy zachowanie²⁵. Garnitur nieco zbyt mocno opinał jego niską, szczupłą sylwetkę, do tego nosił okrągłe, uczniowskie okulary, które nieustannie zsuwały mu się z nosa. Podczas zebrań wypowiadał się nieco nieskładnie i mało zdecydowanie. Pomimo wyglądu i niepewnego sposobu mówienia był jednak ambitnym i energicznym człowiekiem.

Urodzony w robotniczej rodzinie niedaleko przemysłowego Naumburga, Diebner dostał się na uniwersytet wyłącznie dzięki ciężkiej pracy i wrodzonej inteligencji. Studiował fizykę, najpierw w Innsbrucku, potem w Halle. Innych studentów stać było na obiady na mieście i garnitury w modnym fasonie, ale Diebner prowadził skromne życie. Zafascynowany eksperymentalną stroną fizyki, pracował sumiennie w laboratorium, a jego celem było zdobycie posady wykładowcy uniwersyteckiego – a także wiążących się z nią zarobków i prestiżu. Jeszcze jako student Uniwersytetu w Halle wstąpił do szanowanego klubu szermierczego, co stanowiło ważny krok na drodze awansu społecznego, a podczas pojedynków dorobił się kilku blizn na twarzy.

W 1931 roku Diebner obronił doktorat z fizyki atomowej. W 1934 roku – tym samym, w którym Hitler został Führerem III Rzeszy – młody uczony został zatrudniony w Urzędzie Uzbrojenia niemieckiej armii, gdzie powierzono mu prace nad kumulacyjnymi ładunkami wybuchowymi. Przez kilka lat próbował nakłonić swego szefa, by zamiast tego pozwolił mu stworzyć wydział badań atomowych. W odpowiedzi usłyszał, takie prace to „bzdury”²⁶, które nie mają żadnego praktycznego zastosowania. Jednak gwałtowne przyspieszenie badań w tej dziedzinie w 1939 roku pokazało niezbicie, że fizyka atomowa to wcale nie bzdury, a Diebner w końcu otrzymał pozwolenie na sformowanie zespołu naukowego.

Kiedy najlepsi i najbystrzejsi niemieccy naukowcy przybyli tego wrześniowego dnia na Hardenbergstraße 10, w rękach trzymali walizki, nie wiedzieli bowiem, dokąd mogą zostać wysłani²⁷. Gdy zobaczyli, że na powitanie wyszedł im Diebner, uścisnęli mu z ulgą dłoń, mając przynajmniej pewność, że nie trafią na front. Zebrali się w sali konferencyjnej, gdzie powiedziano im, że według informacji zdobytych przez niemieckich szpiegów Stany Zjednoczone, Francja i Wielka Brytania prowadzą prace nad rozszczepieniem jądra atomu. Uczestnicy spotkania już o tym wiedzieli. Wszyscy wszak czytali, a w niektórych przypadkach współtworzyli liczne poświęcone temu zagadnieniu artykuły, które w ostatnim czasie zalały międzynarodową prasę. Wraz z oficjalnym wypowiedzeniem wojny na tę otwartą scenę naukowych zmagań opadła jednak kurtyna cenzury. Diebner poinformował zebranych, że zostali tu wezwani, aby wspólnie ustalić, czy można w praktyce okiełznać energię atomu i wykorzystać ją do produkcji broni lub elektryczności.

Jeden z obecnych w sali uczonych zajmował się już pierwszym z tych celów. W kwietniu Paul Harteck, chemik fizyczny z Uniwersytetu w Hamburgu, wysłał list do ministra wojny III Rzeszy, wyjaśniając w nim najnowsze odkrycia na polu fizyki jądrowej. Jak napisał, otwierają one jego zdaniem „możliwość stworzenia materiału wybuchowego o milion razy większej sile rażenia niż materiały używane obecnie. (...) Kraj, który jako pierwszy wykorzysta [ten materiał], na zawsze zdobędzie przewagę nad pozostałymi”²⁸. Harteck uważał, że zgromadzona przez Diebnera grupa powinna podjąć się tego zadania.

