پروژه منهتن؛ داستان ساخت اولین بمب اتمی توسط آمریکا

دوره فعالیت	۱۹۴۲-۱۹۴۶
تاریخ انحلال	۱۵ آگوست ۱۹۴۷
کشور	ایالات متحده آمریکا
شاخه نظامی	سپاه مهندسین ارزش ایالات متحده
مقر اصلی	اوک ریج، تنسی، آمریکا
سالگرد تاسیس	۱۳ آگوست ۱۹۴۲
فرماندهان برجسته	لسلی گرووز، جی. رابرت اوپنهایمر
نشان	نشان آستین ناحیه منهتن

دو تا مسیر اصلی برای ساخت این بمب وجود داشت: یکی استفاده از اورانیوم خیلی غنی‌شده و اون یکی استفاده از پلوتونیوم. جالبه بدونی که بیشتر از ۸۰ درصد هزینه کل پروژه، صرف ساختن و راه انداختن کارخونه‌هایی شد که این مواد شکافت‌پذیر رو تولید می‌کردن. اورانیوم غنی‌شده توی تاسیساتی به اسم «کلینتون انجینیر ورکس» در ایالت تنسی تولید می‌شد. پلوتونیوم هم توی اولین رآکتورهای هسته‌ای صنعتی دنیا در «هنفورد انجینیر ورکس» واقع در ایالت واشنگتن به دست میومد. هر کدوم از این سایت‌های اصلی، توسط ده‌ها مرکز دیگه در سراسر آمریکا، بریتانیا و کانادا پشتیبانی می‌شدن. این یه شبکه عظیم و پیچیده از علم، صنعت و مهندسی بود که در سکوت کامل خبری کار می‌کرد.

ریشه‌های پروژه: از یه کشف علمی تا نامه‌ای که تاریخ رو عوض کرد

همه چیز از سال ۱۹۳۸ شروع شد، وقتی دو تا دانشمند آلمانی به اسم اتو هان و فریتس اشتراسمن به یه کشف بزرگ رسیدن: «شکافت هسته‌ای». اونها فهمیدن که میشه اتم‌های سنگین مثل اورانیوم رو شکافت و انرژی فوق‌العاده‌ای آزاد کرد. کمی بعد، دو نفر دیگه به اسم لیزه مایتنر و اتو فریش توضیح نظری این پدیده رو دادن. این کشف مثل یه جرقه بود و خیلی زود این ایده به وجود اومد که میشه از این انرژی برای ساختن یه بمب ویرانگر استفاده کرد.

این وسط یه ترس بزرگ وجود داشت، مخصوصا بین دانشمندایی که از دست نازی‌ها و فاشیست‌ها فرار کرده بودن و به آمریکا پناه آورده بودن. اونها می‌ترسیدن که آلمان نازی زودتر از بقیه به بمب اتمی دست پیدا کنه. این ترس اونقدر جدی بود که در آگوست ۱۹۳۹، دو فیزیکدان مجارستانی به اسم لئو سیلارد و یوجین ویگنر یه نامه خیلی مهم نوشتن. این نامه که به «نامه اینشتین-سیلارد» معروف شد، به رئیس‌جمهور وقت آمریکا، فرانکلین روزولت، در مورد احتمال ساخت «بمب‌های فوق‌العاده قدرتمند از نوعی جدید» هشدار می‌داد. اونها از دولت آمریکا خواستن که هرچه سریعتر ذخایر سنگ اورانیوم رو جمع‌آوری کنه و تحقیقات انریکو فرمی و بقیه دانشمندان در مورد واکنش‌های زنجیره‌ای هسته‌ای رو سرعت ببخشه. برای اینکه نامه تاثیر بیشتری داشته باشه، اونها از آلبرت اینشتین، مشهورترین دانشمند اون زمان، خواستن که نامه رو امضا کنه و اینشتین هم قبول کرد.

نامه کار خودش رو کرد. روزولت به لایمن بریگز از اداره ملی استانداردها دستور داد تا یه کمیته مشورتی در مورد اورانیوم تشکیل بده. بریگز در اکتبر ۱۹۳۹ با سیلارد، ویگنر و ادورد تلر جلسه گذاشت. نتیجه این جلسه گزارشی بود که در نوامبر به دست روزولت رسید. توی گزارش نوشته شده بود که اورانیوم «میتونه منبعی برای ساخت بمب‌هایی با قدرت تخریبی بسیار بیشتر از هر چیزی باشه که تا الان شناخته شده». این گزارش عملا اولین قدم رسمی دولت آمریکا به سمت دنیای هسته‌ای بود.

اولین قدم‌ها و بودجه‌های اولیه

در فوریه ۱۹۴۰، نیروی دریایی آمریکا یه بودجه ۶ هزار دلاری به دانشگاه کلمبیا داد. بیشتر این پول رو انریکو فرمی و سیلارد خرج خرید گرافیت کردن. یه تیم از استادهای دانشگاه کلمبیا، شامل فرمی، سیلارد، یوجین تی. بوث و جان دانینگ، موفق شدن اولین واکنش شکافت هسته‌ای رو در قاره آمریکا انجام بدن و کار هان و اشتراسمن رو تایید کنن. همین تیم بعدا چندتا رآکتور هسته‌ای آزمایشی (که فرمی بهشون می‌گفت «پایل» یا توده) توی سالن پوپین دانشگاه کلمبیا ساختن، اما هنوز نتونسته بودن به یه واکنش زنجیره‌ای پایدار برسن.

با جدی‌تر شدن کارها، ساختار سازمانی هم تغییر کرد. کمیته مشورتی اورانیوم در ۲۷ ژوئن ۱۹۴۰ تبدیل به بخشی از «کمیته تحقیقات دفاع ملی» (NDRC) شد. در ۲۸ ژوئن ۱۹۴۱، روزولت با امضای فرمان اجرایی ۸۸۰۷، «دفتر تحقیقات و توسعه علمی» (OSRD) رو به ریاست ونوار بوش تاسیس کرد. این دفتر قدرت این رو داشت که پروژه‌های مهندسی بزرگ و تحقیقات گسترده رو مدیریت کنه. کمیته اورانیوم NDRC هم تبدیل شد به «بخش اس-۱» دفتر OSRD؛ کلمه «اورانیوم» هم به دلایل امنیتی از اسمش حذف شد. در ژوئیه ۱۹۴۱، بریگز پیشنهاد داد که ۱۶۷ هزار دلار برای تحقیق روی اورانیوم، مخصوصا ایزوتوپ اورانیوم-۲۳۵ و همچنین پلوتونیوم هزینه بشه. پلوتونیوم عنصری بود که تازه در فوریه ۱۹۴۱ برای اولین بار در دانشگاه کالیفرنیا جداسازی شده بود.

بریتانیا وارد می‌شود: از یادداشت فریش-پیرلز تا ماموریت تیزارد

همزمان که آمریکایی‌ها داشتن کم کم کار رو شروع می‌کردن، در بریتانیا اتفاقات مهمی در جریان بود. در ژوئن ۱۹۳۹، اتو فریش و رودولف پیرلز در دانشگاه بیرمنگام به یه پیشرفت بزرگ در مورد محاسبه «جرم بحرانی» اورانیوم-۲۳۵ رسیدن. جرم بحرانی یعنی حداقل مقداری از یه ماده شکافت‌پذیر که برای شروع یه واکنش زنجیره‌ای لازمه. محاسبات اونها نشون می‌داد که این مقدار چیزی در حدود ۱۰ کیلوگرم هست؛ یعنی اونقدر کم که یه بمب‌افکن معمولی اون زمان می‌تونست حملش کنه.

این کشف اونها در قالب یه یادداشت در مارس ۱۹۴۰ به اسم «یادداشت فریش-پیرلز» ارائه شد و باعث شد پروژه بمب اتمی بریتانیا و «کمیته ماود» (MAUD Committee) شکل بگیره. این کمیته به اتفاق آرا توصیه کرد که بریتانیا باید به دنبال ساخت بمب اتمی باشه. در ژوئیه ۱۹۴۰، بریتانیا به آمریکا پیشنهاد داد که به تحقیقاتش دسترسی داشته باشه. جان کاکرافت از طرف «ماموریت تیزارد» (Tizard Mission) به آمریکا رفت و دانشمندای آمریکایی رو در جریان پیشرفت‌های بریتانیا گذاشت. اونجا بود که فهمید پروژه آمریکایی‌ها کوچکتر و عقب‌تر از پروژه بریتانیایی‌هاست.

به عنوان بخشی از این تبادل علمی، یافته‌های کمیته ماود به آمریکا فرستاده شد. مارک اولیفانت، یه فیزیکدان استرالیایی و یکی از اعضای این کمیته، در اواخر آگوست ۱۹۴۱ به آمریکا رفت و با تعجب دید که اطلاعاتی که فرستاده بودن به دست فیزیکدانای کلیدی آمریکا نرسیده. اولیفانت تصمیم گرفت بفهمه چرا یافته‌های کمیته‌اش نادیده گرفته شده. اون با کمیته اورانیوم جلسه گذاشت و به برکلی در کالیفرنیا رفت و اونجا با ارنست او. لارنس صحبت کرد. لارنس اونقدر تحت تاثیر حرفای اولیفانت قرار گرفت که خودش شروع به تحقیق روی اورانیوم کرد. بعد هم با جیمز بی. کونانت، آرتور اچ. کامپتون و جورج بی. پگرام صحبت کرد. ماموریت اولیفانت موفقیت‌آمیز بود؛ حالا دیگه فیزیکدانای اصلی آمریکا از قدرت بالقوه بمب اتمی باخبر شده بودن.

تصمیم نهایی: ارتش وارد میدان می‌شود

در ۹ اکتبر ۱۹۴۱، رئیس‌جمهور روزولت بعد از جلسه‌ای با ونوار بوش و معاون رئیس‌جمهور، هنری والاس، برنامه اتمی رو تایید کرد. اون یه «گروه سیاست‌گذاری عالی» تشکیل داد که اعضاش خودش (که البته هیچوقت تو جلسات شرکت نکرد)، والاس، بوش، کونانت، وزیر جنگ هنری استیمسون، و رئیس ستاد ارتش، ژنرال جورج مارشال بودن. روزولت تصمیم گرفت که ارتش این پروژه رو مدیریت کنه، نه نیروی دریایی، چون ارتش تجربه بیشتری در مدیریت پروژه‌های ساخت‌وساز عظیم داشت. اون همچنین موافقت کرد که تلاش‌ها با بریتانیا هماهنگ بشه و در ۱۱ اکتبر پیامی برای نخست‌وزیر بریتانیا، وینستون چرچیل، فرستاد و پیشنهاد داد که در مورد مسائل اتمی با هم در ارتباط باشن. این تصمیم، نقطه عطفی بود که پروژه منهتن رو از یه برنامه تحقیقاتی کوچک به یه پروژه صنعتی-نظامی غول‌پیکر تبدیل کرد.

امکان‌سنجی: از تئوری تا عمل

حالا که چراغ سبز سیاسی داده شده بود، وقتش بود که دانشمندها و مهندس‌ها ببینن واقعا چطور میشه این بمب رو ساخت. بعد از حمله ژاپن به پرل هاربر و اعلان جنگ آمریکا به ژاپن و آلمان، یه حس اضطرار و هیجان همه جا رو گرفته بود. جلسه کمیته اس-۱ در ۱۸ دسامبر ۱۹۴۱ پر از همین حس و حال بود. کار روی سه روش اصلی برای «جداسازی ایزوتوپ‌ها» جلو می‌رفت. ایزوتوپ‌ها نسخه‌های مختلف یه عنصر هستن که وزن متفاوتی دارن. اورانیوم طبیعی بیشتر از اورانیوم-۲۳۸ تشکیل شده که برای بمب به درد نمی‌خوره، و فقط مقدار خیلی کمی (حدود ۰.۷ درصد) اورانیوم-۲۳۵ داره که شکافت‌پذیر و مناسب بمبه. پس باید این دوتا رو از هم جدا می‌کردن.

سه تا تیم روی این موضوع کار می‌کردن:

• جداسازی الکترومغناطیسی: ارنست لارنس و تیمش در دانشگاه کالیفرنیا روی این روش کار می‌کردن.
• پخش گازی: تیمی به رهبری ایگر مورفری و جسی ویکفیلد بیمز در دانشگاه کلمبیا این روش رو بررسی می‌کردن.
• پخش حرارتی: فیلیپ آبلسون تحقیقات این روش رو در موسسه کارنگی واشنگتن و بعدا در آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی هدایت می‌کرد.

یه پروژه ناموفق دیگه هم با استفاده از سانتریفیوژهای گازی به رهبری مورفری در جریان بود. همزمان، دو مسیر تحقیقاتی هم برای فناوری رآکتور هسته‌ای وجود داشت: هارولد یوری در کلمبیا روی «آب سنگین» تحقیق می‌کرد و آرتور کامپتون در اوایل ۱۹۴۲ «آزمایشگاه متالورژی» رو در دانشگاه شیکاگو سازماندهی کرد تا روی پلوتونیوم و رآکتورهایی که از گرافیت به عنوان کندکننده نوترون استفاده می‌کنن، مطالعه کنه. کمیته اس-۱ توصیه کرد که هر پنج تا فناوری دنبال بشن. بوش، کونانت و سرتیپ ویلهلم دی. استایر، که نماینده ارتش در امور هسته‌ای بود، با این توصیه موافقت کردن.

بوش و کونانت این توصیه رو با یه بودجه پیشنهادی ۵۴ میلیون دلاری برای ساخت‌وساز توسط سپاه مهندسین ارتش آمریکا، ۳۱ میلیون دلار برای تحقیق و توسعه توسط OSRD و ۵ میلیون دلار برای هزینه‌های پیش‌بینی‌نشده در سال مالی ۱۹۴۳ به گروه سیاست‌گذاری عالی بردن. اونها این پیشنهاد رو در ۱۷ ژوئن ۱۹۴۲ برای رئیس‌جمهور فرستادن و روزولت با نوشتن «OK FDR» روی سند، اون رو تایید کرد.

طراحی بمب: از ایده‌های اولیه تا ترس از نابودی اتمسفر

حالا که منابع مالی تامین شده بود، باید به فکر طراحی خود بمب می‌افتادن. آرتور کامپتون از جی. رابرت اوپنهایمر، فیزیکدان نظری دانشگاه کالیفرنیا، خواست که مسئولیت تحقیقات روی محاسبات نوترون سریع رو به عهده بگیره. این محاسبات برای تعیین جرم بحرانی و انفجار سلاح خیلی کلیدی بودن. جان اچ. منلی، یه فیزیکدان از آزمایشگاه متالورژی، هم مامور شد تا با هماهنگ کردن گروه‌های فیزیک تجربی که در سراسر کشور پراکنده بودن، به اوپنهایمر کمک کنه.

اوپنهایمر و رابرت سربر از دانشگاه ایلینوی، شروع به بررسی دو تا مشکل اساسی کردن: «پخش نوترون» (یعنی نوترون‌ها در یه واکنش زنجیره‌ای چطور حرکت می‌کنن) و «هیدرودینامیک» (یعنی انفجاری که از واکنش زنجیره‌ای به وجود میاد چطور رفتار می‌کنه). برای بررسی این کارها و نظریه کلی واکنش‌های شکافت، اوپنهایمر و فرمی در ژوئن ۱۹۴۲ در دانشگاه شیکاگو و در ژوئیه در دانشگاه کالیفرنیا جلساتی با فیزیکدانای نظری مثل هانس بته، جان ون ولک، ادورد تلر، امیل کونوپینسکی، رابرت سربر، استن فرانکل و الدرید سی. نلسون، و فیزیکدانای تجربی مثل امیلیو سگره، فلیکس بلوخ، فرانکو راستی، منلی و ادوین مک‌میلان برگزار کردن. اونها به طور آزمایشی تایید کردن که ساخت یه بمب شکافتی از نظر تئوری ممکنه.

اون موقع هنوز اطلاعات زیادی در مورد خواص اورانیوم-۲۳۵ خالص وجود نداشت. در مورد پلوتونیوم که اوضاع بدتر بود؛ این عنصر تازه در فوریه ۱۹۴۱ توسط گلن سیبورگ و تیمش جداسازی شده بود. دانشمندایی که در کنفرانس ژوئیه ۱۹۴۲ جمع شده بودن، این ایده رو داشتن که پلوتونیوم رو در رآکتورهای هسته‌ای بسازن. به این صورت که اتم‌های اورانیوم-۲۳۸ نوترون‌هایی که از شکافت اورانیوم-۲۳۵ آزاد میشن رو جذب کنن. مشکل اینجا بود که اون موقع هنوز هیچ رآکتوری ساخته نشده بود و فقط مقادیر خیلی کمی پلوتونیوم با استفاده از سیکلوترون‌ها در دسترس بود. حتی تا دسامبر ۱۹۴۳، فقط دو میلی‌گرم پلوتونیوم تولید شده بود.

