III. L'aboutissement du projet

- Le premier test nucléaire de l'histoire : Trinity

trinity-gadget-001.jpgLes scientifiques du projet Manhattan sont sûrs du fonctionnement de la bombe à l'uranium, mais entretiennent encore des doutes quant à celui de la bombe au plutonium. L'usine de Hanford est assez productive pour qu'ils puissent dès 1945 produire deux bombes au plutonium. C'est pourquoi le 19 juillet 1945 les équipes de Los Alamos font exploser "Gadget" (ci-contre), la première bombe au plutonium de l'histoire (utilisant la même technologie que Fat Man) : c'est le premier test nucléaire du monde, nommé Trinity (nom de la tour métallique) par Oppenheimer.


 


100tonexp2.jpgIl faut tout d'abord réaliser une explosion afin de calibrer les diverses instruments de mesure. Cette préparation a été nommée le « 100 ton test » (à droite), en raison de la masse d’explosifs utilisés (environ 108 tonnes). Elle est réalisée à l’aide de TNT ainsi que de RDX, un puissant explosif militaire. De la matière radioactive est également insérée à l’intérieur du cube d’explosif, afin d’analyser sa dispersion.

 

 


trinity-tower.jpgLa bombe est assemblée puis transférée sur le site pour être opérationnelle dès le 15 Juillet. Elle est hissée avec prudence en haut d'une tour de métal construite à cet effet (pour mieux observer les effets de la bombe tombant d'un avion, visible ci-contre) et armée dans la nuit. L’explosion, prévue pour le 16 Juillet 1945 à 4h00 dans le désert de Jornada del muerto (Alamogordo, Nouveau Mexique), est retardée en raison des mauvaises conditions climatiques (la foudre aurait pu déclencher la détonation, et la pluie augmenter la contamination radioactive).

Gadget explose à 5h29 sous les yeux de 150 scientifiques protégés par des abris de béton à 8 kilomètres du pont d'impact ("ground zero"), délivrant une puissance inespérée : 90 Térajoules (l’équivalent de 20 000 tonnes de TNT). La chaleur produite est tel que le sable est transformé en verre dans un rayon de 800 mètres autour du point d'impact. L’onde de choc est ressentie à une distance de 160 km, et le champignon atomique s’élève à plus de 12 km de haut. Le chef de l’opération, Kenneth Bainbridge, déclare : "Maintenant, nous sommes tous des fils de putes" et Oppenheimer, plus subtilement, ajoute : "Maintenant, je suis devenu la mort, le destructeur des mondes". Il cite un passage d'un texte sacré Hindou faisant référence à Shiva, le dieu destructeur et créateur. 

 

Ce test nucléaire marque le début du succès scientifique du projet militaire : les équipes d’Oppenheimer on réussit à maîtriser la puissance atomique et à en faire une bombe. Truman, alors en pleine conférence de Yalta, en est immédiatement informé. Il devient plus ferme vis à vis du Japon et de Staline : Trinity test marque aussi le début de l'influence du nucléaire dans la politique mondiale.

L'explosion Trinity

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 trinityphotos.jpg                                                                                                                                                                                                            

A gauche, la séquence de l'explosion entre +0,008 et +0,110 seconde. A droite, le champignon 10 secondes après l'explosion comparé à la tour Eiffel.     


 

trinity-crater-28annotated-29-2.jpgPhoto aérienne du point d'impact. On distingue au centre le plus gros cratère, celui de "Gadget" et en bas à droite celui du 100 ton test.

- Deux bombes de natures différentes : Little Boy et Fat Man.

Little Boy La bombe, malgré son appellation (petit garçon), est d’un gabarit impressionnant. Pour une longueur de 3 mètres et un diamètre de 70 centimètres, elle pèse 4 tonnes dont environ 64 kg d’uranium.

sb50.jpgLa technologie utilisée par cette bombe est celle de l’insertion. Son principe est assez simple. Un capteur de pression et un altimètre déclenchent la détonation d’une charge explosive appelée cordite, qui va projeter un “projectile” de 26 kg d’uranium 235 dans une cible de 38 kg du même matériau. La somme des deux masses sub-critiques donne une masse super-critique, permettant à l’initiateur de neutrons de déclencher la réaction en chaîne (730g d’uranium 235 vont entrer en réaction). La perte de neutron est minimisée par l’utilisation d’un réflecteur de neutrons en carbure de tungstène. Une épaisse couche de plomb d’environ 60 cm entoure l’ensemble du canon. Son but est multiple : elle permet à la fois de limiter les accidents liés aux rayonnements, et de protéger les différents dispositifs électroniques et mécaniques de la bombe.

image029.gif

Calculons l’énergie libérée par Little Boy :

Masse des éléments (en 10-27kg) :

235U: 390,21581

94Sr : 155,91551

139Xe : 230,63562

1n : 1,674920

 

Energie libérée = |perte de masse|.c 

Perte de masse = m(Uranium) + m(neutron) – (m(Strontium) + m(Xénon) + 3m(neutron)) = 0,3148.10-27kg.

