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Progetto Manhattan: il programma americano per la bomba atomica

Nel 1942, nel pieno della II Guerra mondiale, il governo americano diede il via al progetto Manhattanper creare in breve tempo laboratori in grado di produrre un’arma atomica prima che i nazisti, impegnati da anni in un programma nucleare, ne costruissero una loro. Il progetto fu gestito dal distretto dell’American Corps di Manhattan a New York (da cui il nome Manhattan, dato al progetto) e prese il via nella segretezza più totale.

L’iniziativa poteva contare sul contributo di molti scienziati nucleari che con l’ascesa delle dittature in Europa e la scarsità di finanziamenti alla scienza, trovarono rifugio negli Stati Uniti.

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Una veduta aerea della strada verso Los Alamos tra il 1943 e il 1945. Le città furono appositamente posizionate in luoghi remoti, perché non destassero sospetti.

Sotto la bandiera a stelle e strisce si formò una comunità di fisici di altissimo livello. Tra i nomi più noti, Enrico Fermi, Leo Szilard e Robert Oppenheimer.

Tutti erano animati da un sincero rancore verso il Nazismo e da una fiduciosa speranza nel potere della scienza. Ma soprattutto credevano nell’importanza di dotare l’America di questa arma micidiale da usare come deterrente nei confronti dei nazisti.

Il primo punto che il governo americano si trovò ad affrontare fu quello di decidere dove costruire i centri e i laboratori di ricerca. Le esigenze del progetto richiedevano che si trattasse di sobborghi isolati, lontano dai grandi centri abitati e isolati con filo spinato: i tre siti scelti furono Oak Ridge (Tennessee), Los Alamos (Nuovo Messico) e Hanford (Washington). Nel complesso i tre agglomerati urbani ospitarono 125.000 scienziati, ma non solo loro. A vivere lì erano famiglie, studiosi, fisici e ovviamente spie.

Il Progetto Manhattan fu incaricato infatti anche di condurre attività di intelligence sul Programma nucleare militare tedesco. Molti uomini furono quindi inviati in Europa, talvolta oltre le linee nemiche, a raccogliere materiale e documenti del programma tedesco e ad arruolare scienziati.

Le città furono costruite silenziosamente dal Corpo degli Ingegneri degli Stati Uniti dopo che tutti i residenti vennero sfrattati. I centri erano tenuti così segreti da non risultare nemmeno sulle mappe. A tutti fu proibito di pronunciare il nome della città in cui risiedevano.

Isolati da barriere naturali e recinzioni di sicurezza, ogni sobborgo rispondeva a precisi requisiti: si trovava in zone poco popolate, lontano dalle coste, ma era facilmente raggiungibile da ricercatori e tecnici.

Inizialmente, spinti da spirito patriottico, in molti si adattarono a vivere in tenda, altri in roulotte o in rifugi di fortuna fino a quando, all’interno delle riserve militari, spuntarono le prime abitazioni.

I centri erano microcosmi in cui non mancava nulla: c’erano enormi quantità di rifornimenti, laboratori e fabbriche ma anche case, scuole e ospedali. I più sfortunati anche allora erano gli afroamericani, spesso ospitati in baracche di compensato, economiche ma precarie.

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Un manifesto del 1943, esorta gli abitanti di Oak Ridge a mantenere riservati i loro lavori sul progetto di Manhattan.

Con l’avanzare della guerra, mentre i lavori per la produzione dell’atomica procedevano, gli Alleati trovarono documenti che rivelavano che il progetto nucleare tedesco era in realtà ancora a uno stadio embrionale: non era stata prodotta né una reazione a catena, né il plutonio, né la separazione degli isotopi dell’uranio.

Tra gli scienziati americani che invece erano a un passo dal realizzare la bomba all’uranio e quella al plutonio, emersero i primi dubbi. Lo stesso Szilard, uno degli uomini di punta del progetto, nel 1945 stilò una petizione firmata da 68 dipendenti del reparto di Metallurgia del Progetto Manhattan, e la presentò al presidente Truman (Rapporto Franck): dichiarava che lanciare le prime bombe atomiche sul Giappone sarebbe stato del tutto ingiustificato. La petizione cadde nel nulla.

Nel cuore del deserto della Jornada del Muerto, in New Mexico, un fungo atomico squarcia il cielo e infrange il silenzio. È la mattina del 16 luglio 1945 (il tardo pomeriggio in Italia) e gli scienziati del progetto Manhattan, che si occupano di realizzare i primi esperimenti nucleari, hanno appena testato la potenza di Gadget, la prima bomba atomica della storia. Sono passati settantacinque anni da quell’avvenimento che ha cambiato le sorti dell’umanità.