ایده‌های مختلفی برای رسوندن مواد شکافت‌پذیر به جرم بحرانی وجود داشت. ساده‌ترین روش این بود که یه «استوانه» از ماده شکافت‌پذیر رو با سرعت به سمت یه «کره» از همون ماده شلیک کنن. دور این کره هم یه لایه از ماده‌ای چگال به اسم «تمپر» قرار می‌گرفت که نوترون‌ها رو به داخل منعکس می‌کرد و توده در حال واکنش رو کنار هم نگه می‌داشت تا کارایی بمب بیشتر بشه. این طرح به «طرح تفنگی» (gun-type) معروف شد. اونها همچنین طرح‌هایی با استفاده از کره‌های ناقص و یه روش ابتدایی از «انفجار درونی» (implosion) که ریچارد سی. تولمن پیشنهاد داده بود رو بررسی کردن.

ایده «سوپر بمب» و یک نگرانی بزرگ

وقتی که ایده بمب شکافتی از نظر تئوری تقریبا حل شده بود، ادوارد تلر اصرار داشت که در مورد یه بمب خیلی قوی‌تر صحبت کنن: «سوپر بمب» که امروزه بهش «بمب هیدروژنی» میگن. ایده این بود که از نیروی انفجار یه بمب شکافتی برای شروع یه واکنش همجوشی هسته‌ای (fusion) در دوتریوم و تریتیوم استفاده بشه. تلر پشت سر هم طرح‌های مختلفی پیشنهاد می‌داد، اما هانس بته همه اونها رو رد می‌کرد. در نهایت، ایده همجوشی کنار گذاشته شد تا همه تمرکز روی تولید بمب‌های شکافتی باشه.

این وسط، تلر یه احتمال ترسناک و البته گمانه‌زنانه رو مطرح کرد: اینکه یه بمب اتمی ممکنه به خاطر یه واکنش همجوشی فرضی بین هسته‌های نیتروژن، کل «اتمسفر رو به آتش بکشه». هانس بته محاسباتی انجام داد و به این نتیجه رسید که این اتفاق «بسیار بعیده». یه گزارش بعد از جنگ که خود تلر هم یکی از نویسنده‌هاش بود، نتیجه گرفت که «مهم نیست یه بخش از اتمسفر تا چه دمایی گرم بشه، احتمالا هیچ واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای خودپایدار شروع نخواهد شد». به گفته سربر، اوپنهایمر این احتمال رو به آرتور کامپتون گفته بود و کامپتون هم «اونقدر عقل نداشت که در موردش سکوت کنه. این موضوع یه جوری وارد یه سندی شد که به واشنگتن رفت» و «هیچوقت هم به طور کامل کنار گذاشته نشد».

سازماندهی پروژه: از ناحیه منهتن تا کمیته سیاست نظامی

حالا که پروژه رسما تایید شده بود، باید یه ساختار مدیریتی قوی براش درست می‌کردن. در ژوئن ۱۹۴۲، ژنرال یوجین ریبولد، رئیس سپاه مهندسین، سرهنگ جیمز سی. مارشال رو برای رهبری بخش ارتشی پروژه انتخاب کرد. مارشال یه دفتر ارتباطی در واشنگتن دی.سی. راه انداخت، اما مقر موقتش رو در شماره ۲۷۰ خیابان برادوی در نیویورک برپا کرد. این مکان به دفتر منهتن شرکت «استون اند وبستر»، پیمانکار اصلی پروژه، و همچنین به دانشگاه کلمبیا نزدیک بود. اون اجازه داشت از فرماندهی قبلیش، یعنی ناحیه سیراکیوز، نیرو بگیره و کارش رو با سرهنگ دوم کنت نیکولز شروع کرد که معاونش شد.

چون بیشتر کار مارشال مربوط به ساخت‌وساز بود، اون با رئیس بخش ساخت‌وساز سپاه مهندسین، ژنرال توماس ام. رابینز، و معاونش، سرهنگ لسلی گرووز، همکاری می‌کرد. ریبولد، سامرول و استایر تصمیم گرفته بودن اسم پروژه رو بذارن «توسعه مواد جایگزین»، اما گرووز حس می‌کرد این اسم توجه‌ها رو جلب می‌کنه. از اونجایی که نواحی مهندسی ارتش معمولا اسم شهری که توش قرار دارن رو می‌گیرن، مارشال و گرووز توافق کردن که اسم بخش ارتشی پروژه رو بذارن «ناحیه منهتن». ریبولد در ۱۳ آگوست رسما این ناحیه رو تاسیس کرد. به طور غیررسمی، بهش «ناحیه مهندسی منهتن» یا MED هم می‌گفتن. این ناحیه برخلاف بقیه نواحی، مرز جغرافیایی نداشت و مارشال اختیارات یه مهندس لشکر رو داشت. اسم «توسعه مواد جایگزین» به عنوان اسم رمز رسمی کل پروژه باقی موند، اما به مرور زمان اسم «منهتن» جاش رو گرفت.

مارشال بعدها اعتراف کرد: «من هیچوقت در مورد شکافت اتمی نشنیده بودم، اما می‌دونستم که نمیشه با ۹۰ میلیون دلار یه کارخونه بزرگ ساخت، چه برسه به چهارتا». فقط یه کارخونه TNT که نیکولز تازگی در پنسیلوانیا ساخته بود، ۱۲۸ میلیون دلار هزینه برده بود. اونها همچنین از تخمین‌هایی که فقط تا نزدیکترین مرتبه بزرگی دقیق بودن، خوششون نمیومد. گرووز این تخمین‌ها رو به این تشبیه می‌کرد که به یه مسئول پذیرایی بگی برای ۱۰ تا ۱۰۰۰ نفر مهمون آماده شو. یه تیم نقشه‌برداری از شرکت استون اند وبستر قبلا یه سایت برای کارخونه‌های تولیدی پیدا کرده بود. هیئت تولید جنگ، سایت‌هایی رو اطراف ناکسویل در تنسی پیشنهاد داده بود. این منطقه دورافتاده بود، سازمان دره تنسی می‌تونست برق فراوون تامین کنه و رودخونه‌ها هم آب خنک‌کننده برای رآکتورها رو فراهم می‌کردن. بعد از بررسی چندتا سایت، تیم یه مکان نزدیک الزا، تنسی رو انتخاب کرد. کونانت توصیه کرد که فورا اونجا رو بخرن، استایر موافقت کرد، اما مارشال دست نگه داشت تا منتظر نتایج آزمایش‌های رآکتور کونانت بمونه. از بین فرآیندهای احتمالی، فقط جداسازی الکترومغناطیسی لارنس اونقدر پیشرفته به نظر می‌رسید که بشه ساختش رو شروع کرد.

اولویت‌های پروژه

مارشال و نیکولز شروع به جمع‌آوری منابع لازم کردن. اولین قدم گرفتن یه رتبه اولویت بالا برای پروژه بود. بالاترین رتبه‌ها از AA-1 تا AA-4 به ترتیب نزولی بودن، البته یه رتبه ویژه AAA هم برای شرایط اضطراری وجود داشت. رتبه‌های AA-1 و AA-2 برای سلاح‌ها و تجهیزات ضروری بودن، بنابراین سرهنگ لوسیوس دی. کلی، معاون رئیس ستاد در بخش خدمات و تدارکات، حس می‌کرد بالاترین رتبه‌ای که میتونه بده AA-3 هست، هرچند حاضر بود در صورت نیاز برای مواد حیاتی رتبه AAA بده. نیکولز و مارشال ناامید شدن؛ AA-3 همون اولویتی بود که کارخونه TNT نیکولز در پنسیلوانیا داشت.

ورود لسلی گرووز و تشکیل کمیته سیاست نظامی

ونوار بوش از اینکه سرهنگ مارشال نمی‌تونست پروژه رو با سرعت پیش ببره، ناراضی بود و حس می‌کرد به یه رهبری قوی‌تر و جسورتر نیاز هست. اون در مورد نگرانی‌هاش با هاروی باندی و ژنرال‌های مارشال، سامرول و استایر صحبت کرد و پیشنهاد داد که پروژه زیر نظر یه کمیته سیاست‌گذاری ارشد قرار بگیره و یه افسر معتبر، ترجیحا استایر، مدیرش بشه.

سامرول و استایر، لسلی گرووز رو برای این سمت انتخاب کردن. ژنرال مارشال دستور داد که گرووز به درجه سرتیپی ارتقا پیدا کنه، چون حس می‌کردن عنوان «ژنرال» روی دانشمندای دانشگاهی که روی پروژه کار می‌کردن، تاثیر بیشتری داره. با دستورات جدید، گرووز مستقیما زیر نظر سامرول قرار گرفت و سرهنگ مارشال حالا به گرووز گزارش می‌داد. گرووز مقر فرماندهی‌اش رو در واشنگتن دی.سی.، در ساختمون جدید وزارت جنگ، جایی که دفتر ارتباطی سرهنگ مارشال بود، برپا کرد. اون در ۲۳ سپتامبر ۱۹۴۲ فرماندهی پروژه منهتن رو به دست گرفت. همون روز، در جلسه‌ای به ریاست استیمسون شرکت کرد که در اون «کمیته سیاست نظامی» تاسیس شد. این کمیته به گروه سیاست‌گذاری عالی گزارش می‌داد و اعضاش بوش (با کونانت به عنوان جانشین)، استایر و دریادار ویلیام آر. پورنل بودن. تولمن و کونانت هم بعدا به عنوان مشاوران علمی گرووز منصوب شدن.

یکی از اولین کارهای گرووز بعد از به دست گرفتن فرماندهی، حل مشکل اولویت پروژه بود. در ۱۹ سپتامبر، اون پیش دونالد نلسون، رئیس هیئت تولید جنگ، رفت و ازش اختیارات گسترده برای صدور رتبه AAA در هر زمانی که لازم بود، خواست. نلسون اولش مخالفت کرد، اما وقتی گرووز تهدید کرد که پیش رئیس‌جمهور میره، سریع کوتاه اومد. گرووز قول داد که از رتبه AAA استفاده نکنه مگر اینکه ضروری باشه. اما خیلی زود معلوم شد که برای نیازهای عادی پروژه، رتبه AAA خیلی بالا و رتبه AA-3 خیلی پایین هست. بعد از یه تلاش طولانی، گرووز بالاخره در ۱ ژوئیه ۱۹۴۴، اختیارات رتبه AA-1 رو گرفت. به گفته خود گرووز، «در واشنگتن متوجه اهمیت اولویت بالا می‌شدی. تقریبا هر چیزی که در دولت روزولت پیشنهاد می‌شد، اولویت بالا می‌گرفت. این وضعیت حدود یکی دو هفته طول می‌کشید و بعد یه چیز دیگه اولویت بالا می‌گرفت».

انتخاب اوپنهایمر برای رهبری آزمایشگاه سری

یکی از اولین مشکلات گرووز پیدا کردن یه مدیر برای «پروژه وای» (Project Y) بود؛ گروهی که قرار بود بمب رو طراحی و بسازه. انتخابای очевид obviousیوری، لارنس یا کامپتون بودن که هر سه رئیس آزمایشگاه بودن، اما نمیشد اونها رو از کارشون جدا کرد. کامپتون، اوپنهایمر رو پیشنهاد داد که از قبل با مفاهیم طراحی بمب آشنا بود. اما اوپنهایمر تجربه مدیریتی کمی داشت و برخلاف یوری، لارنس و کامپتون، جایزه نوبل نبرده بود؛ چیزی که خیلی از دانشمندا حس می‌کردن رئیس یه آزمایشگاه به این مهمی باید داشته باشه.

نگرانی‌هایی هم در مورد وضعیت امنیتی اوپنهایمر وجود داشت. خیلی از نزدیکانش، از جمله همسرش کیتی، دوست دخترش جین تتلاک و برادرش فرانک، کمونیست بودن. اما یه گفتگوی طولانی در اکتبر ۱۹۴۲، گرووز و نیکولز رو قانع کرد که اوپنهایمر به خوبی مشکلات راه‌اندازی یه آزمایشگاه در یه منطقه دورافتاده رو درک می‌کنه و باید به عنوان مدیرش منصوب بشه. گرووز شخصا از الزامات امنیتی چشم‌پوشی کرد و در ۲۰ ژوئیه ۱۹۴۳، مجوز امنیتی اوپنهایمر رو صادر کرد.

همکاری با بریتانیا: از رقابت تا توافق کبک

در اوایل جنگ، بریتانیایی‌ها و آمریکایی‌ها اطلاعات هسته‌ای رو با هم رد و بدل می‌کردن، اما تلاش‌هاشون رو با هم ترکیب نکرده بودن. در سال‌های ۱۹۴۰-۴۱، پروژه بریتانیا که اسمش «تیوب الویز» (Tube Alloys) بود، بزرگتر و پیشرفته‌تر بود. رهبران بریتانیا اولش با پیشنهاد بوش و کونانت در آگوست ۱۹۴۱ برای ادغام تلاش‌های اتمی دو کشور مخالفت کردن. اما بریتانیا، با اینکه در اوایل جنگ پیشرفت‌های قابل توجهی کرده بود، منابع لازم برای ادامه کار رو نداشت، چون بخش بزرگی از اقتصادش درگیر جنگ بود. به همین خاطر، پروژه تیوب الویز خیلی زود از همتای آمریکاییش عقب افتاد.

نقش دو کشور برعکس شد و در ژانویه ۱۹۴۳، کونانت به بریتانیایی‌ها اطلاع داد که دیگه اطلاعات اتمی دریافت نخواهند کرد، مگر در زمینه‌های خاص. بریتانیایی‌ها امکان یه برنامه هسته‌ای مستقل رو بررسی کردن، اما به این نتیجه رسیدن که نمی‌تونن به موقع برای تاثیرگذاری بر جنگ در اروپا آمادش کنن.

تا مارس ۱۹۴۳، کونانت به این نتیجه رسید که جیمز چادویک و یکی دو تا دانشمند بریتانیایی دیگه اونقدر مهم هستن که تیم طراحی بمب در لوس آلاموس بهشون نیاز داره، حتی با وجود ریسک فاش شدن اسرار طراحی سلاح. در آگوست ۱۹۴۳، چرچیل و روزولت در مورد «توافق کبک» مذاکره کردن. این توافق «کمیته سیاست ترکیبی» رو برای هماهنگ کردن تلاش‌های آمریکا و بریتانیا تاسیس کرد. کانادا این توافق رو امضا نکرد، اما به خاطر نقشش در این تلاش‌ها، یه نماینده در این کمیته داشت. یه توافق دیگه بین روزولت و چرچیل که به «یادداشت هاید پارک» معروفه، در اواخر سپتامبر ۱۹۴۴ امضا شد و توافق کبک رو به دوره بعد از جنگ هم تعمیم داد و پیشنهاد کرد که «وقتی یه بمب بالاخره آماده شد، شاید بشه بعد از بررسی دقیق، علیه ژاپنی‌ها استفاده بشه، و باید بهشون هشدار داده بشه که این بمباران تا زمانی که تسلیم بشن، تکرار خواهد شد».

وقتی همکاری بعد از توافق کبک از سر گرفته شد، پیشرفت و هزینه‌های آمریکایی‌ها بریتانیایی‌ها رو شگفت‌زده کرد. چادویک برای مشارکت کامل بریتانیا در پروژه منهتن فشار آورد و امید به یه پروژه مستقل بریتانیایی در طول جنگ رو کنار گذاشت. اون با حمایت چرچیل، سعی کرد مطمئن بشه که هر درخواستی از طرف گرووز برای کمک، انجام میشه. هیئت بریتانیایی که در دسامبر ۱۹۴۳ به آمریکا رسید، شامل افرادی مثل نیلز بور، اتو فریش، کلاوس فوکس، رودولف پیرلز و ارنست تیترتون بود. دانشمندای بیشتری در اوایل ۱۹۴۴ رسیدن. اونهایی که برای پخش گازی تعیین شده بودن تا پاییز ۱۹۴۴ رفتن، اما ۳۵ نفری که زیر نظر اولیفانت با لارنس در برکلی کار می‌کردن، به گروه‌های آزمایشگاهی موجود پیوستن و بیشترشون تا آخر جنگ موندن. ۱۹ نفری هم که به لوس آلاموس فرستاده شدن، به گروه‌های موجود، عمدتا در زمینه انفجار درونی و مونتاژ بمب، پیوستن، اما در گروه‌های مربوط به پلوتونیوم نبودن.