Energie libérée = 0,3148.10-27 x (3,0.108)2 = 2,83.10-11J = 177 MeV

 

L’énergie libérée par la fission d’un atome d’uranium 235 est de 177 MeV, soit 2,83.10-11J

730 grammes d’uranium fissionnés entraînent donc la libération d’une énergie de :

E = (masse d’uranium entrée en réaction) / (nombre de masse d’un atome d’Uranium 235) x (Nombre d’Avogadro) x (énergie produite par la fission d’un atome d’uranium 235)

 E = 730/235 × 6,023 1023 × 2,83.10-11 = 5,29.1013J = 12 655 × 4,184.109J

(4,184.109=énergie libérée par la détonation d’une tonne de TNT).

Little Boy a donc produit l’équivalent en énergie d’une explosion de 12 655 tonnes de TNT.

 

L'explosion :

champignon-atomique.jpg

Le déroulement de l’explosion d’une bombe atomique se décompose en plusieurs étapes.

La réaction en chaîne dure un millionième de secondes, et produit une importante quantité de rayonnements électromagnétiques et thermiques, qui, avec le flash lumineux, provoquent des brûlures et des incendies dévastateurs. La boule de feu se créé ensuite : la température atteint des millions de degrés, et la pression devient des millions de fois supérieure à la pression ambiante. L’énergie de la boule de feu se convertit en rayonnements ultraviolets et électromagnétiques. Seulement après, l’effet du souffle peut être ressenti : il commence par une onde de choc au cœur de la boule, pour se propager à une vitesse supérieure à celle du son. Il provoque des barotraumatismes, et l’effondrements de bâtiments. Enfin, il se créé le champignon : le vide engendré par l’explosion provoque un appel d’air, et l’attire avec de la poussière et des débris ; la forme qu’ils prennent est celle d’un champignon.

 

Il existe plusieurs causes d’irradiation. La plus importante est l’irradiation instantanée, provoquée par l’émission de rayons gamma. La deuxième cause, moins importante, est l’irradiation par radioactivité induite : les neutrons du bombardement ont rendu certains matériaux proches de l’hypocentre radioactifs. Après l’explosion, les substances se trouvant dans l’arme sont dissipées dans l’atmosphère, puis, à plus long terme, sur le sol. Ce sont les retombées, la cause la moins importante de l’irradiation. Les principales matières radioactives que l’on retrouve, et qui forment les retombées radioactives, sont : la proportion de matériau fissile qui n’est pas entré en réaction, les produits de fission, et les structures constituent la bombe. Le schéma ci-dessous résume les effets de la bombe. Dans le cas d'Hiroshima et Nagasaki, il s'agit plûtot de bombes de la seconde catégorie (10 kilotonnes) 

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Fat Man
: Le nom de cette bombe est cette fois plus explicite. C'est effectivement un colosse de 3,25 mètres de 
long, de 1,50 mètres de diamètre, pour une masse totale de 4,5 tonnes. La technologie utilisée par cette bombe est la même que celle de la bombe Gadget : la technologie Mark 3, ou encore celle de l’implosion. Sa réalisation est beaucoup plus compliquée que celle de la bombe à insertion, car les forces doivent être parfaitement réparties en arrivant sur le noyau de plutonium, ce qui demande une grande précision. C'est pourquoi un test (Trinity) est réalisé. Les américains ont d’ailleurs envisagé un échec, car ils ont monté un système d’auto-destruction de la bombe, pour ne pas qu’elle révèle ses secrets de fabrication si elle ne marchait pas. Son principe est donc de poser des explosifs (en forme de pentagone ou d’hexagone et dont la forme peut faire penser à celle d’un ballon de football) plus ou moins rapides, de les régler pour que leurs ondes de choc arrivent sur le percuteur en même temps, afin de faire adopter à la sphère creuse de plutonium une forme de sphère  remplie, pour pouvoir atteindre la masse critique et permettre à l’initiateur de neutron de déclencher la réaction en chaîne. Le schéma ci-dessous à droite montre le principe de l'implosion. 

