Несмотря ни на что, советские войска не сдавали Сталинград. Сталин поручил контрнаступление спасителю Москвы маршалу Жукову. Жуков собрал огромные силы в степях к северу и к югу от города. 19 октября 1942 года Красная армия начала операцию под кодовым названием «Уран». Название могло указывать не только на планету, но и на химический элемент. Даже если это было просто совпадением, контрнаступление стало решающим этапом битвы (а возможно — и всей войны). Всего за день румынская Третья армия, защищавшая северный фланг немецкой Шестой армии, была сокрушена. На следующий день советские войска отбросили румынов, прикрывавших южный фланг немцев. Еще через два дня Красная армия окружила Сталинград.

Гитлер настаивал, что капитуляции быть не может, но попытки помочь немецким силам с воздуха провалились. Боеприпасы и провизия быстро подходили к концу, и 2 февраля 1943 года немцы капитулировали. Сталинградская битва продолжалась около 200 суток, общие потери погибшими составили от 1,7 до 2 миллионов человек.

Через девять дней, 11 февраля, Государственный комитет обороны СССР выпустил специальную резолюцию по исследованиям в области ядерной энергии.

Игорь Курчатов изучал физику (в Крымском государственном университете) и кораблестроение (в Политехническом институте в Петрограде), а потом присоединился к группе Абрама Иоффе, работавшей на ленинградском физтехе. Вместе с Иоффе они изучали радиоактивность, пока в 1932 году не получили финансирования на собственную программу по ядерным исследованиям. В начале войны Курчатов искал способы размагничивания кораблей, чтобы защищать их от магнитных мин. После вторжения нацистов он объявил, что не сбреет бороду, пока враг не будет разбит. Вскоре у него выросла пышная борода, из-за которой он напоминал православного священника. Неудивительно, что ученого прозвали Борода.

Когда ГКО искал, кто мог бы возглавить атомную программу, лучшей кандидатуры, чем Курчатов, нельзя было и придумать. О его назначении официально объявил Вячеслав Молотов, первый заместитель председателя ГКО. Это было сделано позже, в феврале 1943 года.

Курчатов прекрасно понимал физические основы атомного оружия, но и отлично осознавал те проблемы, с которыми придется столкнуться на пути к его созданию.

«Тогда я решил ознакомить его с нашими разведданными», — вспоминал Молотов. В начале марта Курчатов провел несколько дней в кабинете Молотова в Кремле, изучая доклады Комитета М.О.Д. и различные документы по газодиффузионному проекту «Трубных сплавов», предоставленные Фуксом.

Эти материалы показывали, что англичане и американцы относились к возможности создания бомбы со всей серьезностью, и подтвердили некоторые разработанные Флеровым идеи о детонации бомбы, начиненной ураном-235. Но в этих материалах содержалась и новая информация, которая помогла бы ускорить и качественно усовершенствовать советскую ядерную программу. Англичане отказались от термодиффузии в пользу диффузии газовой. Урановый реактор можно было использовать для синтеза элемента-94, потенциально более мощного, чем уран-235. Кроме того, элемент-94 не требовал физического выделения редкого изотопа.

Курчатов написал в ГКО два доклада, в которых обобщил свое видение материалов, полученных разведкой. Во втором документе от 22 марта 1943 года он указывал на важность элемента-94. «Перспективы исследований в этом направлении исключительно многообещающие», — писал он. Когда Молотов спросил, каково мнение ученого об изученных документах, Курчатов ответил, что они просто великолепны: «В них как раз те данные, которых нам не хватает». Молотов организовал встречу Курчатова со Сталиным, и вождь пообещал любую поддержку исследований.

И все-таки было логично предположить, что работы над выделением урана-235 и получением элемента-94 в Америке продолжаются; поэтому в заключительной части своего второго доклада Курчатов призывал: «В связи с этим прошу проинструктировать разведывательные органы о необходимости получения новых данных, имеющихся у американцев…». Он перечислил четыре вопроса по элементу-94, ответы на которые необходимо выяснить, и попросил новую информацию о работах с циклотроном. Он также привел список американских лабораторий, за которыми нужно было установить слежку.

Во главе списка стояла радиационная лаборатория Беркли.

Когда Сталинградская битва близилась к своему кровавому финалу, полковник Картер Кларк, начальник Специального подразделения Отдела военной разведки армии США, все сильнее опасался, что Москва и Берлин могут заключить сепаратный мир. 1 февраля 1943 года он распорядился, чтобы радиотехническая разведка начала изучать зашифрованные советские переговоры с резидентурой, идущие между США и Москвой. Он надеялся найти упоминания о сепаратном мире. Этот проект назывался просто «Русская дипломатическая проблема».

Кодируя разведывательные сообщения, СССР старался полностью исключить утечку информации. Сообщение от советского дипломата — или разведчика — сначала шифровалось последовательностью из четырех цифр с помощью специального справочника кодов. Затем из этих последовательностей составлялись пятизначные группы. Они, в свою очередь, шифровались через так называемый блокнот одноразового использования. На каждой странице такого блокнота записывалось по 60 пятизначных групп случайных чисел, которые составляли шифровальный ключ. Складывая первичные пятизначные группы чисел с соответствующей последовательностью групп на ключевой странице, шифровальщик получал новую серию пятизначных групп чисел. Затем они преобразовывались в группы из пяти букв каждая. В результате получалось сообщение, состоявшее на первый взгляд из случайных сочетаний букв. Такое сообщение и передавалось в Москву.

Шифровальщик на принимающей станции идентифицировал конкретную страницу блокнота одноразового использования и дешифровал сообщение, используя страницу ключей и справочник кодов. Такую систему шифрования практически невозможно было взломать.

Вся неуязвимость ключевой страницы блокнота одноразового использования состояла как раз в том, что она использовалась только один раз. Но к концу 1941 года советский поток сообщений вырос настолько, что криптографы не успевали достаточно быстро составлять ключевые страницы. В начале 1942 года криптографы стали делать их в двух экземплярах, просто дублируя содержание новых составляемых страниц. В 1942 году около 35 000 ключевых страниц в двух экземплярах были перемешаны и внесены в разные шифровальные блокноты, что сделало их практически двухразовыми. И одновременно более уязвимыми для дешифровки.

Январь — август 1943

К январю 1943 года сотрудничество английских и американских физиков-ядерщиков практически прекратилось. Американцы задерживали работу, а англичан мучили глубокие подозрения относительно причин такой задержки.

В начале ноября 1942 года в Вашингтоне Акерс встретился с Гровсом. Акерса уведомили о растущих опасениях, связанных с промедлением американских ученых. Гровса тревожило, что английские физики весьма тесно контактировали со своими американскими коллегами по самым разным аспектам программы. Почему, спрашивал Гровс, Пайерлс, якобы занятый изучением газовой диффузии в рамках «Трубных сплавов», самым непосредственным образом общался с американскими физиками, изучавшими цепные реакции на быстрых нейтронах?