توافق کبک مشخص کرده بود که سلاح‌های هسته‌ای بدون رضایت متقابل آمریکا و بریتانیا علیه کشور دیگه‌ای استفاده نخواهد شد. در ژوئن ۱۹۴۵، ویلسون (مقام بریتانیایی) موافقت کرد که بمباران اتمی ژاپن به عنوان تصمیم کمیته سیاست ترکیبی ثبت بشه. گرووز بعدها گفت که مشارکت مستقیم دانشمندای بریتانیایی در پروژه منهتن «مفید بود، اما حیاتی نبود»، ولی «احتمالا بدون انگیزه بریتانیا (مخصوصا چرچیل) هیچ بمب اتمی برای انداختن روی هیروشیما وجود نداشت». مشارکت بریتانیا در زمان جنگ، برای موفقیت برنامه سلاح‌های هسته‌ای مستقل خودشون بعد از اینکه «قانون مک‌ماهن» در سال ۱۹۴۶ به طور موقت به همکاری هسته‌ای آمریکا پایان داد، حیاتی بود.

تامین مواد اولیه: اورانیوم از کنگو تا کلرادو

کمیته سیاست ترکیبی در ژوئن ۱۹۴۴، «تراست توسعه ترکیبی» رو با ریاست گرووز تاسیس کرد تا سنگ اورانیوم و توریوم رو از بازارهای بین‌المللی تهیه کنه. کنگوی بلژیک و کانادا بیشتر اورانیوم دنیا خارج از اروپای شرقی رو در اختیار داشتن و دولت در تبعید بلژیک هم در لندن بود. بریتانیا موافقت کرد که بیشتر سنگ معدن بلژیک رو به آمریکا بده، چون بدون دسترسی به تحقیقات محدود شده آمریکا نمی‌تونست از بیشتر این منابع استفاده کنه. در سال ۱۹۴۴، این تراست ۳,۴۴۰,۰۰۰ پوند (۱,۵۶۰,۰۰۰ کیلوگرم) سنگ اکسید اورانیوم از شرکت‌هایی که در کنگوی بلژیک معدن داشتن، خرید. برای اینکه وزیر خزانه‌داری آمریکا، هنری مورگنتاو، در جریان قرار نگیره، از یه حساب ویژه که تحت کنترل و بازرسی‌های معمول نبود، برای نگهداری پول‌های تراست استفاده شد. بین سال ۱۹۴۴ تا زمان استعفاش از تراست در سال ۱۹۴۷، گرووز در مجموع ۳۷.۵ میلیون دلار به این حساب واریز کرد.

شهرهای مخفی پروژه منهتن

پروژه منهتن اونقدر بزرگ بود که نمیشد اون رو توی یه آزمایشگاه معمولی دانشگاهی جا داد. برای همین، دولت آمریکا چند تا شهر کاملا جدید و مخفی در مناطق دورافتاده کشور ساخت. این شهرها از روی نقشه پاک شده بودن و فقط برای یک هدف وجود داشتن: ساختن بمب اتمی.

اوک ریج، تنسی: شهر غنی‌سازی اورانیوم

یک روز بعد از اینکه گرووز فرماندهی پروژه رو به دست گرفت، با سرهنگ مارشال به تنسی رفت تا سایتی که پیشنهاد شده بود رو ببینه و خیلی تحت تاثیر قرار گرفت. در ۲۹ سپتامبر ۱۹۴۲، معاون وزیر جنگ، رابرت پی. پترسون، به سپاه مهندسین اجازه داد تا ۵۶ هزار هکتار (۲۳ هزار هکتار) زمین رو با هزینه ۳.۵ میلیون دلار مصادره کنه. بعدا ۳ هزار هکتار (۱۲۰۰ هکتار) دیگه هم بهش اضافه شد. حدود ۱۰۰۰ خانواده تحت تاثیر این دستور قرار گرفتن که در ۷ اکتبر اجرایی شد. اعتراض‌ها، درخواست‌های تجدیدنظر قانونی و حتی یه تحقیق کنگره در سال ۱۹۴۳ هم فایده‌ای نداشت. تا اواسط نوامبر، مارشال‌های فدرال داشتن اخطارهای تخلیه رو به در خونه‌های کشاورزا می‌چسبوندن و پیمانکارای ساخت‌وساز وارد منطقه می‌شدن. به بعضی خانواده‌ها فقط دو هفته وقت داده شده بود تا خونه‌هایی رو که نسل‌ها توش زندگی کرده بودن، ترک کنن. هزینه نهایی خرید زمین که تا مارس ۱۹۴۵ تموم نشد، فقط حدود ۲.۶ میلیون دلار بود، یعنی حدود ۴۷ دلار برای هر هکتار. وقتی فرماندار تنسی، پرنتیس کوپر، با یه اعلامیه مواجه شد که اوک ریج رو یه منطقه کاملا ممنوعه اعلام می‌کرد و هیچکس بدون اجازه نظامی نمی‌تونست واردش بشه، با عصبانیت اون رو پاره کرد.

این سایت که اولش به اسم «محدوده تخریب کینگستون» شناخته می‌شد، در اوایل ۱۹۴۳ رسما به «کلینتون انجینیر ورکس» (CEW) تغییر نام داد. شرکت استون اند وبستر روی ساخت تاسیسات تولیدی تمرکز کرده بود و شرکت معماری و مهندسی «اسکیدمور، اوینگز اند مریل» یه شهرک مسکونی برای ۱۳ هزار نفر ساخت. این شهرک روی دامنه‌های «بلک اوک ریج» (Black Oak Ridge) قرار داشت و شهر جدید اوک ریج اسمش رو از همینجا گرفت. حضور ارتش در اوک ریج در آگوست ۱۹۴۳ با جایگزینی نیکولز به جای مارشال به عنوان رئیس ناحیه مهندسی منهتن، بیشتر شد. یکی از اولین کارهای نیکولز این بود که دفتر مرکزی ناحیه رو به اوک ریج منتقل کنه، هرچند اسم ناحیه تغییری نکرد. جمعیت اوک ریج خیلی زود از برنامه‌های اولیه فراتر رفت و در می ۱۹۴۵ به اوج خودش یعنی ۷۵ هزار نفر رسید. در اون زمان، ۸۲ هزار نفر در کلینتون انجینیر ورکس و ۱۰ هزار نفر هم برای شرکت «رون-اندرسون» که مسئول اداره امکانات شهر بود، کار می‌کردن.

لوس آلاموس، نیومکزیکو: آزمایشگاه طراحی بمب

ایده اولیه این بود که پروژه وای (آزمایشگاه طراحی بمب) در اوک ریج باشه، اما بعدا تصمیم گرفته شد که باید در یه مکان دورافتاده باشه. به پیشنهاد اوپنهایمر، جستجو برای یه سایت مناسب به اطراف آلبوکرکی در نیومکزیکو محدود شد، جایی که اوپنهایمر یه مزرعه داشت. در ۱۶ نوامبر ۱۹۴۲، اوپنهایمر، گرووز، دادلی و بقیه از اطراف «مدرسه مزرعه لوس آلاموس» بازدید کردن. اوپنهایمر علاقه شدیدی به این سایت نشون داد و به زیبایی طبیعیش اشاره کرد، با این امید که به کسایی که روی پروژه کار می‌کنن، الهام ببخشه. مهندس‌ها نگران جاده دسترسی بد و کافی نبودن آب بودن، اما در غیر این صورت حس می‌کردن که اینجا ایده‌آل هست.

پترسون در ۲۵ نوامبر ۱۹۴۲ خرید این سایت رو تایید کرد و ۴۴۰ هزار دلار برای خرید ۵۴ هزار هکتار (۲۲ هزار هکتار) زمین اختصاص داد که بیشترش از قبل متعلق به دولت فدرال بود. وزیر کشاورزی، کلود آر. ویکارد، حدود ۴۵ هزار هکتار (۱۸ هزار هکتار) از زمین‌های خدمات جنگلی ایالات متحده رو به وزارت جنگ واگذار کرد «تا زمانی که ضرورت نظامی ادامه داشته باشه». کارهای ساخت‌وساز در دسامبر ۱۹۴۲ شروع شد. گرووز اولش ۳۰۰ هزار دلار برای ساخت‌وساز اختصاص داد که سه برابر تخمین اوپنهایمر بود، اما وقتی کارها در ۳۰ نوامبر ۱۹۴۳ تموم شد، بیش از ۷ میلیون دلار هزینه شده بود.

در طول جنگ، لوس آلاموس به اسم «سایت وای» یا «تپه» شناخته می‌شد. اول قرار بود یه آزمایشگاه نظامی باشه و اوپنهایمر و بقیه محقق‌ها به ارتش ملحق بشن، اما رابرت باکر و ایزیدور رابی با این ایده مخالفت کردن و اوپنهایمر رو قانع کردن که دانشمندای دیگه هم اعتراض خواهند کرد. بعد کونانت، گرووز و اوپنهایمر یه راه حل میانه پیدا کردن: آزمایشگاه توسط دانشگاه کالیفرنیا و تحت قرارداد با وزارت جنگ اداره بشه.

شیکاگو: جایی که اولین واکنش زنجیره‌ای متولد شد

در ۲۵ ژوئن ۱۹۴۲، یه شورای مشترک ارتش و OSRD تصمیم گرفت که یه کارخونه آزمایشی برای تولید پلوتونیوم در منطقه جنگلی آرگون، در جنوب غربی شیکاگو، بسازه. این مکان به اسم «سایت اِی» شناخته شد. اما خیلی زود معلوم شد که مقیاس عملیات برای اون منطقه خیلی بزرگه، برای همین تصمیم گرفته شد که کارخونه آزمایشی در اوک ریج ساخته بشه و فقط یه مرکز تحقیق و آزمایش در شیکاگو باقی بمونه.

تاخیر در راه‌اندازی کارخونه در سایت ای، باعث شد آرتور کامپتون به آزمایشگاه متالورژی اجازه بده تا اولین رآکتور هسته‌ای رو زیر سکوهای استادیوم استگ فیلد در دانشگاه شیکاگو بسازه. این رآکتور به مقدار خیلی زیادی بلوک‌های گرافیت خالص و اورانیوم، هم به شکل فلزی و هم به شکل اکسید پودری، نیاز داشت. اون موقع منبع محدودی از فلز اورانیوم خالص وجود داشت. فرانک اسپدینگ از دانشگاه ایالتی آیووا تونست فقط دو تن تولید کنه. سه تن دیگه هم توسط کارخونه لامپ وستینگهاوس با یه فرآیند سریع و موقتی تولید شد. یه بالون مربعی بزرگ هم توسط شرکت تایر گودیر ساخته شد تا رآکتور رو بپوشونه.

در ۲ دسامبر ۱۹۴۲، تیمی به رهبری انریکو فرمی اولین واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای خودپایدار مصنوعی رو در یه رآکتور آزمایشی به اسم «شیکاگو پایل-۱» (CP-1) شروع کرد. لحظه‌ای که یه واکنش خودپایدار میشه، بهش میگن «بحرانی شدن». کامپتون این موفقیت رو با یه تماس تلفنی رمزی به کونانت در واشنگتن دی.سی. گزارش داد و گفت: «دریانورد ایتالیایی [فرمی] همین الان در دنیای جدید فرود اومد».

در ژانویه ۱۹۴۳، جانشین گرافتون، سرگرد آرتور وی. پترسون، دستور داد که شیکاگو پایل-۱ رو باز کنن و دوباره در سایت ای در منطقه جنگلی مونتاژ کنن، چون کار کردن با یه رآکتور رو برای یه منطقه پرجمعیت خیلی خطرناک می‌دونست. سایت ای به عنوان یه بخش مخفی از آزمایشگاه متالورژی به تحقیقات علمیش ادامه داد. «شیکاگو پایل-۳»، اولین رآکتور آب سنگین، هم در ۱۵ می ۱۹۴۴ در این سایت بحرانی شد.

هنفورد، واشنگتن: کارخانه‌های غول‌پیکر پلوتونیوم

تا دسامبر ۱۹۴۲، این نگرانی وجود داشت که حتی اوک ریج هم در صورت وقوع یه حادثه هسته‌ای بزرگ، به یه مرکز جمعیتی مهم (ناکسویل) خیلی نزدیکه. گرووز در نوامبر ۱۹۴۲ شرکت دوپونت رو به عنوان پیمانکار اصلی برای ساخت مجتمع تولید پلوتونیوم استخدام کرد. رئیس شرکت، والتر اس. کارپنتر جونیور، هیچ سودی نمی‌خواست؛ به دلایل قانونی، یه هزینه اسمی یک دلاری توافق شد.

دوپونت پیشنهاد داد که این سایت دور از تاسیسات تولید اورانیوم در اوک ریج باشه. در دسامبر ۱۹۴۲، گرووز سرهنگ فرانکلین ماتیاس و مهندسای دوپونت رو برای پیدا کردن سایت‌های احتمالی فرستاد. ماتیاس گزارش داد که سایت هنفورد نزدیک ریچلند، واشنگتن، «تقریبا از هر نظر ایده‌آل» هست. دورافتاده بود و نزدیک رودخونه کلمبیا بود که می‌تونست آب کافی برای خنک کردن رآکتورها رو تامین کنه. گرووز در ژانویه از سایت بازدید کرد و «هنفورد انجینیر ورکس» (HEW) رو با اسم رمز «سایت دبلیو» تاسیس کرد.

دولت فدرال حدود ۱۵۰۰ نفر از ساکنان شهرک‌های اطراف و همچنین قبیله «واناپوم» و قبایل دیگه‌ای که از اون منطقه استفاده می‌کردن رو جابجا کرد. با کشاورزا بر سر غرامت محصولاتی که قبلا کاشته بودن، اختلاف پیش اومد. ارتش هر جا که برنامه اجازه می‌داد، اجازه می‌داد محصولات برداشت بشن، اما این کار همیشه ممکن نبود.

با اینکه پیشرفت طراحی رآکتور در آزمایشگاه متالورژی و دوپونت اونقدر زیاد نبود که بشه مقیاس پروژه رو دقیق پیش‌بینی کرد، در آوریل ۱۹۴۳ کار ساخت تاسیسات برای حدود ۲۵ هزار کارگر شروع شد که انتظار می‌رفت نصفشون در خود سایت زندگی کنن. تا ژوئیه ۱۹۴۴، حدود ۱۲۰۰ ساختمون ساخته شده بود و تقریبا ۵۱ هزار نفر در کمپ ساخت‌وساز زندگی می‌کردن. در اوج فعالیت، کمپ ساخت‌وساز هنفورد سومین شهر پرجمعیت ایالت واشنگتن بود. هنفورد ناوگانی با بیش از ۹۰۰ اتوبوس داشت که از شهر شیکاگو هم بیشتر بود. مثل لوس آلاموس و اوک ریج، ریچلند هم یه شهرک محصور با دسترسی محدود بود، اما بیشتر شبیه یه شهر پررونق معمولی زمان جنگ آمریکا بود: حضور نظامی کمتر بود و عناصر امنیتی فیزیکی مثل حصارهای بلند و سگ‌های نگهبان کمتر به چشم می‌خوردن.

نقش کانادا و سایت‌های تولید آب سنگین

کانادا در تحقیق، استخراج و تولید اورانیوم و پلوتونیوم نقش داشت و دانشمندای کانادایی هم در لوس آلاموس کار می‌کردن.

• بریتیش کلمبیا: شرکت «کومینکو» از سال ۱۹۳۰ در تریل، بریتیش کلمبیا، هیدروژن الکترولیتی تولید می‌کرد. یوری در سال ۱۹۴۱ پیشنهاد داد که این شرکت میتونه آب سنگین تولید کنه. به کارخونه ۱۰ میلیون دلاری موجود، سلول‌های الکترولیز ثانویه اضافه شد تا غلظت دوتریوم در آب از ۲.۳ درصد به ۹۹.۸ درصد برسه. تولید آب سنگین در تریل در ژانویه ۱۹۴۴ شروع شد و تا سال ۱۹۵۶ ادامه داشت. آب سنگین تریل برای رآکتور شیکاگو پایل-۳ استفاده شد.
• انتاریو: سایت «چاک ریور» در انتاریو برای انتقال تلاش‌های متفقین از آزمایشگاه مونترال به یه منطقه غیرشهری تاسیس شد. یه شهرک جدید به اسم «دیپ ریور» هم برای سکونت اعضای تیم ساخته شد. اولین رآکتور کانادایی و اولین رآکتوری که خارج از آمریکا تکمیل شد، به اسم ZEEP (توده آزمایشی با انرژی صفر)، در سپتامبر ۱۹۴۵ در این سایت بحرانی شد.
• نورث‌وست تریتوریز: معدن «الدورادو» در پورت رادیوم، منبع مهمی از سنگ اورانیوم بود.