Natomiast Otto Hahn był zrozpaczony, że jego odkrycie przyczyni się teraz do zbudowania śmiercionośnej broni²⁹. Usiłował ostudzić towarzyszący temu przedsięwzięciu entuzjazm, wskazując na liczne trudności techniczne związane ze skonstruowaniem ładunku wybuchowego oraz zaprojektowaniem urządzenia do wytwarzania energii.

Zauważył, że jak wynika z najnowszych badań, najszybciej rozpadają się atomy rzadkiego izotopu uranu 235 (masa atomowa 235: 92 protony i 143 neutrony). Tymczasem znacznie powszechniejszy uran 238 (92 protony, 146 neutronów) na ogół wchłania neutrony uderzające w jądro i tym samym pozbawia je zdolności do wywoływania reakcji łańcuchowej. Ponadto jeżeli szybko poruszające się neutrony wyzwolone w wyniku rozbicia atomu nie zostaną odpowiednio spowolnione, istnieje nikła szansa na rozszczepienie jądra U-238. W występującym w przyrodzie uranie na każdy tysiąc atomów U-238 przypada zaledwie siedem atomów U-235, nie znano zaś żadnej metody rozdzielenia obu izotopów. Co więcej, trzeba było znaleźć dostatecznie skuteczny moderator dla U-235. Biorąc pod uwagę to wszystko, a także inne ewentualne komplikacje, Hahn uważał więc, że wszelkie próby okiełznania energii atomu w celu wykorzystania jej w trwającej wojnie są skazane na porażkę.

Dyskusja ciągnęła się godzinami, aż wreszcie uczeni doszli do porozumienia: „Jeśli istnieje choćby cień szansy, że uda się tego dokonać, powinniśmy się tym zająć”³⁰.

Dziesięć dni później, 26 września, Diebner zwołał kolejne spotkanie „klubu uranowego”³¹. Tym razem wziął w nim również udział Werner Heisenberg. Był on uważany za czołową postać niemieckiej fizyki teoretycznej, zwłaszcza po tym, jak dojście Hitlera do władzy zmusiło Alberta Einsteina i innych żydowskich fizyków do ucieczki z kraju. Początkowo Diebner opierał się przed włączeniem go do zespołu, ponieważ zależało mu na eksperymentatorach, a nie teoretykach, a także dlatego, iż Heisenberg określał jego badania naukowe mianem „amatorszczyzny”. Ale zwerbowani przez Diebnera naukowcy nakłonili go do zmiany zdania: Heisenberg w wieku zaledwie 31 lat otrzymał Nagrodę Nobla i był po prostu zbyt utalentowany, żeby go pominąć.

Heisenberg okazał się cennym nabytkiem dla klubu. Pod koniec drugiego ze spotkań wszystkim członkom grupy przydzielono zadania. Niektórzy, jak Harteck, mieli szukać metod pozwalających uzyskać dostateczne ilości U-235 z naturalnej rudy uranu. Inni, w tym Heisenberg, mieli się zająć rozstrzygnięciem problemu reakcji łańcuchowej, zarówno w przypadku konstruowania ładunku wybuchowego, jak i wytwarzania energii. Pozostali zaś mieli eksperymentować z najlepszymi moderatorami.