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implosion-bomb-animated.gif



Les effets de la bombe et les étapes de son explosion sont les mêmes que celles de Little Boy. Sa puissance était néanmoins supérieure : environ 18 000 tonnes de TNT (varie selon les sources), car le plutonium est plus destructeur que l’uranium. Malgré cette puissance de feu supérieure, les dégâts ont été moins importants lors du bombardement de Nagasaki, car cette zone est vallonée, limitant la propagation de l’onde de choc et protégeant certaines zones du flash lumineux.

- Deux bombardements destructeurs.

En 1944, le contre espionnage américain met sur pied l'opération Alsos à laquelle participent des scientifiques qui, dans le sillage des armées alliées, sont chargés de récolter des informations sur les avancées allemandes en matière de physique nucléaire. Il se rendent vite compte que les physiciens allemands sont très loin de la conception d'une bombe atomique. En effet, Hitler et Goering ont préféré réserver leurs ressources pour mettre au point les "bombes volantes", convaincus qu'il n'y avait pas lieu de s’inquiéter des travaux de ces physiciens juifs réfugiés outre-mer. Au printemps 1945, les équipes de Los Alamos ont mis au point une bombe à l'uranium 235 et une bombe au plutonium. Cependant, les Alliés s'approchent inéluctablement de Berlin et la victoire est proche. L'Allemagne, principale cible des bombes, cède, alors que les scientifiques arrivent au terme de leurs efforts. Mobilisés pour vaincre les Nazis et posséder l'arme atomique avant eux, les savants du projet perdent ainsi la justification idéologique de leur travail. Ils n'éprouvent en revanche aucune haine envers le Japon, désigné comme nouvel objectif, d'autant plus que son sort semble fixé.

 

Oppenheimer, Fermi, Lawrence

C'est alors que, comme il l'a fait 5 ans plutôt pour convaincre Roosevelt d'entreprendre les recherches nucléaires, Léo Szilard prend l'initiative d'envoyer un rapport, cosigné par d'autres scientifiques, pour informer le gouvernement de leur désaccord concernant l'utilisation de la puissance atomique sur le Japon. Roosevelt meurt le 12 avril et c'est à son vice président Harry Truman qu'incombe la responsabilité d'utiliser l'arme atomique. Il forme un comité présidé par le ministre de la guerre Henry Stimson, secondé par un sous-comité constitué par Oppenheimer, Fermi, Compton (de gauche à droite ci-contre) et Lawrence. Après les avoir consulté, le comité propose le 1er Juin 1945, parmi un série de solutions, de frapper le Japon le plus rapidement possible "sans avertissement préalable, sur une cible à haute densité de population et à caractère militaire, de façon à obtenir le maximum d'effet psychologique".

Rapidement mis au courant, Szilard et son groupe envoient immédiatement un second rapport, le rapport Franck. Avec une grande lucidité, il montre les conséquences politiques et sociales de l'utilisation d'une telle arme par les Etats-unis. Il se termine par une invitation à utiliser la bombe de manière démonstrative dans un lieu désertique. Mais d'autres scientifiques comme Oppenheimer ou Fermi sont ouvertement favorable à l'utilisation de la bombe sur le Japon pour convaincre le monde de sa puissance et du danger qu'elle représente.

Le gouvernement rejette le rapport et met en place un second comité (le "Target Commitee") chargé de choisir les villes Japonaise qui seront bombardées. Hiroshima, Nagasaki, Kokura, Niigata et Kyoto sont désignées pour leurs importances industrielles et militaires. Les villes choisies sont volontairement épargnées par les bombardements, permettant ainsi de mieux mesurer les capacités de destruction de la bombe nucléaire. Kyoto est écartée par Stimson grâce à son identité culturelle très forte.

Washington se justifie en expliquant qu'une conquête du Japon serait longue et très coûteuse humainement: le chef d'état major George Marshall estime les pertes américaines à 500 000 morts, c'est à dire deux fois plus que lors de la libération de l'Europe. L'invasion risque en effet d'être difficile : les Japonnais sont insaisissables et se battent jusqu’à la mort. Chaque île prise par les américains s'accompagne de grandes pertes humaines. Mais on peut aussi penser que Truman souhaite empêcher l'URSS de progresser en Asie comme il l'a fait en Europe. Cette démonstration de force lui permettrait en outre d'être dans une position dominante dans ses relations avec Staline.