سایت‌های آب سنگین

با اینکه طرح‌های مورد علاقه دوپونت برای رآکتورهای هسته‌ای با هلیوم خنک می‌شدن و از گرافیت به عنوان کندکننده استفاده می‌کردن، دوپونت همچنان به استفاده از آب سنگین به عنوان یه گزینه پشتیبان علاقه داشت. «پروژه پی-۹» (P-9 Project) اسم رمز دولتی برای برنامه تولید آب سنگین بود. تخمین زده می‌شد که ماهانه ۳ تن آب سنگین لازمه. کارخونه تریل که در حال ساخت بود، می‌تونست ماهانه نیم تن تولید کنه. برای همین، گرووز به دوپونت اجازه داد تا تاسیسات آب سنگین در «مورگان‌تاون اوردننس ورکس» در ویرجینیای غربی، «واباش ریور اوردننس ورکس» در ایندیانا و «آلاباما اوردننس ورکس» در آلاباما بسازه. کارخونه‌های آمریکایی از فرآیند متفاوتی نسبت به تریل استفاده می‌کردن؛ آب سنگین با تقطیر و با استفاده از نقطه جوش کمی بالاتر آب سنگین، استخراج می‌شد.

اورانیوم: ماده خام بمب

ماده خام کلیدی برای پروژه، اورانیوم بود. ازش به عنوان سوخت رآکتورها، ماده اولیه‌ای که به پلوتونیوم تبدیل می‌شد و به شکل غنی‌شده‌اش، در خود بمب اتمی استفاده می‌شد. در سال ۱۹۴۰، چهار تا منبع اصلی اورانیوم در دنیا شناخته شده بود: در کلرادو، در شمال کانادا، در یواخیمشتال چکسلواکی، و در کنگوی بلژیک. به جز یواخیمشتال، بقیه در دست متفقین بودن. یه بررسی در سال ۱۹۴۲ نشون داد که مقدار کافی اورانیوم برای نیازهای پروژه وجود داره. نیکولز با وزارت امور خارجه هماهنگ کرد تا روی اکسید اورانیوم کنترل صادرات بذارن و برای خرید ۱۲۰۰ تن سنگ اورانیوم از کنگوی بلژیک که در انباری در استیتن آیلند نگهداری می‌شد و بقیه ذخایر استخراج شده در کنگو، مذاکره کرد. اون همچنین با شرکت «الدورادو گلد ماینز» برای خرید سنگ معدن از پالایشگاهش در پورت هوپ، انتاریو، مذاکره کرد. دولت کانادا بعدا سهام این شرکت رو خرید تا کنترلش رو به دست بگیره.

سنگ معدن خام در اسید نیتریک حل می‌شد تا اورانیل نیترات تولید بشه، که بعد به اورانیوم تری‌اکسید و در نهایت به اورانیوم دی‌اکسید خیلی خالص تبدیل می‌شد. تا ژوئیه ۱۹۴۲، شرکت «مالینکروت» روزی یک تن اکسید خیلی خالص تولید می‌کرد، اما تبدیل این ماده به فلز اورانیوم اولش سخت‌تر بود. تولید کند بود و کیفیت هم قابل قبول نبود. یه شعبه از آزمایشگاه متالورژی در کالج ایالتی آیووا در ایمز، آیووا، زیر نظر فرانک اسپدینگ تاسیس شد تا روی روش‌های جایگزین تحقیق کنه. این مرکز به «پروژه ایمز» معروف شد و «فرآیند ایمز» اونها در سال ۱۹۴۳ در دسترس قرار گرفت.

جداسازی ایزوتوپ‌ها: چالش جدا کردن اورانیوم-۲۳۵

همونطور که گفتیم، اورانیوم طبیعی از ۹۹.۳ درصد اورانیوم-۲۳۸ و فقط ۰.۷ درصد اورانیوم-۲۳۵ تشکیل شده. چون فقط اورانیوم-۲۳۵ شکافت‌پذیره، باید به صورت فیزیکی از ایزوتوپ فراوون‌تر جدا بشه. روش‌های مختلفی برای غنی‌سازی اورانیوم در نظر گرفته شد که بیشترشون در اوک ریج انجام می‌شدن. در فوریه ۱۹۴۳، گرووز به این ایده رسید که از خروجی بعضی کارخونه‌ها به عنوان ورودی برای بقیه استفاده کنه.

سانتریفیوژها: یک شکست امیدوارکننده

فرآیند سانتریفیوژ در آوریل ۱۹۴۲ به عنوان تنها روش جداسازی امیدوارکننده در نظر گرفته می‌شد. جسی بیمز در دهه ۱۹۳۰ این فرآیند رو توسعه داده بود، اما با مشکلات فنی مواجه شده بود. در سال ۱۹۴۱، اون شروع به کار با اورانیوم هگزافلوراید، تنها ترکیب گازی شناخته شده اورانیوم، کرد و تونست اورانیوم-۲۳۵ رو جدا کنه. در کلمبیا، کارل پی. کوهن یه نظریه ریاضی ارائه داد که طراحی یه واحد جداسازی سانتریفیوژی رو ممکن می‌کرد و شرکت وستینگهاوس ساختش رو به عهده گرفت.

تبدیل این ایده به یه کارخونه تولیدی، یه چالش فنی بزرگ بود. یوری و کوهن تخمین زدن که برای تولید روزی یک کیلوگرم اورانیوم-۲۳۵، به ۵۰ هزار سانتریفیوژ با روتورهای ۱ متری، یا ۱۰ هزار سانتریفیوژ با روتورهای ۴ متری نیاز هست. ایده کار کردن مداوم این همه روتور با سرعت بالا، ترسناک به نظر می‌رسید. وقتی بیمز دستگاه آزمایشیش رو راه انداخت، فقط ۶۰ درصد بازده پیش‌بینی شده رو گرفت، که یعنی به سانتریفیوژهای بیشتری نیاز بود. خرابی‌های مکرر موتورها، شفت‌ها و بلبرینگ‌ها در سرعت‌های بالا، کار روی کارخونه آزمایشی رو به تاخیر انداخت. در نوامبر ۱۹۴۲، کمیته سیاست نظامی فرآیند سانتریفیوژ رو کنار گذاشت.

جداسازی الکترومغناطیسی: استفاده از نقره به جای مس

جداسازی ایزوتوپ الکترومغناطیسی در آزمایشگاه تشعشع دانشگاه کالیفرنیا توسعه داده شد. این روش از دستگاه‌هایی به اسم «کالوترون» استفاده می‌کرد. اسمش از کلمات کالیفرنیا، یونیورسیتی و سیکلوترون گرفته شده بود. در فرآیند الکترومغناطیسی، یه میدان مغناطیسی ذرات باردار رو بر اساس جرمشون منحرف می‌کرد. این فرآیند نه از نظر علمی خیلی زیبا بود و نه از نظر صنعتی کارآمد. در مقایسه با یه کارخونه پخش گازی یا یه رآکتور هسته‌ای، یه کارخونه جداسازی الکترومغناطیسی مواد کمیاب بیشتری مصرف می‌کرد، نیروی انسانی بیشتری برای کار لازم داشت و ساختش هم گرون‌تر بود. با این حال، این فرآیند تایید شد چون بر اساس یه فناوری اثبات شده بود و ریسک کمتری داشت. به علاوه، میشد اون رو مرحله به مرحله ساخت و سریع به ظرفیت صنعتی رسوند.

مارشال و نیکولز فهمیدن که فرآیند جداسازی ایزوتوپ الکترومغناطیسی به ۵ هزار تن مس نیاز داره که به شدت کمیاب بود. اما میشد به جاش از نقره استفاده کرد، با نسبت ۱۱ به ۱۰ (مس به نقره). در ۳ آگوست ۱۹۴۲، نیکولز با معاون وزیر خزانه‌داری، دنیل دبلیو. بل، ملاقات کرد و درخواست انتقال ۶ هزار تن شمش نقره از خزانه وست پوینت رو داد. در نهایت، ۱۴,۷۰۰ تن نقره (معادل ۴۳۰ میلیون اونس تروی) استفاده شد. شمش‌های نقره ۱۰۰۰ اونسی (۳۱ کیلوگرمی) به شکل استوانه‌هایی ریخته‌گری شدن، به صورت نوارهایی کشیده شدن و روی سیم‌پیچ‌های مغناطیسی پیچیده شدن.

مسئولیت طراحی و ساخت کارخونه جداسازی الکترومغناطیسی که به اسم وای-۱۲ (Y-12) شناخته شد، در ژوئن ۱۹۴۲ به شرکت استون اند وبستر واگذار شد. طرح شامل پنج واحد پردازش مرحله اول به اسم «پیست‌های آلفا» و دو واحد برای پردازش نهایی به اسم «پیست‌های بتا» بود. ساخت‌وساز در فوریه ۱۹۴۳ شروع شد. شرکت «تنسی ایستمن» برای مدیریت وای-۱۲ قرارداد بست. کالوترون‌ها به اپراتورهای آموزش‌دیده تنسی ایستمن که به «دختران کالوترون» معروف بودن، سپرده شدن.

کالوترون‌ها اولش محتوای اورانیوم-۲۳۵ رو به ۱۳ تا ۱۵ درصد می‌رسوندن و اولین چند صد گرم از این محصول رو در مارس ۱۹۴۴ به لوس آلاموس فرستادن. فقط ۱ قسمت از ۵۸۲۵ قسمت اورانیوم ورودی به محصول نهایی تبدیل می‌شد. بقیه روی تجهیزات پخش می‌شد. تلاش‌های زیادی برای بازیابی این مواد انجام شد و تا ژانویه ۱۹۴۵، تولید به ۱۰ درصد اورانیوم-۲۳۵ ورودی رسید. در فوریه، پیست‌های آلفا شروع به دریافت خوراک کمی غنی‌شده (۱.۴ درصد) از کارخونه جدید پخش حرارتی اس-۵۰ کردن و ماه بعد، خوراک غنی‌تر (۵ درصد) از کارخونه پخش گازی کی-۲۵ دریافت کردن. تا آگوست، کی-۲۵ اورانیومی تولید می‌کرد که اونقدر غنی بود که میشد مستقیما به پیست‌های بتا فرستادش.

پخش گازی: سدی در برابر خوردگی

امیدوارکننده‌ترین و در عین حال چالش‌برانگیزترین روش جداسازی ایزوتوپ، پخش گازی بود. قانون گراهام میگه که سرعت نفوذ یه گاز با ریشه دوم جرم مولکولیش نسبت عکس داره. پس اگه یه جعبه با یه غشای نیمه‌تراوا و مخلوطی از دو تا گاز داشته باشی، مولکول‌های سبک‌تر سریعتر از مولکول‌های سنگین‌تر از جعبه خارج میشن. ایده این بود که میشه از این جعبه‌ها یه آبشار از پمپ‌ها و غشاها درست کرد که هر مرحله، مخلوطی کمی غنی‌تر داشته باشه. تحقیقات روی این فرآیند در دانشگاه کلمبیا توسط گروهی شامل هارولد یوری، کارل پی. کوهن و جان آر. دانینگ انجام می‌شد.

در نوامبر ۱۹۴۲، کمیته سیاست نظامی ساخت یه کارخونه پخش گازی ۶۰۰ مرحله‌ای رو تایید کرد. در ۱۴ دسامبر، شرکت ام. دبلیو. کلاگ پیشنهاد ساخت این کارخونه رو که اسم رمزش کی-۲۵ (K-25) بود، قبول کرد. یه شرکت جداگانه به اسم «کلکس» برای این پروژه تاسیس شد. این فرآیند با مشکلات فنی بزرگی روبرو بود. باید از گاز خیلی خورنده اورانیوم هگزافلوراید استفاده می‌شد چون جایگزینی براش پیدا نشده بود و موتورها و پمپ‌ها باید کاملا در برابر خلاء عایق و در گاز بی‌اثر محصور می‌شدن.

بزرگترین مشکل طراحی «سد» یا غشا بود. این غشا باید محکم، متخلخل و در برابر خوردگی مقاوم می‌بود. ادوارد آدلر و ادوارد نوریس یه سد شبکه‌ای از نیکل آبکاری شده ساختن. یه کارخونه آزمایشی شش مرحله‌ای در کلمبیا برای آزمایش این فرآیند ساخته شد، اما نمونه اولیه خیلی شکننده بود. یه سد رقیب از پودر نیکل توسط کلکس، آزمایشگاه‌های تلفن بل و شرکت بیکلایت توسعه داده شد. در ژانویه ۱۹۴۴، گرووز دستور داد که سد کلکس به تولید انبوه برسه.

طرح کلکس برای کی-۲۵ یه ساختمون U شکل چهار طبقه به طول نیم مایل (۸۰۰ متر) بود که شامل ۵۴ ساختمون پیوسته بود. کار روی ساختمون اصلی در اکتبر ۱۹۴۳ شروع شد و کارخونه آزمایشی شش مرحله‌ای در ۱۷ آوریل ۱۹۴۴ آماده کار شد. در سال ۱۹۴۵، گرووز مراحل بالایی رو لغو کرد و به کلکس دستور داد به جاش یه واحد تغذیه جانبی ۵۴۰ مرحله‌ای طراحی و بسازه که به کی-۲۷ (K-27) معروف شد. کل هزینه، شامل کارخونه کی-۲۷ که بعد از جنگ تموم شد، به ۴۸۰ میلیون دلار رسید.

کارخونه تولیدی در فوریه ۱۹۴۵ شروع به کار کرد و با آنلاین شدن آبشارها، کیفیت محصول هم بیشتر شد. تا آوریل ۱۹۴۵، کی-۲۵ به غنی‌سازی ۱.۱ درصد رسیده بود و خروجی کارخونه پخش حرارتی اس-۵۰ به عنوان خوراکش استفاده می‌شد. بعضی از محصولاتی که ماه بعد تولید شدن، به غنی‌سازی نزدیک به ۷ درصد رسیدن. در آگوست، آخرین مرحله از ۲۸۹۲ مرحله شروع به کار کرد. کی-۲۵ و کی-۲۷ در اوایل دوره بعد از جنگ به پتانسیل کاملشون رسیدن و از بقیه کارخونه‌های تولیدی پیشی گرفتن و نمونه اولیه نسل جدید کارخونه‌ها شدن.

پخش حرارتی: ورود نیروی دریایی

فرآیند پخش حرارتی بر اساس نظریه سیدنی چپمن و دیوید انسکاگ بود که توضیح می‌داد وقتی یه گاز مخلوط از یه گرادیان دمایی عبور می‌کنه، گاز سنگین‌تر به سمت انتهای سرد و گاز سبک‌تر به سمت انتهای گرم تمایل پیدا می‌کنه. این روش توسط دانشمندای نیروی دریایی آمریکا توسعه داده شده بود، اما جزو فناوری‌های غنی‌سازی که اولش برای پروژه منهتن انتخاب شده بودن، نبود. این موضوع بیشتر به خاطر شک و تردید در مورد امکان‌سنجی فنیش بود، اما رقابت بین ارتش و نیروی دریایی هم بی‌تاثیر نبود.

آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی تحت هدایت فیلیپ آبلسون به تحقیقات ادامه داد، اما تماس کمی با پروژه منهتن وجود داشت تا اینکه در آوریل ۱۹۴۴، کاپیتان ویلیام اس. پارسونز، افسر نیروی دریایی مسئول توسعه تسلیحات در لوس آلاموس، خبر پیشرفت‌های دلگرم‌کننده در پخش حرارتی رو برای اوپنهایمر آورد. اوپنهایمر به گرووز اطلاع داد و اون هم در ۲۴ ژوئن ۱۹۴۴ ساخت یه کارخونه حرارتی رو تایید کرد.