Heisenberg szybko zabrał się do pracy teoretycznej³². Pod koniec października zaczął pisać dwa przełomowe artykuły. Jak twierdził, gdyby udało się oddzielić izotop U-235 i upchnąć odpowiednią jego ilość w kuli, wówczas szybko poruszające się neutrony wywołają natychmiastową reakcję łańcuchową, która doprowadzi do eksplozji „tysiące razy potężniejszej od najsilniejszego dostępnego ładunku wybuchowego”³³. Rozdzielenie izotopów, jak oznajmił Heisenberg, stanowiło „jedyny sposób na zbudowanie ładunku wybuchowego”, przeprowadzenie zaś takiego rozdzielenia nastręczało mnóstwa trudności. Natomiast skonstruowanie „urządzenia” wykorzystującego uran oraz znalezienie moderatora do wytwarzania stałego poziomu energii wydawało się realne. Kiedy bowiem urządzenie osiągnęłoby stan krytyczny, liczba reakcji łańcuchowych by się ustabilizowała, a urządzenie samo podtrzymywałoby swoją pracę. Kwestią kluczową pozostawała ilość U-235: potrzeba było bardzo dużo naturalnego uranu w przetworzonej, oczyszczonej formie – tlenku uranu – aby uzyskać odpowiednią ilość rzadkiego rozszczepialnego izotopu.

Heisenberg odrzucił jednak pomysł wykorzystania zwykłej wody jako moderatora³⁴. Zawarte w niej atomy wodoru wprawdzie dostatecznie spowalniały neutrony, by sprzyjać rozszczepieniu jądra U-235, ale przechwytywały je w zbyt szybkim tempie. Tym samym pozostały tylko dwie znane kandydatury: grafit, czyli krystaliczna postać węgla, oraz ciężka woda. W graficie funkcję moderatora spełniały atomy węgla, natomiast w ciężkiej wodzie – deuter. Obie substancje powinny zredukować do minimum liczbę pasożytniczo wychwytywanych przez jądro neutronów oraz skutecznie je spowolnić.

Kiedy już uda się zdobyć wystarczającą ilość uranu i znaleźć właściwy moderator, konkludował Heisenberg, pozostanie jedynie obliczyć najwydajniejszą wielkość urządzenia (ilość uranu i moderatora), sposób rozmieszczenia (substancje wymieszane ze sobą czy ułożone warstwowo) oraz kształt (cylindryczny czy kulisty). Według jego początkowych ustaleń optymalnym rozwiązaniem wydawała się kula wypełniona co najmniej toną uranu oraz taką samą ilością wybranego moderatora, ułożonych warstwami. Urządzenie miało więc być olbrzymie, ale powinno zadziałać.

Heisenberg wskazał Diebnerowi kierunek, w którym należy podążać, a reputacja laureata Nagrody Nobla pomogła mu przekonać do tego również pozostałych uczonych. Nadal trwały eksperymenty nad wydzieleniem U-235 z rudy uranu, ale większość wysiłków uczonych skupiła się teraz na zbudowaniu „maszyny uranowej”. Gdyby im się to udało, udowodniliby przynajmniej wagę – oraz przydatność – fizyki jądrowej. A za tym przyszłoby również skonstruowanie bomby atomowej.

W uznaniu dla pracy „klubu uranowego” Diebner został mianowany kierownikiem berlińskiego Instytutu Fizyki imienia Cesarza Wilhelma, jednostki naukowej cieszącej się ogromną estymą i dysponującej najnowocześniejszym w kraju laboratorium³⁵. Heisenberga powołano do rady naukowej w charakterze doradcy, aby udobruchać tych spośród pracowników, którzy byli niezadowoleni, że tak mało znany fizyk jak Diebner kieruje tak szacowną instytucją.

Pod koniec roku Diebner nadzorował już w całych Niemczech dziesiątki naukowców, którzy pracowali nad udoskonaleniem projektu maszyny uranowej oraz budową pierwszych, niewielkich eksperymentalnych modeli³⁶. Do tego czasu udało się również zaopatrzyć laboratoria w odpowiedni sprzęt oraz zamówić zapasy tlenku uranu i innych potrzebnych surowców.