Vicino ad Alamogordo, nel quartiere generale del progetto, il Generale Leslie Groves e il fisico Robert Oppenheimer organizzarono e supervisionarono il lancio della prima bomba al plutonio, davanti agli occhi degli altri ricercatori impegnati nel programma Manhattan.

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16 luglio 1945: il fungo atomico del Trinity Test, in New Mexico.

Il lancio di The Gadget – nome piuttosto ironico per un’arma capace di liberare un’energia uguale a quella emessa dall’esplosione di 19-21mila tonnellate di tritolo – venne chiamato in codice Trinity e fu, ovviamente, realizzato in tutta segretezza. La bomba al plutonio venne issata su una torre d’acciaio alta 30 metri e sganciata dopo un conto alla rovescia che sembrò durare un’eternità.

Il personale che supervisionò l’esperimento rimase al sicuro in alcuni bunker collocati a circa nove chilometri dal luogo della deflagrazione. Arrivati allo “zero”, la bomba esplose producendo un’enorme palla infuocata che dopo qualche secondo si alzò formando un fungo atomico alto oltre 12 km. Uno spettacolo emozionante e terribile allo stesso tempo. Ecco le immagini tratte dalle riprese ufficiali.

Gioia, euforia, sollievo: furono questi i sentimenti che dichiararono di aver provato i fisici e il personale presente. Ci fu chi ballò, chi fece battute e chi brindò con una bottiglia di whiskey, come si racconta sul sito del’US Energy Department.

Ma dopo i primi entusiasmi dovuti alla riuscita del test, l’umore del team del Project Manhattan si adombrò: ci si rese conto che nulla sarebbe più stato come prima e che il mondo era ormai entrato in un’altra era, quella nucleare. Robert Oppenheimer, intervistato, citò quella che gli sembrò la frase più adatta alla circostanza, una riga tratta dal testo sacro indù Bhagavad-Gita: «Sono diventato la Morte, il distruttore dei mondi».

Nemmeno un mese dopo infatti, il 6 agosto 1945, la bomba atomica Little Boy venne sganciata su Hiroshima. Morirono all’istante 80mila persone.

Trinity test

I primi tentativi di sviluppare un’arma con una testata nucleare risalgono al 1939 ma non fu prima del 1942 che tali studi si poterono concretizzare in un unico programma di sviluppo sotto il controllo dell’esercito statunitense nell’ambito del progetto Manhattan.

All’interno di questo progetto furono quindi coinvolte alcune delle più prestigiose istituzioni degli Stati Uniti, anche se lo sviluppo vero e proprio del sistema d’arma ebbe luogo presso i laboratori di Los Alamos nel Nuovo Messico settentrionale.

trinity test
Il gadget nella torre del Trinity Test Site è in attesa di detonazione. Norris Bradbury è a sinistra, Boyce McDaniel a destra.

Ciò nonostante, a causa delle dimensioni di questo progetto, parte del lavoro di ricerca e produzione del materiale fissile dovette essere effettuato presso altri stabilimenti sempre situati all’interno dei confini degli Stati Uniti.

Così ad esempio l’arricchimento dell’uranio venne effettuato a Oak Ridge nel Tennessee, mentre la produzione del plutonio ebbe luogo a Hanford nello Stato di Washington, nei pressi di Chicago in Illinois e presso la prestigiosa università di Berkeley in California.

Al contempo parte dei ricercatori concentrò il proprio lavoro nello sviluppo e nella ricerca di metodi efficaci su come riuscire a ottenere una reazione a catena incontrollata, al fine di ottenere un’esplosione quanto più potente ed efficiente.

Alcune ricerche condotte negli anni precedenti avevano infatti evidenziato che alcuni isotopi di uranio e plutonio riuscivano a dare luogo a una reazione a catena in grado di auto sostenersi, purché vi fosse a disposizione una sufficiente quantità di materiale fissile mantenuto in uno stato supercritico abbastanza a lungo. Tuttavia, vi erano diversi ordini di difficoltà da superare per reperire il materiale fissile e progettare una bomba.

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La fase iniziale dell’esplosione atomica del Trinity test.

L’uranio è presente in natura ma solo il raro isotopo 235 si dimostrò fissile da neutroni lenti (l’uranio naturale ne contiene solo lo 0,7%). Se da un lato la separazione di uranio-235 a partire da quello naturale era possibile sfruttando tecnologie già disponibili a partire dalla metà degli anni trenta, una produzione delle quantità necessarie a una bomba sarebbe risultata dal punto di vista delle risorse necessarie particolarmente onerosa.