گرووز با شرکت اچ. کی. فرگوسن از کلیولند، اوهایو، برای ساخت کارخونه پخش حرارتی که اسمش اس-۵۰ (S-50) گذاشته شد، قرارداد بست. طرح شامل نصب ۲۱۴۲ ستون پخش به ارتفاع ۴۸ فوت (۱۵ متر) بود که در ۲۱ ردیف چیده شده بودن. داخل هر ستون سه تا لوله هم‌مرکز بود. بخار از نیروگاه کی-۲۵ در نزدیکی با فشار ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع و دمای ۵۴۵ درجه فارنهایت (۲۸۵ درجه سانتیگراد) از داخل داخلی‌ترین لوله نیکلی به پایین جریان داشت، در حالی که آب با دمای ۱۵۵ درجه فارنهایت (۶۸ درجه سانتیگراد) از بیرونی‌ترین لوله آهنی به بالا می‌رفت. اورانیوم هگزافلوراید در لوله مسی وسط جریان داشت و جداسازی ایزوتوپ اورانیوم بین لوله‌های نیکلی و مسی اتفاق می‌افتاد.

کار در ۹ ژوئیه ۱۹۴۴ شروع شد و اس-۵۰ در سپتامبر به صورت جزئی شروع به کار کرد. نشتی‌ها تولید رو محدود کردن و باعث تعطیلی‌های چند ماهه شدن، اما در ژوئن ۱۹۴۵، کارخونه اس-۵۰، ۱۲,۷۳۰ پوند (۵,۷۷۰ کیلوگرم) محصول کمی غنی‌شده تولید کرد.

یک فرآیند سه مرحله‌ای

تا مارس ۱۹۴۵، هر ۲۱ ردیف تولیدی کار می‌کردن. اولش خروجی اس-۵۰ به وای-۱۲ فرستاده می‌شد، اما از مارس ۱۹۴۵ هر سه فرآیند غنی‌سازی به صورت سری کار می‌کردن.

1. مرحله اول (S-50): اس-۵۰ اولین مرحله بود و اورانیوم رو از ۰.۷۱ درصد به ۰.۸۹ درصد اورانیوم-۲۳۵ غنی می‌کرد.
2. مرحله دوم (K-25): این محصول بعد به فرآیند پخش گازی در کارخونه کی-۲۵ فرستاده می‌شد که محصولی با غنی‌سازی حدود ۲۳ درصد تولید می‌کرد.
3. مرحله سوم (Y-12): در نهایت، این محصول به وای-۱۲ فرستاده می‌شد که غنی‌سازیش رو به حدود ۸۹ درصد می‌رسوند؛ مقداری که برای استفاده در سلاح‌های هسته‌ای کافی بود.

تا ژوئیه ۱۹۴۵، حدود ۵۰ کیلوگرم اورانیوم غنی‌شده تا ۸۹ درصد به لوس آلاموس تحویل داده شد. کل این ۵۰ کیلوگرم، به همراه مقداری اورانیوم با غنای ۵۰ درصد، که به طور متوسط به حدود ۸۵ درصد غنی‌سازی می‌رسید، در اولین بمب «پسر کوچک» (Little Boy) استفاده شد.

پلوتونیوم: مسیر دوم به سمت بمب

مسیر دومی که پروژه منهتن دنبال می‌کرد، استفاده از پلوتونیوم بود. با اینکه مقادیر کمی پلوتونیوم در طبیعت وجود داره، بهترین راه برای به دست آوردن مقادیر زیادش، از طریق یه رآکتور هسته‌ایه. در این فرآیند، اورانیوم طبیعی با نوترون‌ها بمباران میشه و به اورانیوم-۲۳۹ تبدیل میشه. این عنصر به سرعت واپاشی می‌کنه و اول به نپتونیوم-۲۳۹ و بعد به پلوتونیوم-۲۳۹ تبدیل میشه. چون فقط مقدار کمی از اورانیوم تبدیل میشه، پلوتونیوم باید به صورت شیمیایی از اورانیوم باقی‌مونده، ناخالصی‌های اولیه و محصولات شکافت جدا بشه.

رآکتور گرافیتی ایکس-۱۰: کارخانه آزمایشی

در مارس ۱۹۴۳، دوپونت ساخت یه کارخونه پلوتونیوم رو در یه سایت ۱۱۲ هکتاری در اوک ریج شروع کرد. این کارخونه که قرار بود یه نمونه آزمایشی برای تاسیسات تولیدی بزرگتر در هنفورد باشه، شامل رآکتور گرافیتی هوا-خنک ایکس-۱۰ (X-10)، یه کارخونه جداسازی شیمیایی و تاسیسات پشتیبانی بود. به خاطر تصمیم بعدی برای ساخت رآکتورهای آب-خنک در هنفord، فقط کارخونه جداسازی شیمیایی به عنوان یه نمونه آزمایشی واقعی کار کرد. رآکتور گرافیتی ایکس-۱۰ از یه بلوک عظیم گرافیت به ابعاد ۲۴ فوت (۷.۳ متر) در هر طرف و وزن حدود ۱۵۰۰ تن تشکیل شده بود که با ۷ فوت (۲.۱ متر) بتن با چگالی بالا به عنوان سپر تشعشعی احاطه شده بود.

بزرگترین مشکل مربوط به «میله‌های سوخت» اورانیوم بود. این میله‌ها باید با آلومینیوم پوشش داده می‌شدن تا از خوردگی و فرار محصولات شکافت به سیستم خنک‌کننده جلوگیری بشه. تلاش‌های اولیه موفقیت‌آمیز نبود، اما آزمایشگاه متالورژی با کمک شرکت جنرال الکتریک بالاخره یه تکنیک جوشکاری بهبود یافته توسعه داد که در اکتبر ۱۹۴۳ در فرآیند تولید به کار گرفته شد.

رآکتور گرافیتی ایکس-۱۰ در ۴ نوامبر ۱۹۴۳ با حدود ۳۰ تن اورانیوم بحرانی شد. یه هفته بعد بار به ۳۶ تن افزایش پیدا کرد و تولید قدرتش به ۵۰۰ کیلووات رسید و تا آخر ماه اولین ۵۰۰ میلی‌گرم پلوتونیوم تولید شد. ایکس-۱۰ تا ژانویه ۱۹۴۵ به عنوان یه کارخونه تولیدی کار کرد و بعد به کارهای تحقیقاتی اختصاص داده شد.

رآکتورهای هنفورد: غول‌های تولید پلوتونیوم

با اینکه برای رآکتور اوک ریج از طراحی هوا-خنک برای سرعت بخشیدن به ساخت استفاده شده بود، این روش برای رآکتورهای تولیدی خیلی بزرگتر عملی نبود. طراحی‌های اولیه آزمایشگاه متالورژی و دوپونت از هلیوم برای خنک کردن استفاده می‌کردن، تا اینکه به این نتیجه رسیدن که یه رآکتور آب-خنک ساده‌تر، ارزون‌تر و سریع‌تر ساخته میشه.

در هنفورد هم مثل اوک ریج، بیشترین مشکل در پوشش‌دهی میله‌های اورانیوم بود که در مارس ۱۹۴۴ شروع شد. بعد از پیشرفت‌های زیاد، تا ژوئن ۱۹۴۴ تولید به حدی رسید که به نظر می‌رسید میله‌های پوشش‌داده شده کافی برای راه‌اندازی «رآکتور بی» در ماه آگوست وجود داره.

کار روی رآکتور بی، اولین رآکتور از شش رآکتور ۲۵۰ مگاواتی برنامه‌ریزی شده، در ۱۰ اکتبر ۱۹۴۳ شروع شد. رآکتورها با حروف A تا F نام‌گذاری شدن و اول سایت‌های B، D و F توسعه داده شدن تا فاصله بین رآکتورها به حداکثر برسه. این سه تا تنها رآکتورهایی بودن که در طول پروژه منهتن ساخته شدن.

ساخت خود رآکتور در فوریه ۱۹۴۴ شروع شد. با حضور کامپتون، ماتیاس، کرافورد گرین‌والت از دوپونت، لئونا وودز و فرمی که اولین میله سوخت رو وارد کرد، راه‌اندازی رآکتور از ۱۳ سپتامبر ۱۹۴۴ شروع شد. در چند روز بعد، ۸۳۸ لوله بارگذاری شدن و رآکتور بحرانی شد. کمی بعد از نیمه‌شب ۲۷ سپتامبر، اپراتورها شروع به بیرون کشیدن میله‌های کنترل برای شروع تولید کردن. اولش همه چیز خوب به نظر می‌رسید، اما حدود ساعت ۳ صبح سطح قدرت شروع به کاهش کرد و تا ۶:۳۰ صبح رآکتور کاملا خاموش شد. روز بعد رآکتور دوباره روشن شد، اما باز هم خاموش شد.

مشکل غیرمنتظره: مسمومیت با زنون

فرمی با چین-شیونگ وو تماس گرفت و اون علت مشکل رو «مسمومیت نوترونی» ناشی از زنون-۱۳۵ تشخیص داد. این ایزوتوپ نیمه‌عمری برابر با ۹.۲ ساعت داره. فرمی، وودز، دونالد جی. هیوز و جان آرچیبالد ویلر بعدا سطح مقطع هسته‌ای زنون-۱۳۵ رو محاسبه کردن و فهمیدن که ۳۰ هزار برابر اورانیوم هست. یعنی این ایزوتوپ مثل یه اسفنج نوترون‌ها رو جذب می‌کرد و واکنش زنجیره‌ای رو متوقف می‌کرد.

خوشبختانه، مهندس دوپونت، جورج گریوز، از طراحی اولیه آزمایشگاه متالورژی که در اون رآکتور ۱۵۰۰ لوله به صورت دایره‌ای داشت، منحرف شده بود و ۵۰۴ لوله اضافی برای پر کردن گوشه‌ها اضافه کرده بود. دانشمندها اولش این کار رو یه مهندسی بیش از حد و اتلاف وقت و پول می‌دونستن، اما فرمی فهمید که با بارگذاری هر ۲۰۰۴ لوله، رآکتور میتونه به سطح قدرت مورد نیاز برسه و به طور موثر پلوتونیوم تولید کنه. رآکتور دی در ۱۷ دسامبر ۱۹۴۴ و رآکتور اف در ۲۵ فوریه ۱۹۴۵ راه‌اندازی شدن.

فرآیند جداسازی شیمیایی

در همین حین، شیمیدان‌ها داشتن فکر می‌کردن که چطور میشه پلوتونیوم رو از اورانیوم جدا کرد، در حالی که خواص شیمیاییش هنوز ناشناخته بود. تیمی به رهبری چارلز ام. کوپر با استفاده از مقادیر خیلی کم پلوتونیومی که در آزمایشگاه متالورژی در سال ۱۹۴۲ موجود بود، یه فرآیند با استفاده از «لانتانوم فلوراید» توسعه داد که برای کارخونه جداسازی آزمایشی انتخاب شد. یه فرآیند جداسازی دوم، به اسم «فرآیند بیسموت فسفات»، بعدا توسط سیبورگ و استنلی جی. تامسون توسعه داده شد. گرین‌والت فرآیند بیسموت فسفات رو به خاطر خاصیت خورندگی لانتانوم فلوراید ترجیح داد و این فرآیند برای کارخونه‌های جداسازی هنفورد انتخاب شد.

در هنفورد، اولویت اول به تاسیسات منطقه ۳۰۰ داده شد: ساختمون‌هایی برای آزمایش مواد، آماده‌سازی اورانیوم و مونتاژ و کالیبره کردن ابزارها. با وجود اولویت، کار روی منطقه ۳۰۰ به خاطر ماهیت منحصربه‌فرد و پیچیده تاسیسات و کمبود نیروی کار و مواد در زمان جنگ، از برنامه عقب افتاد.

هر کارخونه جداسازی از چهار ساختمون تشکیل شده بود. ساختمون‌های اصلی که به «کنیون» (دره) معروف بودن، هر کدوم ۸۰۰ فوت (۲۴۰ متر) طول و ۶۵ فوت (۲۰ متر) عرض داشتن. به خاطر سطح بالای رادیواکتیویته، کار در کارخونه‌های جداسازی باید با کنترل از راه دور و با استفاده از تلویزیون مداربسته انجام می‌شد؛ چیزی که در سال ۱۹۴۳ تقریبا ناشناخته بود. تعمیرات با کمک یه جرثقیل سقفی و ابزارهای مخصوص انجام می‌شد.

در ۵ فوریه ۱۹۴۵، ماتیاس اولین محموله ۸۰ گرمی از نیترات پلوتونیوم ۹۵ درصد خالص رو شخصا به یه پیک از لوس آلاموس در لس آنجلس تحویل داد. این لحظه یه نقطه عطف بزرگ در پروژه بود.

طراحی سلاح: از تفنگ تا انفجار درونی

در سال ۱۹۴۳، تلاش‌های توسعه‌ای روی یه سلاح شکافتی از نوع تفنگی با پلوتونیوم به اسم «مرد لاغر» (Thin Man) متمرکز بود. تحقیقات اولیه روی خواص پلوتونیوم با استفاده از پلوتونیوم-۲۳۹ تولید شده در سیکلوترون انجام شده بود که خیلی خالص بود اما فقط در مقادیر خیلی کم میشد تولیدش کرد. لوس آلاموس اولین نمونه پلوتونیوم رو از رآکتور ایکس-۱۰ کلینتون در آوریل ۱۹۴۴ دریافت کرد و چند روز بعد، امیلیو سگره یه مشکل بزرگ کشف کرد: پلوتونیوم تولید شده در رآکتور، غلظت بالاتری از ایزوتوپ پلوتونیوم-۲۴۰ داشت. این ایزوتوپ تا پنج برابر بیشتر از پلوتونیوم سیکلوترونی، شکافت خود به خودی داشت.

این مشکل، پلوتونیوم رو برای استفاده در یه سلاح از نوع تفنگی نامناسب می‌کرد. چون پلوتونیوم-۲۴۰ واکنش زنجیره‌ای رو خیلی زود شروع می‌کرد و باعث یه «پیش-انفجار» (predetonation) می‌شد. این یعنی قبل از اینکه مقدار کافی پلوتونیوم شکافت پیدا کنه، جرم بحرانی پراکنده می‌شد و بمب عمل نمی‌کرد. ایده یه تفنگ با سرعت بالاتر مطرح شد اما غیرعملی بود. امکان جداسازی ایزوتوپ‌ها هم در نظر گرفته شد و رد شد، چون جدا کردن پلوتونیوم-۲۴۰ از پلوتونیوم-۲۳۹ حتی از جدا کردن اورانیوم-۲۳۵ از اورانیوم-۲۳۸ هم سخت‌تر بود و این کار «سلاح رو به طور نامحدود به تاخیر می‌انداخت».

طرح جایگزین: انفجار درونی (Implosion)

کار روی یه روش جایگزین برای طراحی بمب، معروف به «انفجار درونی»، قبلا تحت هدایت فیزیکدان ست ندرمایر شروع شده بود. در این روش، از مواد منفجره برای فشرده کردن یه کره زیربحرانی از ماده شکافت‌پذیر به یه شکل کوچکتر و چگال‌تر استفاده می‌شد. جرم بحرانی در این روش خیلی سریعتر از روش تفنگی تشکیل می‌شد. وقتی اتم‌های شکافت‌پذیر به هم نزدیکتر میشن، نرخ جذب نوترون افزایش پیدا می‌کنه، پس این روش از ماده شکافت‌پذیر هم بهینه‌تر استفاده می‌کرد. تحقیقات ندرمایر در سال ۱۹۴۳ و اوایل ۱۹۴۴ امیدوارکننده بود، اما نشون داد که یه سلاح انفجار درونی هم از نظر نظری و هم از نظر مهندسی، خیلی پیچیده‌تر از طرح تفنگی هست. در سپتامبر ۱۹۴۳، جان فون نویمان، که با خرج‌های شکل‌دار تجربه داشت، پیشنهاد داد که به جای شکل استوانه‌ای که ندرمایر روش کار می‌کرد، از یه پیکربندی کروی استفاده بشه.

تلاش‌ها برای طراحی انفجار درونی، با اسم رمز «مرد چاق» (Fat Man)، در آگوست ۱۹۴۴ وقتی که اوپنهایمر یه سازماندهی مجدد گسترده در آزمایشگاه لوس آلاموس برای تمرکز روی این روش انجام داد، سرعت گرفت. دو تا گروه جدید در لوس آلاموس برای توسعه سلاح انفجار درونی ایجاد شد: بخش ایکس (برای مواد منفجره) به ریاست متخصص مواد منفجره جورج کیستیاکوفسکی و بخش جی (برای گجت) به ریاست رابرت باکر.