Mimo że kwestia ta wymagała jeszcze dodatkowych badań, z obliczeń naukowców wynikało, że ciężka woda jest najlepszym znanym moderatorem. „Klub uranowy” potrzebował więc stałych i dużych dostaw tej cennej substancji. Niestety, jedyny jej producent na świecie, fabryka Vemork koncernu Norsk Hydro, była położona w odległej i niedostępnej dolinie w Norwegii, która ze względu na swój neutralny status nie mogła być uważana za solidnego partnera. Zakłady wznowiły produkcję ciężkiej wody całkiem niedawno, w listopadzie 1939 roku, i były w stanie dostarczyć nieco ponad 10 kilogramów miesięcznie. Diebner rozważał wybudowanie wielkiej fabryki ciężkiej wody w Niemczech, choć kosztowałoby to dziesiątki milionów marek, a wyprodukowanie jednej tony pochłaniałoby setki tysięcy ton węgla. Zanim jednak zdecydował się na takie posunięcie, wspólnie z Heisenbergiem ustalili, że najpierw muszą się upewnić, czy ciężka woda rzeczywiście jest odpowiednim moderatorem. Uznali, że do tego rodzaju eksperymentu powinno im wystarczyć 25 kilogramów. Aby ukryć zaangażowanie Urzędu Uzbrojenia w całe przedsięwzięcie, Diebner polecił zdobycie ciężkiej wody przedstawicielowi niemieckiego koncernu IG Farben, który posiadał 25 procent udziałów w Norsk Hydro.

W styczniu 1940 roku, kiedy coraz liczniejsze grono fizyków w grupie Diebnera domagało się własnych zapasów ciężkiej wody, jej planowane zamówienia wzrosły do 100 kilogramów każdego miesiąca³⁷. Norsk Hydro chciało znać przeznaczenie tak dużych ilości, ale eksperymenty z wykorzystaniem ciężkiej wody były teraz oznaczone kryptonimem SH-200 i stanowiły tajemnicę wojskową o wysokiej klauzuli poufności, dlatego przedstawiciel IG Farben odpowiedział na to pytanie milczeniem.

Wkrótce jednak dzięki Jacques’owi Allierowi Norwegowie poznali prawdziwy cel tak dużych zamówień: chodziło o prace nad skonstruowaniem bomby atomowej.

Gdy 5 marca 1940 roku Allier złożył wizytę w Vemork, przedstawił się po prostu jako urzędnik Banque de Paris³⁸. Axel Aubert poprowadził spotkanie z głównym inżynierem fabryki Jomarem Brunem. Zakłady dysponowały od ręki 185 kilogramami ciężkiej wody z niesprzedanych wcześniej zapasów oraz niedawno wznowionej produkcji. Całość, jak powiedział Aubert Brunowi, musi zostać potajemnie przetransportowana ciężarówką do Oslo. Brun chciał wiedzieć, w jakim celu ma to zrobić, tak samo jak wcześniej tego roku, gdy Aubert polecił mu, by po cichu zwiększył pięciokrotnie produkcję ciężkiej wody, do 50 kilogramów miesięcznie. Podobnie jednak jak poprzednio Aubert odmówił odpowiedzi na jakiekolwiek pytania i poinstruował Bruna, żeby nikomu nie wspominał o tym specjalnym zamówieniu.

Po tym, jak dokonano wszystkich ustaleń i znaleziono w Rjukan spawacza, który miał wykonać 26 mogących się zmieścić w walizce butli z nierdzewnej stali, Allier wrócił z Aubertem do Oslo, żeby sfinalizować negocjacje i przygotować się do wywiezienia pojemników z Norwegii³⁹. Dyrektor generalny Norsk Hydro zaproponował, że przekaże Francji ciężką wodę za darmo, i obiecał dostarczyć pierwszą partię wyprodukowaną w najbliższej przyszłości. Allier, na którym ten hojny gest – jak również dziarskość, z jaką poruszał się Aubert – zrobiły wielkie wrażenie, wyjawił w końcu, do czego Frédéric Joliot-Curie i jego zespół zamierzają wykorzystać ciężką wodę.

