Zrození boha smrti: Počátky amerického projektu Manhattan

Počátky zapojení americké vlády do jaderného výzkumu začaly v roce 1939 oznámením, že němečtí vědci Otto Hahn a Fritz Strassmann objevili štěpení atomového jádra. Tento objev vyvolal obavy, že by třetí říše mohla vyvinout atomovou bombu. Američtí vědci před tímto nebezpečím varovali dopisem prezidenta Franklina Delano Roosevelta. Po jeho přečtení prezident rozhodl o založení Poradního výboru pro uran, aby určil proveditelnost jaderné řetězové reakce. V listopadu 1939 výbor doporučil, aby Spojené státy získaly nejprve dostatečné množství uranu pro další výzkum a aby vláda finančně podpořila výzkum metod separace izotopů a také probíhající práci Lea Szilarda a Enrica Fermiho v oblasti jaderných řetězových reakcí. 

Řetězová reakce pod stadionem

Podpora však zatím byla spíše vlažná, což změnily informace z Velké Británie, kde poradní skupina Winstona Churchilla pro uran zjistila, že uranovou bombu lze skutečně sestrojit a že tento prostředek bude mít převratný význam pro vývoj války. V červnu 1941 zřídil Roosevelt Národní úřad pro výzkum a vývoj, který financoval vědecký výzkum pro vojenské účely. Jeho součástí byla i takzvaná uranová sekce, transformovaná v červnu 1942 ve Výkonný výbor S-1, jenž měl na starosti koordinování výzkumu v oblasti jaderného štěpení. Ve stejné době padlo rozhodnutí, že celý vývoj bude přímo řídit armáda. Podle sídla štábu plukovníka ženijní služby Jamese C. Marshalla, který měl organizování prací zpočátku na starosti, dostal projekt krycí název Manhattan Engineer District – zkráceně Projekt Manhattan.

V té době už vědci pokročili v teoretickém výzkumu štěpení natolik, že zbývalo „jen“ ověřit fungování řetězové reakce v praxi a zvládnout její včasné zastavení. První řízená řetězová reakce se uskutečnila 2. prosince 1942 v reaktoru, který postavil americký fyzik italského původu Enrico Fermi s týmem spolupracovníků v podzemí univerzitního stadionu v Chicagu. Průběh experimentu, pro vývoj jaderné zbraně zcela zásadního, podléhal přísnému utajení. Stadion i jeho okolí hlídala policie, během pokusu se nesměly pořizovat fotografie.

Příliš drahý uran

Cesta od štěpné reakce uskutečněné v laboratorních podmínkách k bojovému nasazení jaderné zbraně nebyla krátká ani snadná a už vůbec ne levná. V listopadu 1942 začala výstavba nového střediska atomového výzkumu v Los Alamos. Vzniklo v nehostinné a řídce obydlené poušti poblíž města Santa Fe v Novém Mexiku. V březnu 1943 stanul v čele týmu odborníků pracujících na vývoji atomové zbraně uznávaný vědec a mimořádně schopný organizátor Julius Robert Oppenheimer. Los Alamos se stalo dočasným domovem pro zhruba pět tisíc špičkových badatelů, kteří se snažili vyřešit problém, jak přivést bombu k výbuchu. 

Šlo o to vyvolat uvnitř bomby v požadovaném okamžiku řetězovou reakci, při níž se uvolňuje značné množství energie, což způsobí explozi dosud nevídané síly. Jako štěpný materiál mohl být využit uran nebo plutonium. V této souvislosti vznikl (pod krycím označením Clinton Engineer Works) v Oak Ridge v Tennessee obří závod na výrobu izotopu uranu-235. Získávání množství nutného k sestrojení atomové zbraně však bylo zdlouhavé a velmi drahé. Během listopadu 1943 proto ve stejném podniku začala paralelní produkce plutonia, kterého bylo potřeba k sestavení srovnatelně účinné bomby podstatně méně.

Štíhlý muž

Vědci v Los Alamos se mezitím potýkali s problémem, jak v rámci omezení daných maximálními přípustnými rozměry bomby dosáhnout spojení dvou podkritických množství štěpného materiálu v množství kritické, které je nutné pro nastartování řetězové reakce. Pracovalo se souběžně na dvou různých řešeních. První způsob byl označován jako „kanonová“ metoda a spočíval ve vystřelení náboje tvořeného podkritickým množstvím proti zbytku štěpného materiálu pevně fixovanému v ústí hlavně. Druhý, nazývaný implozivní, předpokládal dostatečné zhuštění podkritického množství stlačením tak, že se změní v množství kritické. 

Vzhledem k tomu, že implozivní metodu se zatím podařilo zvládnout pouze teoreticky, byla první atomová puma řešena jako „kanonová“. Odborníci vypočítali, že délka hlavně uvnitř bomby musí činit nejméně 17 stop (518 cm). Zbraň dostala krycí jméno Thin Man (Štíhlý muž). V roce 1943 však neexistoval v USA letoun, do jehož pumovnice by se tak dlouhá bomba vešla. Zpočátku se uvažovalo o úpravě stroje Consolidated B-24 Liberator, u něhož by byla odstraněna přepážka mezi přední a zadní pumovnicí.

Od tlouštíka...

Dalším kandidátem na nosič pumy Thin Man se stal Boeing B-29 Superfortress, avšak i v tomto případě bylo nutné odstranit přepážku mezi pumovnicemi, z nichž každá měla délku 12 stop. Tato úprava se ukázala jako proveditelná, ale pouze za předpokladu, že průměr zbraně nepřesáhne dvě stopy (61 cm). Napříč trupem mezi oběma pumovnicemi totiž probíhá nosník, na němž jsou ukotvena křídla. Mezitím v Los Alamos vyřešili problémy spojené s konstrukcí implozivní bomby. Ta měla kulový tvar a dostala jméno Fat Man (Tlouštík). V tomto případě nepředstavovala limitující faktor délka, ale hmotnost vypočítaná na 9 500 liber (4 309 kg) oproti 7 500 liber (3 402 kg) u pumy Thin Man. 

Jako nosiče pro Fat Man přicházely v úvahu dva spojenecké bombardéry – americký B-29 a britský Avro Lancaster. Je poměrně málo známé, že britský letoun byl vážným kandidátem. O výběru amerického stroje rozhodly víceméně politické důvody, když se odpovědní činitelé shodli na názoru prosazovaném velitelem USAAF generálem Henrym Arnoldem, že atomovou bombu nad cíl dopraví B-29 s osádkou tvořenou příslušníky amerického letectva.

...ke chlapečkovi

Přestože vývoj pumy Thin Man dospěl až do stadia výroby makety ve skutečné velikosti a její chování při zkušebních shozech bylo hodnoceno jako dobré, práce na tomto modelu skončily počátkem roku 1944. Ukázalo se totiž, že plutonium, které Američané vyráběli, není dostatečně čisté a pro „kanonovou“ metodu se nehodí. Padlo proto rozhodnutí pumu přepracovat tak, aby se v ní mohl jako aktivní látka využít uran. Vzhledem k tomu, že rychlost srážky podkritických množství izotopu U235 byla oproti plutoniu nižší, dala se zkrátit délka hlavně a tedy i bomby tak, aby se vešla do standardní pumovnice letounu B-29. Zbraň nové konstrukce nesla krycí jméno Little Boy (Chlapeček).