طرح جدید شامل «عدسی‌های انفجاری» بود که انفجار رو به صورت کروی متمرکز می‌کردن. طراحی این عدسی‌ها کند، سخت و خسته‌کننده بود. مواد منفجره مختلفی آزمایش شدن تا اینکه روی ترکیب بی و باراتول به توافق رسیدن. طرح نهایی شبیه یه توپ فوتبال بود، با ۲۰ عدسی شش‌ضلعی و ۱۲ عدسی پنج‌ضلعی، که هر کدوم حدود ۸۰ پوند (۳۶ کیلوگرم) وزن داشتن. برای اینکه انفجار دقیقا درست انجام بشه، به چاشنی‌های الکتریکی سریع، قابل اعتماد و ایمن نیاز بود. برای اطمینان بیشتر، برای هر عدسی دو تا چاشنی گذاشته شد. اونها از چاشنی‌های سیمی انفجاری استفاده کردن که یه اختراع جدید بود و در لوس آلاموس توسط گروهی به رهبری لوئیس آلوارز توسعه داده شده بود.

برای مطالعه رفتار امواج شوک همگرا، رابرت سربر «آزمایش رالا» (RaLa Experiment) رو طراحی کرد که از ایزوتوپ رادیواکتیو کوتاه‌عمر لانتانوم-۱۴۰، یه منبع قوی از اشعه گاما، استفاده می‌کرد. این آزمایش اجازه می‌داد که یه فیلم اشعه ایکس از انفجار درونی گرفته بشه. عدسی‌ها عمدتا با استفاده از این سری آزمایش‌ها طراحی شدن. دیوید هاوکینز در تاریخچه پروژه لوس آلاموس نوشت: «رالا به مهمترین آزمایش منفردی تبدیل شد که بر طراحی نهایی بمب تاثیر گذاشت».

درون مواد منفجره یه «هل‌دهنده» آلومینیومی بود که یه انتقال نرم از ماده منفجره با چگالی نسبتا کم به لایه بعدی، یعنی «تمپر» از اورانیوم طبیعی، ایجاد می‌کرد. وظیفه اصلی تمپر این بود که جرم بحرانی رو تا جای ممکن کنار هم نگه داره، اما نوترون‌ها رو هم به هسته منعکس می‌کرد. برای جلوگیری از پیش-انفجار توسط یه نوترون خارجی، تمپر با یه لایه نازک از بور جاذب نوترون پوشونده شده بود. یه آغازگر نوترونی مدوله‌شده از پولونیوم-بریلیوم، معروف به «اورچین» (Urchin)، برای شروع واکنش زنجیره‌ای دقیقا در لحظه مناسب توسعه داده شد.

کار نهایی متالورژها این بود که بفهمن چطور پلوتونیوم رو به شکل یه کره ریخته‌گری کنن. مشکلات وقتی معلوم شد که تلاش‌ها برای اندازه‌گیری چگالی پلوتونیوم نتایج متناقضی می‌داد. اولش فکر کردن آلودگی وجود داره، اما خیلی زود مشخص شد که پلوتونیوم چندین «آلوتروپ» یا شکل مختلف داره. فاز آلفای شکننده که در دمای اتاق وجود داره، در دماهای بالاتر به فاز بتای انعطاف‌پذیر تبدیل میشه. بعد توجه به فاز دلتای حتی انعطاف‌پذیرتر جلب شد. مشخص شد که این فاز وقتی با آلومینیوم آلیاژ بشه، در دمای اتاق پایدار می‌مونه، اما آلومینیوم وقتی با ذرات آلفا بمباران میشه، نوترون ساطع می‌کنه که مشکل پیش-اشتعال رو بدتر می‌کرد. بعد متالورژها به استفاده از یه آلیاژ پلوتونیوم-گالیوم رسیدن که فاز دلتا رو پایدار می‌کرد و میشد اون رو با پرس گرم به شکل کروی مورد نظر درآورد. چون پلوتونیوم به راحتی خورده می‌شد، کره با نیکل پوشونده شد.

این کار خطرناک بود. تا آخر جنگ، نصف شیمیدان‌ها و متالورژها به خاطر تشخیص سطح بالای غیرقابل قبول پلوتونیوم در ادرارشون، مجبور شدن از کار با این ماده کنار گذاشته بشن. نیم‌کره‌های اولین «هسته» پلوتونیوم در ۲ ژوئیه ۱۹۴۵ تولید و تحویل داده شدن.

برخلاف بمب پلوتونیومی «مرد چاق»، طراحی سلاح اورانیومی از نوع تفنگی «پسر کوچک» (Little Boy) ساده و سرراست بود. مسئولیت کلیش به بخش تسلیحات پارسونز واگذار شد و طراحی، توسعه و کارهای فنی در لوس آلاموس زیر نظر گروه فرانسیس برچ انجام می‌شد. حالا که طرح تفنگی فقط باید با اورانیوم غنی‌شده کار می‌کرد، طراحی خیلی ساده‌تر شد. دیگه به یه تفنگ با سرعت بالا نیاز نبود و یه سلاح ساده‌تر جایگزین شد.

آزمایش ترینیتی: اولین انفجار اتمی تاریخ

به خاطر پیچیدگی سلاح مدل انفجار درونی، تصمیم گرفته شد که با وجود هدر رفتن ماده شکافت‌پذیر، یه آزمایش هسته‌ای در مقیاس کامل انجام بشه. اوپنهایمر اسم رمز این آزمایش رو گذاشت «ترینیتی» (Trinity). در مارس ۱۹۴۴، برنامه‌ریزی برای این آزمایش به کنت بینبریج واگذار شد که «محدوده بمباران آلاموگوردو» رو برای محل آزمایش انتخاب کرد.

گرووز از این ایده که به یه کمیته سنا توضیح بده که یه میلیارد دلار پلوتونیوم از دست رفته، خوشش نمیومد. برای همین یه محفظه استوانه‌ای به اسم رمز «جامبو» (Jumbo) ساخته شد تا در صورت شکست، ماده فعال رو بازیابی کنه. این محفظه با هزینه زیاد از ۲۱۴ تن آهن و فولاد ساخته شد. اما تا زمانی که جامبو رسید، اعتماد به روش انفجار درونی اونقدر زیاد شده بود و پلوتونیوم هم به اندازه کافی موجود بود که اوپنهایمر تصمیم گرفت ازش استفاده نکنه. به جاش، اون رو بالای یه برج فولادی در فاصله ۸۰۰ یاردی (۷۳۰ متری) از سلاح قرار دادن تا یه اندازه‌گیری تقریبی از قدرت انفجار باشه. جامبو سالم موند، هرچند برجش از بین رفت.

برای آزمایش اصلی، سلاح که بهش لقب «گجت» (the gadget) داده بودن، به بالای یه برج فولادی ۱۰۰ فوتی (۳۰ متری) برده شد. انفجار در این ارتفاع نشون می‌داد که سلاح وقتی از بمب‌افکن رها میشه، چطور رفتار خواهد کرد. انفجار در هوا انرژی رو مستقیما به هدف منتقل می‌کرد و ریزش رادیواکتیو کمتری تولید می‌کرد. گجت در ۱۳ ژوئیه زیر نظر نوریس بردبری در مزرعه مک‌دونالد در نزدیکی مونتاژ شد و روز بعد با احتیاط به بالای برج برده شد.

در ساعت ۵:۳۰ صبح روز ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵، گجت با انرژی معادل حدود ۲۰ کیلوتن TNT منفجر شد و یه دهانه از «ترینیتایت» (شیشه رادیواکتیو) به عرض ۲۵۰ فوت (۷۶ متر) در بیابان به جا گذاشت. موج شوک تا فاصله بیش از ۱۰۰ مایل (۱۶۰ کیلومتر) احساس شد و ابر قارچی به ارتفاع ۷.۵ مایل (۱۲.۱ کیلومتر) رسید. صداش تا ال پاسو، تگزاس هم شنیده شد، برای همین گرووز یه داستان پوششی در مورد انفجار انبار مهمات در فرودگاه آلاموگوردو منتشر کرد.

اوپنهایمر بعدها ادعا کرد که موقع دیدن انفجار، به یه آیه از کتاب مقدس هندوها، باگاواد گیتا، فکر کرده: «اکنون من مرگ شده‌ام، نابودگر دنیاها».

آزمایش خیلی موفق‌تر از چیزی بود که انتظار می‌رفت. این خبر فورا به استیمسون که در کنفرانس پوتسدام بود، تلگراف شد. رئیس‌جمهور هری ترومن به شدت تحت تاثیر این خبر قرار گرفت. استیمسون در دفتر خاطراتش نوشت که وقتی این خبر رو به چرچیل داد، چرچیل گفت: «حالا می‌فهمم دیروز چه اتفاقی برای ترومن افتاد. نمی‌تونستم بفهمم. وقتی بعد از خوندن این گزارش به جلسه اومد، یه آدم دیگه‌ای شده بود. اون به روس‌ها گفت که دقیقا کجا وایسادن و کلا کل جلسه رو مدیریت کرد».

نیروی انسانی پروژه: ارتش عظیمی از کارگران و دانشمندان

در اوج فعالیتش در ژوئن ۱۹۴۴، پروژه منهتن حدود ۱۲۹ هزار کارگر داشت که ۸۴,۵۰۰ نفرشون کارگر ساختمانی، ۴۰,۵۰۰ نفر اپراتور کارخونه و ۱,۸۰۰ نفر پرسنل نظامی بودن. با کم شدن فعالیت‌های ساختمانی، نیروی کار یک سال بعد به ۱۰۰ هزار نفر کاهش یافت، اما تعداد پرسنل نظامی به ۵,۶۰۰ نفر افزایش یافت. پیدا کردن تعداد مورد نیاز کارگر، مخصوصا کارگرای ماهر، در رقابت با بقیه برنامه‌های حیاتی زمان جنگ، خیلی سخت بود. به خاطر جابجایی زیاد، در کل بیش از ۵۰۰ هزار نفر روی این پروژه کار کردن. بیشتر آمریکایی‌های آفریقایی‌تبار در شغل‌های سطح پایین استخدام شدن، اما چند تا دانشمند و تکنسین سیاه‌پوست هم وجود داشتن. نیازهای منحصر به فرد کاری و امنیتی باعث شد که پروژه منهتن درصد بیشتری از زنان رو در نقش‌های فنی نسبت به پروژه‌های دولتی بعدی داشته باشه.

یکی از منابع نیروی ماهر، خود ارتش بود، مخصوصا «برنامه آموزش تخصصی ارتش». در سال ۱۹۴۳، MED «یگان ویژه مهندسی» (SED) رو با ظرفیت ۶۷۵ نفر ایجاد کرد. تکنسین‌ها و کارگرای ماهری که به ارتش اعزام می‌شدن، به SED منتقل می‌شدن. منبع دیگه «سپاه زنان ارتش» (WAC) بود. زنانی که در این سپاه بودن، اولش برای کارهای دفتری با مواد طبقه‌بندی شده در نظر گرفته شده بودن، اما خیلی زود برای کارهای فنی و علمی هم به کار گرفته شدن.

یه استاد رادیولوژی به اسم استافورد ال. وارن، به عنوان سرهنگ در سپاه پزشکی ارتش آمریکا منصوب شد و رئیس بخش پزشکی MED و مشاور پزشکی گرووز شد. وظیفه اولیه وارن، تامین نیروی انسانی بیمارستان‌ها در اوک ریج، ریچلند و لوس آلاموس بود. بخش پزشکی مسئول تحقیقات پزشکی و همچنین برنامه‌های بهداشت و ایمنی MED بود. این یه چالش بزرگ بود، چون کارگرا با انواع مواد شیمیایی سمی، مایعات و گازهای خطرناک تحت فشار بالا، ولتاژهای بالا و آزمایش‌های مربوط به مواد منفجره سر و کار داشتن، به غیر از خطرات عمدتا ناشناخته رادیواکتیویته و کار با مواد شکافت‌پذیر. با این حال، در دسامبر ۱۹۴۵، شورای ملی ایمنی به پروژه منهتن «جایزه افتخار برای خدمات برجسته به ایمنی» رو به خاطر سابقه ایمنیش اهدا کرد. بین ژانویه ۱۹۴۳ و ژوئن ۱۹۴۵، ۶۲ مورد مرگ و ۳,۸۷۹ مورد آسیب منجر به ناتوانی وجود داشت که حدود ۶۲ درصد کمتر از نرخ صنایع خصوصی بود.

راز بزرگ: پنهان‌کاری و جاسوسی در پروژه منهتن

پروژه منهتن تحت فرمان «رازداری مطلق» از طرف روزولت عمل می‌کرد. این یعنی خود وجود پروژه باید مخفی می‌موند. این کار با توجه به حجم دانش و گمانه‌زنی‌هایی که قبل از پروژه در مورد شکافت هسته‌ای وجود داشت، تعداد زیاد افراد درگیر و مقیاس تاسیسات، کار خیلی سختی بود. گرووز یه نسخه افراطی از «بخش‌بندی» (compartmentalization) رو در پیش گرفت که بهش سیاست «فقط در حد نیاز بدانید» (need-to-know) هم میگن:

«بخش‌بندی دانش، برای من قلب امنیت بود. قانون من ساده بود و قابل تفسیر غلط نبود – هر کسی باید هر چیزی رو که برای انجام کارش لازم داشت می‌دونست و نه هیچی بیشتر. پایبندی به این قانون نه تنها امنیت کافی رو فراهم می‌کرد، بلکه با وادار کردن افراد به تمرکز روی کار خودشون، کارایی کلی رو هم خیلی بهتر می‌کرد. و برای همه مشخص می‌کرد که این پروژه برای تولید یه محصول نهایی خاص وجود داره – نه برای اینکه افراد کنجکاویشون رو ارضا کنن و دانش علمیشون رو افزایش بدن».

این رویکرد با هنجارهای خیلی از دانشمندای درگیر در تضاد بود. اونها ادعا می‌کردن که علم نمی‌تونه تحت چنین الزاماتی با موفقیت عمل کنه. مقامات پروژه منهتن همچنین با روزنامه‌نگارها، اعضای کنگره، مقامات فدرالی که «در جریان نبودن»، ساکنان نزدیک سایت‌های محلی، قاضی‌هایی که به ادعاهای مربوط به زمین رسیدگی می‌کردن و منابع دیگه گمانه‌زنی، کنجکاوی و درز اطلاعات، مشکل داشتن.

به خاطر موفقیت نسبی در دور نگه داشتن داستان از روزنامه‌ها، بایرون پرایس، رئیس دفتر سانسور، در نهایت پروژه منهتن رو «بهترین راز نگه داشته شده جنگ» نامید. مجله لایف در سال ۱۹۴۵ تخمین زد که قبل از بمباران‌های هیروشیما و ناکازاکی «احتمالا نه بیشتر از چند ده نفر در کل کشور معنای کامل پروژه منهتن رو می‌دونستن، و شاید فقط هزار نفر دیگه حتی خبر داشتن که کاری در مورد اتم‌ها در جریانه». این مجله نوشت که بیش از ۱۰۰ هزار نفر دیگه‌ای که در پروژه استخدام شده بودن «مثل موش‌های کور در تاریکی کار می‌کردن». به اونها هشدار داده شده بود که افشای رازهای پروژه با ۱۰ سال زندان یا جریمه ۱۰ هزار دلاری مجازات میشه. اونها «در حالی که پشت دیوارهای بتنی ضخیم واکنش‌های مرموزی اتفاق می‌افتاد، عقربه‌ها و کلیدها رو زیر نظر داشتن» بدون اینکه هدف کارشون رو بدونن.

سانسور داوطلبانه و چشم‌های تیزبین شوروی

سانسور داوطلبانه اطلاعات اتمی قبل از پروژه منهتن شروع شده بود. بعد از شروع جنگ در اروپا در سال ۱۹۳۹، دانشمندای آمریکایی از انتشار تحقیقات مربوط به نظامی خودداری کردن و در سال ۱۹۴۰، مجلات علمی شروع به درخواست از آکادمی ملی علوم برای تایید مقالات کردن. ویلیام ال. لارنس از نیویورک تایمز که مقاله‌ای در مورد شکافت اتمی نوشته بود، بعدها فهمید که مقامات دولتی در سال ۱۹۴۳ از کتابدارها در سراسر کشور خواسته بودن که اون شماره از مجله رو جمع کنن. اما این سکوت توجه شوروی رو جلب کرد. در آوریل ۱۹۴۲، فیزیکدان هسته‌ای گئورگی فلروف به ژوزف استالین در مورد نبود مقالات مربوط به شکافت هسته‌ای در مجلات آمریکایی نامه نوشت؛ این موضوع باعث شد که اتحاد جماهیر شوروی پروژه بمب اتمی خودش رو شروع کنه.