9 marca z Vemork wyruszyły w dół stromej, oblodzonej drogi dwie ciężarówki. Zatrzymały się pod niczym niewyróżniającym się domem w Oslo, gdzie wyładowano 26 butli i powierzono je opiece Alliera⁴⁰. Dom należał do francuskiego rządu i znajdował się rzut kamieniem od kryjówki Abwehry, ale jak mówi porzekadło, czasami najciemniej jest pod latarnią.

Zastanawiając się nad sposobem wywiezienia ciężkiej wody, Allier snuł pełne rozmachu wizje łodzi podwodnej, która przekrada się do Oslofjorden, a następnie przemyca na pokładzie cały zapas, ale ostatecznie zdecydował się na stary numer z przynętą i podmianą, w czym miało mu pomóc trzech francuskich agentów zwerbowanych w Sztokholmie⁴¹. Przez kilka biur sprzedaży biletów i pod różnymi przybranymi nazwiskami zarezerwowali miejsca w dwóch samolotach startujących o zbliżonej porze rano 12 marca z lotniska Oslo Fornebu. Jeden leciał do Amsterdamu, drugi do Perth w Szkocji. Na wypadek gdyby coś poszło źle, kupili również bilety na te same loty w dwóch kolejnych dniach.

W lodowaty i bezchmurny poranek 12 marca Allier i towarzyszący mu szpieg Fernand Mosse wsiedli do taksówki pięć kilometrów na południe od centrum miasta i udali się na Fornebu. Ubrani jak biznesmeni urządzili przed pracownikami obsługi naziemnej i bagażowymi, którzy musieli dźwigać kilka ich dużych, ciężkich walizek, wielkie przedstawienie w związku z czekającą ich podróżą do Amsterdamu. Wkrótce kroczyli już po płycie lotniska w kierunku junkersa Ju-52, który obsługiwał ich lot. Obok niego stał identyczny samolot lecący do Perth.

Gdy tylko się upewnili, że ich bagaże zostały załadowane do maszyny zmierzającej do Amsterdamu, a jej śmigła zaczęły się obracać, ruszyli, by wejść na pokład. W tym momencie na płytę lotniska wjechała taksówka. Siedzący w środku Jehan Knall-Demars, kolejny członek zespołu Alliera, uprosił strażnika o przepuszczenie go, żeby mógł zdążyć na lot do Amsterdamu. Szpieg kazał kierowcy zaparkować taksówkę między dwoma junkersami, gdzie był niewidoczny z budynku terminalu. Następnie wypakował z bagażnika kilka walizek zawierających 13 butli z ciężką wodą. Umieszczono je w luku bagażowym samolotu lecącego do Szkocji, do którego wsiedli również – zamiast do Amsterdamu – Allier i Mosse. Knall-Demars odjechał taksówką schowany na tylnym siedzeniu.

Kilka minut później samolot lecący do Amsterdamu zaczął kołować po pasie startowym i po chwili wzbił się w powietrze. Gdy zmierzając na południe, znajdował się nad oddzielającą Danię od Norwegii cieśniną Skagerrak, po obu jego stronach pojawiły się dwa myśliwce Luftwaffe. Ich piloci nakazali Ju-52 zmienić kurs na Hamburg. Kiedy samolot wylądował w Niemczech, agenci Abwehry otworzyli luk bagażowy. Przeszukując go, natrafili na kilka szczególnie ciężkich walizek. Jak się okazało, były wypełnione gruzem.

Tymczasem Allier i Mosse wylądowali bezpiecznie w Szkocji z zapasem ciężkiej wody. Następnego dnia przybył Knall-Demars z pozostałymi 13 butlami.

18 marca wszystkie 26 butli zostało ukrytych w starej piwnicy o kamiennym sklepieniu w Collège de France w Paryżu. Pierwsza bitwa o ciężką wodę została wygrana. Wkrótce miała się jednak rozpocząć kolejna.