Peraltro, all’epoca erano noti almeno tre processi di separazione, ma non era chiaro quale sarebbe risultato il più economico ed efficiente quando applicato su larga scala. Viceversa la produzione di plutonio-239 necessitava di tecnologie completamente nuove. Il plutonio è un elemento transuranico pressoché inesistente in natura, ma poteva essere prodotto in un reattore nucleare per irraggiamento di uranio naturale con neutroni. Pertanto la sua produzione su scala industriale apparve più promettente.

D’altronde già la realizzazione del primo reattore nucleare nel 1942 condotta sotto la supervisione di Enrico Fermi aveva non solo dimostrato la possibilità di condurre un processo di fissione nucleare controllata, ma anche la realizzabilità di un tale impianto. Di conseguenza scienziati e vertici militari presero in considerazione lo sviluppo e la realizzazione in contemporanea di due tipologie di armi nucleari, una con nocciolo di uranio 235 e una di plutonio.

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Al centro da sinistra verso destra Gen. Leslie R. Groves e Robert Oppenheimer mentre ispezionano alcune settimane dopo il test i resti di un plinto su cui appoggiava la torre con The Gadget

Il rapporto ufficiale sul trinity test fu stilato dal generale Farrell il quale riportò che l’esplosione causò un bagliore paragonabile a una frazione della luce emessa dal sole a mezzogiorno. Nonostante la segretezza del test alcune persone divennero casualmente testimoni di questa esplosione.

Così ad esempio il giorno seguente i giornali locali del Nuovo Messico riportarono che un ranger in servizio a circa 240 km dal luogo dell’esplosione avrebbe visto un intenso lampo di luce in lontananza seguito da una forte esplosione riconoscibile dal forte boato mentre all’orizzonte si alzava una nube nera.

Sempre quella stessa mattina anche John R. Lugo, un pilota della Marina in volo da Albuquerque verso la costa occidentale degli Stati Uniti, informò il controllo del traffico aereo di aver appena visto un’enorme esplosione a sud.

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Sito storico del sito Trinity

Se pure il controllo aereo non lo abbia informato sul test in corso, gli fu ordinato di non dirigersi verso sud. In seguito a questi e altri avvistamenti dell’esplosione la Alamogordo Air Base decise di rilasciare una dichiarazione stampa nella quale si informava la popolazione che la causa di tale esplosione era dovuta a un incidente avvenuto in un deposito d’armi, nel corso del quale però non vi sono stati morti o feriti.

La segretezza del progetto Manhattan vietava la diffusione di informazioni sullo sviluppo di questo sistema d’arma, almeno fino a quando l’arma non fosse stata impiegata per la prima volta in un teatro bellico.

Gli esiti del test furono infine comunicati anche al presidente Truman il 16 luglio. All’epoca Truman si trovava alla Conferenza di Potsdam. Per evitare che informazioni potessero trapelare, fu informato utilizzando un messaggio in codice che recitava:“Operated this morning. Diagnosis not complete but results seem satisfactory and already exceed expectations… Dr. Groves pleased” (Operato stamani. Diagnosi non completa ma risultati appaiono soddisfacenti e in ogni caso oltre le aspettative. Dr. Groves soddisfatto). Informazioni sul Trinity test vennero infine rese pubbliche solo dopo il bombardamento di Hiroshima tramite il cosiddetto Smyth Report che divulgò alcune informazioni sul test.

La prima immagine della detonazione fu invece pubblicata dalla Princeton University all’interno di una pubblicazione che conteneva una fotografia della sfera di fuoco che l’esplosione aveva generato.

Come era fatta la bomba atomica di Hiroshima?

bomba atomica di hiroshima
Gadget è il nome della prima bomba atomica della storia.

Per ottenere un’esplosione nucleare è necessaria una quantità di uranio 235 o di plutonio tale da produrre tanti neutroni quanti sono necessari per dare il via alla reazione a catena (massa critica). Nella bomba lanciata su Hiroshima c’erano circa 20 chili di uranio e altrettanto plutonio in quella lanciata su Nagasaki.

Perché una bomba atomica esploda solo al momento voluto, la carica viene sistemata al suo interno divisa in più parti, ognuna delle quali è detta sottocritica, cioè insufficiente da sola a dare il via alla reazione a catena. L’innesco perciò è costituito da un meccanismo che riunisce istantaneamente e con energia le diverse parti della carica.