دفتر سانسور از مطبوعات خواست که به طور داوطلبانه از بحث در مورد «شکستن اتم، انرژی اتمی، شکافت اتمی، شکاف اتمی یا هر معادل دیگه‌ای» خودداری کنن.

جاسوسان شوروی: رخنه در دیوار امنیتی

احتمال خرابکاری همیشه وجود داشت و گاهی اوقات وقتی تجهیزات خراب می‌شدن، بهش شک می‌کردن. با اینکه مشکلاتی وجود داشت که تصور می‌شد نتیجه بی‌احتیاطی یا نارضایتی کارمندان باشه، هیچ مورد تایید شده‌ای از خرابکاری توسط نیروهای محور وجود نداشت. اما در ۱۰ مارس ۱۹۴۵، یه بالون آتش‌زای ژاپنی به یه خط برق برخورد کرد و جهش برق ناشی از اون باعث شد که سه تا رآکتور در هنفورد به طور موقت خاموش بشن.

با این همه آدم درگیر، امنیت کار سختی بود. یه یگان ویژه از سپاه ضداطلاعات برای رسیدگی به مسائل امنیتی پروژه تشکیل شد. تا سال ۱۹۴۳، مشخص شد که اتحاد جماهیر شوروی در تلاش برای نفوذ به پروژه هست. سرهنگ دوم بوریس تی. پاش، رئیس شاخه ضداطلاعات فرماندهی دفاعی غرب، جاسوسی مشکوک شوروی در آزمایشگاه تشعشع برکلی رو بررسی کرد. اوپنهایمر به پاش اطلاع داد که یه استاد همکار در برکلی به اسم هاکون شوالیه، بهش پیشنهاد داده بود که اطلاعاتی رو به اتحاد جماهیر شوروی منتقل کنه.

موفق‌ترین جاسوس شوروی کلاوس فوکس بود. اون یه فیزیکدان و عضو هیئت بریتانیایی بود که به شدت در کار طراحی بمب انفجار درونی در لوس آلاموس درگیر بود. فعالیت‌های جاسوسی اون تا سال ۱۹۵۰ و در نتیجه پروژه «ونونا» شناسایی نشد. افشای فعالیت‌های جاسوسی اون به همکاری هسته‌ای آمریکا با بریتانیا و کانادا آسیب زد و موارد دیگه‌ای از جاسوسی هم بعدا کشف شد که منجر به دستگیری هری گلد، دیوید گرین‌گلس، و جولیوس و اتل روزنبرگ شد. جاسوسای دیگه‌ای مثل جورج کوال و تئودور هال برای دهه‌ها ناشناخته باقی موندن. ارزش این جاسوسی به سختی قابل اندازه‌گیریه، چون محدودیت اصلی پروژه بمب اتمی شوروی، کمبود سنگ اورانیوم بود. این جاسوسی ممکنه حداقل یکی دو سال در توسعه بمب خودشون به شوروی کمک کرده باشه.

جاسوسی خارجی: ماموریت آلسوس

پروژه منهتن علاوه بر ساخت بمب اتمی، وظیفه جمع‌آوری اطلاعات در مورد پروژه انرژی هسته‌ای آلمان رو هم داشت. تصور می‌شد که برنامه سلاح‌های هسته‌ای ژاپن خیلی پیشرفته نیست چون ژاپن دسترسی کمی به سنگ اورانیوم داشت، اما اولش ترس از این بود که آلمان خیلی به ساخت سلاح‌های خودش نزدیکه. به تحریک پروژه منهتن، یه کمپین بمباران و خرابکاری علیه کارخونه‌های آب سنگین در نروژ تحت اشغال آلمان انجام شد.

یه ماموریت کوچیک به اسم «آلسوس» (Alsos، به یونانی یعنی «بیشه») ایجاد شد تا تحولات علمی دشمن رو بررسی کنه. بوریس پاش فرمانده این واحد بود و ساموئل گودشمیت مدیر علمیش بود.

ماموریت آلسوس در ایتالیا از کارکنان آزمایشگاه فیزیک دانشگاه رم بعد از تصرف شهر در ژوئن ۱۹۴۴ بازجویی کرد. در همین حین، پاش یه ماموریت ترکیبی بریتانیایی و آمریکایی آلسوس در لندن تشکیل داد تا در عملیات «اورلرد» (حمله به نرماندی) شرکت کنه. گرووز این ریسک رو که آلمان‌ها ممکنه سعی کنن با سموم رادیواکتیو فرود در نرماندی رو مختل کنن، اونقدر جدی می‌دونست که به ژنرال دوایت آیزنهاور هشدار داد.

تیم آلسوس به دنبال ارتش‌های پیشرو متفقین، از دانشمندها بازجویی و تاسیسات رو در مناطق آزاد شده فرانسه و آلمان جستجو می‌کرد تا در مورد کار آلمان‌ها اطلاعات کسب کنه. گودشمیت در نوامبر ۱۹۴۴ به این نتیجه رسید که برنامه هسته‌ای آلمان هیچوقت از مرحله آزمایشگاهی فراتر نرفته. همونطور که بعدها گفت: «شواهد موجود به طور قطعی ثابت کرد که آلمان بمب اتمی نداشت و احتمالا در هیچ زمان معقولی هم نمی‌تونست داشته باشه».

بازجویی از زندانیای آلمانی نشون داد که اورانیوم و توریوم در اورانینبورگ پردازش میشن، برای همین گرووز ترتیب بمباران اونجا رو در ۱۵ مارس ۱۹۴۵ داد تا از تصرفش توسط اتحاد جماهیر شوروی جلوگیری کنه. یه تیم آلسوس به اشتاسفورت در منطقه اشغالی شوروی رفت و ۱۱ تن سنگ معدن رو از اونجا خارج کرد. در آوریل ۱۹۴۵، پاش در عملیاتی به اسم «هاربوریج»، قلب تلاش‌های هسته‌ای آلمان رو پاکسازی کرد. اونها آزمایشگاه‌های هسته‌ای، اسناد، تجهیزات و منابع، از جمله آب سنگین و ۱.۵ تن اورانیوم فلزی رو به دست آوردن.

تیم‌های آلسوس دانشمندای آلمانی از جمله کورت دیبنر، اتو هان، والتر گرلاخ، ورنر هایزنبرگ و کارل فریدریش فون وایتسکر رو دستگیر کردن. اونها به انگلیس برده شدن و در «فارم هال» زندانی شدن، جایی که مکالماتشون مخفیانه ضبط می‌شد.

بمباران‌های اتمی هیروشیما و ناکازاکی

با نزدیک شدن به پایان پروژه، تمرکز از ساخت بمب به استفاده از اون تغییر کرد. این مرحله‌ای بود که تمام تلاش‌های علمی، مهندسی و صنعتی به یه نتیجه نظامی و تاریخی ختم می‌شد.

آماده‌سازی برای حمله

تنها هواپیمای متفقین که قادر به حمل «مرد لاغر» به طول ۱۷ فوت (۵.۲ متر) یا «مرد چاق» به عرض ۵۹ اینچ (۱۵۰ سانتی‌متر) بود، لنکستر آورو بریتانیایی بود، اما استفاده از یه هواپیمای بریتانیایی مشکلات نگهداری ایجاد می‌کرد. گرووز امیدوار بود که بوئینگ بی-۲۹ سوپرفورترس آمریکایی رو بشه با اتصال دو تا محفظه بمبش به هم، برای حمل «مرد لاغر» تغییر داد. بعد از اینکه «مرد لاغر» کنار گذاشته شد، این کار دیگه لازم نبود، چون «پسر کوچک» اونقدر کوتاه بود که توی محفظه بمب بی-۲۹ جا می‌شد، اما هنوز تغییراتی لازم بود. فرماندهی تجهیزات نیروی هوایی ارتش در رایت فیلد، اوهایو، در نوامبر ۱۹۴۳ «سیلورپلیت» (Silverplate)، اسم رمز تغییر بی-۲۹، رو شروع کرد.

«گروه ترکیبی ۵۰۹» در ۱۷ دسامبر ۱۹۴۴ در فرودگاه نظامی وندوور، یوتا، به فرماندهی سرهنگ پل دبلیو. تیبتس فعال شد. اسکادران بمباران ۳۹۳ این گروه، مجهز به بی-۲۹ های سیلورپلیت، پروازهای طولانی مدت بر فراز آب و رها کردن بمب‌های کدو تنبلی (نسخه‌های غیراتمی بمب‌ها) رو تمرین می‌کرد. یه واحد ویژه به اسم «پروژه آلبرتا» در لوس آلاموس تحت فرماندهی پارسونز برای کمک به آماده‌سازی و تحویل بمب‌ها تشکیل شد. گروه ترکیبی ۵۰۹ در ژوئیه ۱۹۴۵ به نورث فیلد در جزیره تینیان منتقل شد.

بیشتر قطعات «پسر کوچک» در ۱۶ ژوئیه با ناو یواس‌اس ایندیاناپولیس از سانفرانسیسکو حرکت کردن و در ۲۶ ژوئیه به تینیان رسیدن. قطعات باقی‌مونده، شامل شش حلقه اورانیوم خیلی غنی‌شده، با سه تا هواپیمای داگلاس سی-۵۴ اسکای‌مستر تحویل داده شدن. دو تا مجموعه «مرد چاق» با بی-۲۹ های مخصوص گروه ترکیبی ۵۰۹ به تینیان منتقل شدن و اولین هسته پلوتونیوم با یه سی-۵۴ ویژه فرستاده شد.

انتخاب اهداف

در اواخر آوریل ۱۹۴۵، یه کمیته هدف‌گیری برای تعیین اینکه کدوم شهرها باید هدف قرار بگیرن، تشکیل شد و کوکورا، هیروشیما، نیگاتا و کیوتو رو پیشنهاد داد. استیمسون دخالت کرد و اعلام کرد که خودش تصمیم هدف‌گیری رو می‌گیره و اجازه بمباران کیوتو رو به خاطر اهمیت تاریخی و مذهبیش نمیده. در نهایت، ناکازاکی جایگزین کیوتو شد.

در می ۱۹۴۵، «کمیته موقت» برای مشاوره در مورد استفاده از انرژی هسته‌ای در زمان جنگ و بعد از جنگ ایجاد شد. این کمیته هم یه هیئت علمی متشکل از آرتور کامپتون، فرمی، لارنس و اوپنهایمر تشکیل داد. این هیئت علمی نه تنها در مورد اثرات فیزیکی احتمالی یه بمب اتمی، بلکه در مورد تاثیر نظامی و سیاسی احتمالی اون هم نظر داد. در جلسه‌ای در ۱ ژوئن، کمیته موقت به این نتیجه رسید که «بمب باید هرچه سریعتر علیه ژاپن استفاده بشه؛ باید روی یه کارخونه جنگی که توسط خونه‌های کارگرا احاطه شده استفاده بشه؛ و باید بدون هشدار قبلی استفاده بشه».

در کنفرانس پوتسدام در آلمان، رئیس‌جمهور هری ترومن به استالین گفت که آمریکا «یه سلاح جدید با نیروی تخریبی غیرعادی» داره، بدون اینکه جزئیاتی بده. چون استالین «علاقه خاصی نشون نداد»، ترومن به اشتباه تصور کرد که استالین متوجه نشده. در واقع، جاسوسای شوروی استالین رو از کارها و آزمایش برنامه‌ریزی شده باخبر کرده بودن.

یه دستور حمله از ژنرال توماس تی. هندی به ژنرال کارل اسپاتز در ۲۵ ژوئیه توسط مارشال و استیمسون تایید شد که مشخص می‌کرد «اولین بمب ویژه» باید «بعد از حدود ۳ آگوست ۱۹۴۵» استفاده بشه و «بمب‌های اضافی» هم «به محض آماده شدن توسط کارکنان پروژه» استفاده بشن.

بمباران هیروشیما

در ۶ آگوست ۱۹۴۵، هواپیمای انولا گی (Enola Gay)، یه بوئینگ بی-۲۹ سوپرفورترس از اسکادران بمباران ۳۹۳، به خلبانی تیبتس، با یه بمب «پسر کوچک» در محفظه بمبش از نورث فیلد بلند شد. هیروشیما، مقر ارتش دوم و لشکر پنجم و یه بندر مهم، هدف اصلی بود و کوکورا و ناکازاکی اهداف جایگزین بودن. پارسونز، مسئول سلاح در این ماموریت، مونتاژ نهایی بمب رو در هوا انجام داد تا خطرات انفجار هسته‌ای در صورت سقوط هنگام بلند شدن رو به حداقل برسونه.

بمب در ارتفاع ۱,۷۵۰ فوتی (۵۳۰ متری) با انفجاری که بعدها معادل ۱۳ کیلوتن TNT تخمین زده شد، منفجر شد. مساحتی حدود ۴.۷ مایل مربع (۱۲ کیلومتر مربع) نابود شد. مقامات ژاپنی مشخص کردن که ۶۹ درصد ساختمون‌های هیروشیما نابود و ۶-۷ درصد دیگه آسیب دیدن. تخمین‌های اولیه این بود که ۶۶ هزار نفر کشته و ۶۹ هزار نفر زخمی شدن؛ تخمین‌های مجدد بعدی که افرادی مثل کارگرای کره‌ای و سربازای اضافی رو هم شامل می‌شد، به این نتیجه رسید که ممکنه تا دسامبر ۱۹۴۵، ۱۴۰ هزار نفر در اثر این حمله کشته شده باشن.

بمباران ناکازاکی

صبح روز ۹ آگوست ۱۹۴۵، باکسکار (Bockscar)، یه بی-۲۹ دوم به خلبانی فرمانده اسکادران بمباران ۳۹۳، سرگرد چارلز دبلیو. سوئینی، با یه بمب «مرد چاق» بلند شد. این بار، اشورث مسئول سلاح بود و کوکورا هدف اصلی بود. وقتی به کوکورا رسیدن، دیدن که ابرها شهر رو پوشوندن و حمله بصری که دستور داده شده بود، ممکن نیست. بعد از سه بار دور زدن و با کم شدن سوخت، به سمت هدف دوم، ناکازاکی، رفتن. اشورث تصمیم گرفت که اگه هدف پوشیده بود، از رادار استفاده کنن، اما یه شکاف لحظه‌ای در ابرها بر فراز ناکازاکی، اجازه یه حمله بصری طبق دستور رو داد.

بمب «مرد چاق» بر فراز دره صنعتی شهر، بین کارخونه‌های فولاد و تسلیحات میتسوبیشی در جنوب و کارخونه تسلیحات میتسوبیشی-اوراکامی در شمال رها شد. انفجار ناشی از اون، قدرتی معادل ۲۱ کیلوتن TNT داشت، تقریبا مشابه انفجار ترینیتی، اما به دره اوراکامی محدود شد و بخش بزرگی از شهر، از جمله مرکز شهر، توسط تپه‌های اطراف محافظت شد. حدود ۴۴ درصد شهر نابود شد و تخمین تلفات بین ۴۰ هزار تا ۸۰ هزار نفر کشته و حداقل ۶۰ هزار نفر زخمی بود.

گرووز انتظار داشت که یه بمب اتمی دیگه در ۱۹ آگوست آماده استفاده باشه، با سه تای دیگه در سپتامبر و سه تای دیگه در اکتبر. دو مجموعه «مرد چاق» دیگه آماده شدن و قرار بود در ۱۱ و ۱۴ آگوست از کرتلند فیلد به تینیان برن. در لوس آلاموس، تکنسین‌ها ۲۴ ساعته کار می‌کردن تا یه هسته پلوتونیوم دیگه بسازن. با اینکه ریخته‌گری شده بود، هنوز باید پرس و پوشش داده می‌شد که تا ۱۶ آگوست طول می‌کشید. پس می‌تونست در ۱۹ آگوست آماده استفاده باشه.

در ۱۰ آگوست، به ترومن اطلاع داده شد که بمب دیگه‌ای در حال آماده‌سازیه. اون دستور داد که هیچ بمب اتمی اضافی بدون اجازه صریحش استفاده نشه. به گفته هنری والاس، ترومن به کابینه‌اش گفت که «فکر نابود کردن ۱۰۰ هزار نفر دیگه خیلی وحشتناکه. اون از ایده کشتن، به قول خودش، “این همه بچه” خوشش نمیومد». گرووز ارسال هسته سوم رو در ۱۳ آگوست متوقف کرد.