Nella bomba di Hiroshima l’uranio era diviso in due parti e una specie di canna di fucile, lunga alcuni metri, le “sparò” una contro l’altra per mezzo di normali cariche esplosive. In quella di Nagasaki, il plutonio era collocato in diversi punti lungo una corona circolare, che a sua volta era circondata da cariche di esplosivo convenzionale.

Quando queste esplosero, il plutonio fu spinto a riunirsi al centro. Ciascuna bomba pesava quasi quattro tonnellate ed era munita di radar altimetrico, per avviare l’innesco a circa 500 metri di quota.

Little Boy fu il nome in codice della bomba Mk.1, la seconda bomba atomica costruita nell’ambito del Progetto Manhattan e la prima arma nucleare della storia a essere stata utilizzata in un conflitto attraverso il bombardamento di Hiroshima durante gli ultimi giorni della seconda guerra mondiale.

Per realizzare questa bomba furono utilizzati ossidi di uranio di diversa qualità e provenienza. La maggior parte di esso[1] venne arricchito negli impianti dell’Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee, principalmente tramite il metodo della diffusione gassosa di esafluoruro di uranio, in modo marginale con altre tecniche.

Little boy
Fotografia di un mock-up dell’arma nucleare di Little Boy lanciata su Hiroshima, in Giappone, nell’agosto del 1945. Questa fu la prima fotografia della custodia della bomba di Little Boy mai rilasciata dal governo degli Stati Uniti (fu declassificata nel 1960).

I componenti di “Little Boy” furono inviati nell’isola di Tinian a partire dal mese di maggio del 1945, ossia ancora prima che fosse stato effettuato il “Trinity test”. L’incrociatore Indianapolis, partendo il 16 luglio 1945 da San Francisco e arrivando sull’isola dieci giorni dopo, trasportò le parti per costituire il corpo della bomba e il proiettile mentre tre aerei C-54 portarono il bersaglio il 28 luglio 1945. La bomba (denominata “L11”) fu allestita il 31 luglio 1945.

Il suo uso era stato originariamente pianificato prima per il 1º agosto 1945 e in seguito per il 3 agosto 1945 ma le cattive condizioni meteorologiche impedirono il decollo del bombardiere in tali giorni. Il 4 agosto 1945 fu quindi stabilito di decollare due giorni dopo e così il giorno successivo la bomba fu caricata nella stiva del bombardiere pesante strategico Boeing B-29-45-MO Superfortress della United States Army Air Forces (numero di serie 44-86292) ribattezzato con lo pseudonimo di “Enola Gay”, chiamato così dal nome della madre del comandante del velivolo, il colonnello Paul Tibbets del 509th Composite Group.

Hiroshima
Fumo e polveri radioattive sopra ad Hiroshima: nei giorni successivi all’esplosione, la luce del Sole sembrò quasi sparire: una condizione che avrebbe ispirato in diversi scrittori di fantascienza successivi il concetto di “inverno nucleare”.| U.S. NATIONAL ARCHIVES

Lo sgancio della bomba Mk.1 “Little Boy” sul centro della città giapponese di Hiroshima avvenne dunque alle 8:15:17 ora locale (JST) del 6 agosto 1945 alla quota di 9 467 metri e la bomba esplose all’altezza predeterminata di 580 metri come calcolato da John von Neumann per sortire i maggiori effetti distruttivi.

Il responsabile al puntamento, il maggiore Thomas Wilson Ferebee, aveva preso di mira, attraverso l’apparecchio di puntamento di tipo Norden del bombardiere, il ponte a forma di “T” Aioi sul fiume Ota che venne mancato per meno di 250 metri.

L’energia liberata nell’esplosione era stata inizialmente calcolata tra i 12,5 e i 18 chilotoni (cioè tra i 52 e i 66 TJ). Ciò nonostante, per diversi anni non vi fu mai una stima precisa e la potenza valutata fu di volta in volta indicata tra i 12,5 e i 20 chilotoni.

Uno studio più accurato condotto nel 2002 ha accertato che, realisticamente, la potenza sviluppata fu di circa 16 chilotoni cioè 63 TJ e che dunque solo 700 grammi dei 64,13 chilogrammi di uranio arricchito complessivamente contenuti nella bomba (pari all’1,1%) subirono la fissione nell’esplosione.

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Tram, carretti, biciclette. Tutto intorno, una città scomparsa. Tre giorni più tardi, il 9 agosto 1945, lo stesso paesaggio desolato avrebbe inghiottito anche Nagasaki.| U.S. NATIONAL ARCHIVES

A Hiroshima morirono istantaneamente per l’esplosione nucleare tra le 66 000 e le 78 000 persone e una cifra simile rimase ferita. Un numero elevato di persone sono morte nei mesi e negli anni successivi a causa delle radiazioni e molte donne incinte persero i loro figli o diedero alla luce bambini deformi.