ژاپن در ۱۵ آگوست تسلیم شد. ضرورت این بمباران‌ها به یه موضوع بحث‌برانگیز بین مورخ‌ها تبدیل شد. بعضی‌ها این سوال رو مطرح کردن که آیا «دیپلماسی اتمی» می‌تونست به همون اهداف برسه و اینکه بمب‌ها و اعلان جنگ شوروی هر کدوم چقدر در تمایل ژاپنی‌ها به تسلیم شدن نقش داشتن.

بعد از جنگ: میراث پروژه منهتن

پروژه منهتن بلافاصله بعد از بمباران هیروشیما و برداشته شدن بخشی از رازهاش، مشهور شد. به طور گسترده‌ای بهش اعتبار پایان دادن به جنگ داده شد. گرووز و نیکولز به پیمانکارای پروژه جوایز «ای» ارتش و نیروی دریایی رو اهدا کردن و بیش از ۲۰ مدال ریاست جمهوری برای لیاقت به پیمانکارا و دانشمندای کلیدی، از جمله بوش و اوپنهایمر، داده شد.

پروژه منهتن تا ۳۱ دسامبر ۱۹۴۶ و ناحیه منهتن تا ۱۵ آگوست ۱۹۴۷ ادامه داشت. در این مدت، با مشکلات فنی، اثرات بسیج‌زدایی سریع و نبود شفافیت در مورد ماموریت بلندمدتش دست و پنجه نرم می‌کرد.

در هنفورد، تولید پلوتونیوم با فرسوده شدن رآکتورهای B، D و F کاهش پیدا کرد. در لوس آلاموس، خروج استعدادها یه مشکل بزرگ بود. اوپنهایمر به شغلش در دانشگاه کالیفرنیا برگشت و گرووز، نوریس بردبری رو به عنوان جانشین موقت منصوب کرد؛ بردبری ۲۵ سال بعد رو در این سمت باقی موند.

پرسنل پروژه منهتن در اولین آزمایش‌های هسته‌ای بعد از جنگ، عملیات «چهارراه» (Operation Crossroads)، که در ژوئیه ۱۹۴۶ در جزیره بیکینی انجام شد، شرکت کردن. دو تا بمب از نوع «مرد چاق» منفجر شدن – یکی به صورت هوایی و یکی به صورت زیرآبی – تا اثر سلاح‌های هسته‌ای روی کشتی‌های جنگی بررسی بشه.

بعد از یه بحث داخلی در مورد مدیریت برنامه هسته‌ای در زمان صلح، «قانون انرژی اتمی ۱۹۴۶»، کمیسیون انرژی اتمی ایالات متحده (AEC) رو برای به عهده گرفتن وظایف و دارایی‌های پروژه ایجاد کرد. این قانون کنترل غیرنظامی بر توسعه اتمی رو برقرار کرد. جنبه‌های نظامی به «پروژه سلاح‌های ویژه نیروهای مسلح» (AFSWP) واگذار شد.

بعد از بمباران‌های هیروشیما و ناکازاکی، تعدادی از فیزیکدانای پروژه منهتن، «بولتن دانشمندان اتمی» (۱۹۴۵) و «کمیته اضطراری دانشمندان اتمی» (۱۹۴۶) رو تاسیس کردن که به عنوان یه اقدام اضطراری توسط دانشمندایی که نیاز فوری به یه برنامه آموزشی در مورد سلاح‌های اتمی رو می‌دیدن، شروع شد. در مواجهه با ویرانگری بمب‌ها و در پیش‌بینی مسابقه تسلیحات هسته‌ای، چندین عضو پروژه از جمله بور، بوش و کونانت این دیدگاه رو بیان کردن که رسیدن به توافق بر سر کنترل بین‌المللی تحقیقات هسته‌ای و سلاح‌های اتمی ضروریه. «طرح باروک» که در ژوئن ۱۹۴۶ در کمیسیون تازه تاسیس انرژی اتمی سازمان ملل ارائه شد، تاسیس یه سازمان بین‌المللی توسعه اتمی رو پیشنهاد می‌کرد، اما تصویب نشد.

هزینه پروژه: یک بودجه مخفی

سایت	هزینه (میلیون دلار ۱۹۴۵)	هزینه (میلیون دلار ۲۰۲۳)
اوک ریج	۱,۱۸۸	۱۵,۹۴۹
هنفورد	۳۹۰	۵,۲۳۶
مواد عملیاتی ویژه	۱۰۳	۱,۳۸۷
لوس آلاموس	۷۴	۹۹۴
تحقیق و توسعه	۷۰	۹۳۵
هزینه‌های دولتی	۳۷	۵۰۰
کارخانه‌های آب سنگین	۲۷	۳۵۹
مجموع	۱,۸۹۰	۲۵,۳۶۱

هزینه پروژه تا ۱ اکتبر ۱۹۴۵، ۱.۸۴۵ میلیارد دلار بود که معادل کمتر از نه روز هزینه جنگی بود و وقتی AEC در ۱ ژانویه ۱۹۴۷ کنترل رو به دست گرفت، به ۲.۱۹۱ میلیارد دلار رسید. کل بودجه تخصیص داده شده ۲.۴ میلیارد دلار بود. ۸۴ درصد هزینه‌ها تا آخر سال ۱۹۴۵ صرف کارخونه‌های اوک ریج و هنفورد برای تولید اورانیوم غنی‌شده و پلوتونیوم مورد نیاز بمب‌ها شده بود.

بودجه اولیه پروژه از طریق بودجه عمومی دفتر تحقیقات و توسعه علمی تامین می‌شد. با بزرگتر شدن اندازه و هزینه، کنگره عمدا در بی‌خبری نگه داشته می‌شد، چون نگرانی از این بود که اعضای کنگره اطلاعات رو درز بدن و چون ترس از این بود که پروژه یه کار بیهوده به نظر برسه. درخواست‌های بودجه بی‌سروصدا در لایحه‌های دیگه گنجانده می‌شد، اما هزینه‌های فزاینده و تاسیسات بزرگ پروژه توجه چندین حسابرس کنگره رو جلب کرد. کمیته ترومن که اتلاف و تقلب در زمان جنگ رو بررسی می‌کرد، چندین بار سعی کرد پروژه رو حسابرسی کنه، اما هر بار درخواست‌هاشون رد شد.

این تحقیقات کنگره، به همراه نیاز به تایید روان بودجه، باعث شد که بوش، گرووز و استیمسون در بهار ۱۹۴۴ موافقت کنن که چند تا از اعضای بلندپایه کنگره از هدف پروژه مطلع بشن. تا مارس ۱۹۴۵، دقیقا هفت عضو کنگره رسما در جریان قرار گرفتن. بودجه‌ها در درخواست‌های بودجه با عناوین نامشخص، اغلب «خدمات مهندسی ارتش» و «تسریع تولید» پنهان می‌شدن.

در طول جنگ، پروژه منهتن در نهایت سه تا بمب استفاده شده (گجت ترینیتی، پسر کوچک و مرد چاق) و یه بمب مرد چاق استفاده نشده اضافی تولید کرد که هزینه متوسط هر بمب در زمان جنگ رو حدود ۵۰۰ میلیون دلار به پول سال ۱۹۴۵ می‌کنه. برای مقایسه، کل هزینه پروژه تا پایان سال ۱۹۴۵ حدود ۹۰ درصد کل هزینه تولید سلاح‌های کوچک آمریکا (بدون احتساب مهمات) و ۳۴ درصد کل هزینه تانک‌های آمریکا در همون دوره بود. این پروژه دومین پروژه تسلیحاتی گران‌قیمت آمریکا در طول جنگ بود، فقط بعد از بوئینگ بی-۲۹ سوپرفورترس.

میراث پروژه منهتن: دنیای جدیدی که متولد شد

اثرات سیاسی و فرهنگی توسعه سلاح‌های هسته‌ای عمیق بود. ویلیام لارنس از نیویورک تایمز، اولین کسی که عبارت «عصر اتمی» رو به کار برد، در بهار ۱۹۴۵ خبرنگار رسمی پروژه منهتن شد. اون هم شاهد آزمایش ترینیتی و هم بمباران ناکازاکی بود و بیانیه‌های مطبوعاتی رسمی در موردشون رو نوشت. گزارش‌های اون به افزایش آگاهی عمومی در مورد پتانسیل فناوری هسته‌ای کمک کرد و توسعه اون رو در آمریکا و شوروی انگیزه داد.

پروژه منهتن میراثی از یه شبکه آزمایشگاه‌های ملی به جا گذاشت: آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، آزمایشگاه ملی اوک ریج، آزمایشگاه ملی آرگون و آزمایشگاه ایمز. این آزمایشگاه‌ها پیشگام نوعی تحقیقات در مقیاس بزرگ شدن که آلوین واینبرگ، مدیر آزمایشگاه ملی اوک ریج، بهش «علم بزرگ» (Big Science) می‌گفت.

نیروی دریایی از مدت‌ها قبل به ایده استفاده از نیروی هسته‌ای برای پیشرانه کشتی‌های جنگی علاقه داشت. در می ۱۹۴۶، چستر نیمیتز، که حالا رئیس عملیات دریایی بود، تصمیم گرفت که نیروی دریایی باید به جاش با پروژه منهتن کار کنه. گروهی از افسران نیروی دریایی به اوک ریج اعزام شدن که ارشدترینشون کاپیتان هایمن جی. ریکوور بود. اونها خودشون رو در مطالعه انرژی هسته‌ای غرق کردن و پایه‌های یه نیروی دریایی با انرژی هسته‌ای رو گذاشتن.

توانایی رآکتورهای جدید برای تولید ایزوتوپ‌های رادیواکتیو در مقادیر بی‌سابقه، انقلابی در پزشکی هسته‌ای ایجاد کرد. از اواسط سال ۱۹۴۶، اوک ریج شروع به توزیع رادیوایزوتوپ‌ها به بیمارستان‌ها و دانشگاه‌ها کرد، عمدتا ید-۱۳۱ و فسفر-۳۲ برای تشخیص و درمان سرطان. ایزوتوپ‌ها همچنین در تحقیقات بیولوژیکی، صنعتی و کشاورزی استفاده شدن.

سایت‌های تولیدی پروژه، با فناوری‌های جدید، مواد عجیب و غریب و تحت شرایط رازداری و عجله، میراث عظیمی از زباله و آسیب‌های زیست‌محیطی هم به جا گذاشتن. برای مثال، در هنفورد، زباله‌های خورنده و رادیواکتیو در «مخازن ذخیره‌سازی زیرزمینی با روکش فولادی و تک‌جداره که با عجله ساخته شده بودن» نگهداری می‌شدن که قرار بود موقتی باشن. اما در عوض، نادیده گرفته شدن و در نهایت نشت کردن. مسائلی از این دست باعث شد که هنفورد به «یکی از آلوده‌ترین سایت‌های زباله هسته‌ای در آمریکای شمالی» تبدیل بشه.

با تحویل کنترل به کمیسیون انرژی اتمی، گرووز با افرادی که در پروژه منهتن کار کرده بودن خداحافظی کرد:

«پنج سال پیش، ایده نیروی اتمی فقط یه رویا بود. شما اون رویا رو به واقعیت تبدیل کردین. شما مبهم‌ترین ایده‌ها رو گرفتین و اونها رو به واقعیت ترجمه کردین. شما شهرهایی رو ساختین که قبلا هیچکس نمی‌شناخت. شما کارخونه‌های صنعتی با عظمتی و با دقتی ساختین که قبلا غیرممکن به نظر می‌رسید. شما سلاحی رو ساختین که جنگ رو تموم کرد و در نتیجه جان بی‌شمار آمریکایی رو نجات داد. در مورد کاربردهای صلح‌آمیز، شما پرده رو از چشم‌اندازهای یه دنیای جدید کنار زدین».

در ۱۰ نوامبر ۲۰۱۵، پارک ملی تاریخی پروژه منهتن رسما تاسیس شد تا داستان این پروژه عظیم و تاثیراتش رو برای نسل‌های آینده حفظ کنه.

---

پرسش و پاسخ‌های متداول در مورد پروژه منهتن

سوال ۱: چرا اسم پروژه «منهتن» بود؟

جواب: چون اولین دفتر مرکزی پروژه در ناحیه منهتن شهر نیویورک قرار داشت. این اسم کم کم جایگزین اسم رمز رسمی پروژه شد و روی کل عملیات باقی موند.

سوال ۲: چه کسانی رهبران اصلی پروژه منهتن بودن؟

جواب: دو نفر اصلی‌ترین نقش‌ها رو داشتن. ژنرال لسلی گرووز از سپاه مهندسین ارتش، مدیر کل پروژه و مسئول تمام جنبه‌های لجستیکی، ساخت‌وساز و امنیتی بود. جی. رابرت اوپنهایمر، فیزیکدان نظری، مدیر علمی پروژه و رئیس آزمایشگاه لوس آلاموس بود که بمب‌ها در اونجا طراحی و ساخته شدن.

سوال ۳: چرا آمریکا این پروژه رو شروع کرد؟

جواب: اصلی‌ترین دلیل، ترس بود. دانشمندانی که از اروپای تحت سلطه نازی‌ها فرار کرده بودن، می‌ترسیدن که آلمان نازی زودتر به بمب اتمی دست پیدا کنه. نامه‌ای که با امضای آلبرت اینشتین به رئیس‌جمهور روزولت فرستاده شد، این نگرانی‌ها رو به بالاترین سطح دولت رسوند و باعث شد آمریکا برای ساخت بمب قبل از دشمنانش، دست به کار بشه.

سوال ۴: دو نوع بمب اصلی که ساخته شدن چی بودن و چه فرقی با هم داشتن؟

جواب: دو نوع بمب ساخته شد: «پسر کوچک» (Little Boy) و «مرد چاق» (Fat Man).

• پسر کوچک: از اورانیوم-۲۳۵ غنی‌شده استفاده می‌کرد و طراحی ساده‌تری داشت که بهش «طرح تفنگی» می‌گفتن. در این طرح، یه قطعه اورانیوم به سمت قطعه دیگه‌ای شلیک می‌شد تا به جرم بحرانی برسن. این بمب روی هیروشیما انداخته شد.
• مرد چاق: از پلوتونیوم استفاده می‌کرد و طراحی خیلی پیچیده‌تری به اسم «انفجار درونی» (Implosion) داشت. در این طرح، مواد منفجره دور یه کره پلوتونیومی قرار می‌گرفتن و با انفجار همزمان، کره رو فشرده می‌کردن تا به جرم بحرانی برسه. این بمب روی ناکازاکی انداخته شد.

سوال ۵: آیا جاسوسی در پروژه منهتن اتفاق افتاد؟

جواب: بله، و خیلی هم جدی بود. با اینکه پروژه از دید آلمان و ژاپن مخفی موند، جاسوسان اتحاد جماهیر شوروی (که در جنگ متحد آمریکا بود) تونستن به پروژه نفوذ کنن. افرادی مثل کلاوس فوکس و تئودور هال که دانشمند بودن، اطلاعات بسیار مهمی در مورد طراحی بمب‌ها رو به شوروی منتقل کردن. این جاسوسی باعث شد شوروی خیلی زودتر از اونچه انتظار می‌رفت، به بمب اتمی خودش دست پیدا کنه.

سوال ۶: هزینه کل پروژه منهتن چقدر بود؟

جواب: تا پایان جنگ، پروژه حدود ۲.۲ میلیارد دلار هزینه داشت که به پول امروز چیزی حدود ۲۷ میلیارد دلار میشه. این پروژه یکی از گران‌ترین پروژه‌های نظامی جنگ جهانی دوم بود.

سوال ۷: میراث اصلی پروژه منهتن برای دنیای امروز چیه؟

جواب: میراث این پروژه خیلی گسترده‌ است. مهمترینش شروع «عصر اتمی» و مسابقه تسلیحات هسته‌ای در دوران جنگ سرد بود که سیاست جهانی رو برای همیشه تغییر داد. از طرف دیگه، این پروژه مدل «علم بزرگ» (Big Science) رو پایه‌گذاری کرد و منجر به تاسیس شبکه آزمایشگاه‌های ملی در آمریکا شد. همچنین پیشرفت‌های زیادی در زمینه‌هایی مثل پزشکی هسته‌ای (تولید رادیوایزوتوپ‌ها)، تولید انرژی هسته‌ای و حتی علوم کامپیوتر به همراه داشت. البته، میراثی از زباله‌های هسته‌ای و مشکلات زیست‌محیطی هم به جا گذاشت.