La detonazione di “Little Boy” è stata la prima esplosione nucleare della storia basata sull’uranio (il “Trinity test” aveva infatti fatto uso di un’arma al plutonio). La bomba “Little Boy” era dunque un prototipo non provato e, ai fatti, il suo lancio su Hiroshima rappresentò quindi un vero e proprio test di funzionamento.

I precedenti esperimenti di fissione controllata dell’uranio avevano permesso agli scienziati di confezionare un’arma senza la necessità di eseguire un vero test prima dell’utilizzo sul campo.

Inoltre gli Stati Uniti d’America non disponevano prima della fine del secondo conflitto mondiale di uranio arricchito in quantità sufficiente da poter realizzare una bomba all’uranio sperimentale prima dell’impiego di “Little Boy”. Infine il materiale nucleare era molto costoso e quindi si preferiva non utilizzarlo per i test.

I filmati dei test nucleari americani

Restaurati per renderli duraturi nel tempo, sono disponibili in Internet. Ancor oggi offrono informazioni delle conseguenze delle drammatiche esplosioni nucleari.

Alcune delle più drammatiche immagini riprese durante i test di esplosioni nucleari realizzati dagli Stati Uniti tra il 1945 e il 1962 in Nevada e sulle isole Marshall sono state restaurate e rese disponibili in un archivio appositamente creato dal Lawrence Livermore National Laboratory della California e in parte sono visibili su YouTube (nel video qui sopra invece abbiamo montato alcuni estratti delle esplosioni più significative).

I video, lunghi da pochi secondi fino a 7 minuti, giacevano nel laboratorio ancora su pellicola, ma a distanza di 60-70 anni hanno incominciato a mostrare segni di decomposizione e quindi si è intervenuti per digitalizzarli e renderli disponibili a chiunque li voglia vedere o studiare.

Al momento ne sono stati lavorati circa una sessantina, ma pian piano si spera di poter rendere fruibili i 10.000 video ancora presenti nel laboratorio. Ovviamente ogni esplosione veniva ripresa da decine di telecamere per osservare e studiare gli effetti a diverse distanze. Di questi video al momento ne sono stati declassificati 750 e 64 sono stati restaurati e resi pubblici. C’è dunque, ancora molto lavoro da realizzare.

«Ancora oggi fa impressione osservare quanta energia viene rilasciata durante un’esplosione. Queste immagini devono aiutarci a capire quanto devastanti possono essere simili esplosioni e quindi si spera che oggi e per sempre vi sia una riluttanza nell’utilizzare di nuovo armi di questo genere», ha detto Gregory Spriggs, un fisico specializzato in armi è responsabile del progetto Livermore.

I test nucleari andavano di pari passo con l’utilizzo delle bombe che vennero sganciate su due città del Giappone nel 1945 e che uccisero centinaia di migliaia di persone.

È stato calcolato che vennero realizzati oltre 200 test nucleari in atmosfera in parte sulle isole del Pacifico e in parte nel deserto del Nevada. Furono molte migliaia – alcuni sostengono addirittura 400.000 – i soldati e i marinai americani che osservavano le esplosioni in mare o in trincee appositamente costruite a pochi chilometri dai luoghi dove si sarebbe scaricata l’energia delle atomiche.
Un'esplosione atomica nell'Oceano Pacifico
Un’esplosione atomica nell’Oceano Pacifico

Scrisse Frank Farmer, un militare che assistette a 18 detonazioni atomiche nel 1958 mentre si trovava su una nave nel Pacifico: «Anche a distanza di chilometri si sentiva il calore dell’esplosione e la luce era così brillante che si potevano vedere le ossa delle proprie mani».

Solo nel 1963 si arrivò ad un trattato internazionale che vietava i test atmosferici, da quel momento gli Stati Uniti iniziarono a realizzare sperimentazioni all’interno della crosta terrestre.

Secondo Spriggs le immagini possono essere ancora utilizzate per ottenere informazioni: le attuali tecnologie infatti, permettono di studiare il comportamento delle onde d’urto, come la loro intensità e velocità, che sono causa di un gran numero di morti in caso di esplosioni di tal genere, che un tempo non si potevano studiare

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Angelo TodaroArma totale. Italia editrice, 1997.
  2. John Donne. Holy Sonnets XIV. (in inglese).
  3. Trinity Atomic Web Site, Walker, Gregory.
  4. Chronology on Decision to Bomb Hiroshima and Nagasaki, su nuclearfiles.org.
  5. Amici della Scienza
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