 

9ca8c9b0996bbf05ae7753d34667a6fd-2.jpgC'est en pleine conférence de Postdam en juillet 1945 que Truman est informé du succès de l'essai nucléaire Trinity : "Les bébés sont nés normalement" lit le télégramme en provenance de Los Alamos. Il en informe immédiatement Staline, sans mentionner la nature de la bombe, mais ce dernier semble peu intéressé. Le 26 Juillet, la République de Chine, le Royaume-Uni et les Etats-Unis réclament la reddition inconditionnelle du Japon. Truman ne mentionne pas la bombe atomique mais une destruction immédiate en cas de refus. Le 29, le premier ministre Japonais annonce qu'il entend ignorer cet ultimatum. Le 6 août Little Boy est larguée sur Hiroshima. Le 9, suite à l’hésitation des diplomates Japonais, Fat Man détruit la ville de Nagasaki.

 

 

 

Churchill, Roosevelt et Staline à la conférence de Yalta


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Dès le succès de l'essai Trinity, Little Boy et Fat Man sont envoyées à bord du croiseur USS Indianapolis vers l'île de Tinian (à droite), immense base aérienne américaine proche du Japon. Deux jours plus tard, les cœurs d'uranium et de plutonium arrivent par avion. C'est William Parsons, capitaine dans l'US Navy, qui est chargé d'organiser l'assemblage des bombes sur place.

C'est le bombardier lourd B-29 Superfortress qui est choisit en 1943 comme meilleur vecteur pour la bombe. C'est suite à la demande des dirigeants du projet Manhattan que l'USAAF (armée de l'air américaine) fait construire une vingtaine d'exemplaires modifiés et demande au colonel Paul Tibbets de former et d’entraîner un groupe spécialisé pour les bombardements atomiques, qui deviendra le 509th Bomb Wing.

Lorsque les Japonais ignorent l'ultimatum de Postam, Truman, Stimson et Marshall chargent officiellement Groves de rédiger l'ordre d'utiliser la bombe, qu'il enverra au général Carl Spaatz, chef de l'USAAF.

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Le B-29 "Enola Gay", baptisé du nom de la mère du commandant de bord Paul Tibbets, décolle à 2H00 (heure locale) le 6 aôut 1945, avec Little Boy à son bord, et accompagné de deux autres bombardiers : "The Great Artist" et "Necessary Evil" qui ont pour mission de récolter des données, prendre des photos et filmer. La bombe est armée en vol (par mesure de sécurité) par le capitaine Deak Parsons à 6H00 et Tibbets annonce à son équipage qu'ils transportent la première bombe atomique de l'histoire.

 

 

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A 8h15, Little Boy est larguée. Elle explose à 600 mètre au-dessus du sol et libère l'équivalent en énergie d'environ 13000 tonnes de TNT. La bulle de gaz incandescent se forme et le flash "imprime" l'ombre de certains bâtiments et même de certaines victimes. Il est tellement puissant qu'il carbonise les personnes proches de l'hypocentre. L'air s'enflamme spontanément même à plusieurs kilomètres de l'impact et brûle humains et bâtiments. L'onde de choc rase ensuite les bâtiments encore debouts. Les dégâts sont inimaginables. Toute la ville est en ruine. Il ne reste presque rien dans un rayon d'environ 10 kilomètres. Entre 70 000 et 200 000 personnes sont tuées et autant sont blessés. A leur retour, Tibbets et son équipage sont accueillis comme des héros par la presse et l'armée.

 

 

Photographie aérienne d'Hiroshima prise par l'USAAF:

c'est ainsi qu'elle apparaît dans le viseur de l'Enola Gay le 6 août.

Voici une video qui résume rapidement le bombardement d'Hiroshima et montre ses effets. Accédez ici à la traduction de la voix off.

Quelques heures après le bombardement, le président Truman annonce au monde que la destruction d'Hiroshima a été provoquée par la première bombe atomique de l'histoire. Il lance aussi un nouvel avertissement au gouvernement Japonais :

"Un avion américain a largué une bombe sur Hiroshima et a détruit toute l'utilité qu'elle pouvait avoir pour l'ennemi. Cette bombe est plus puissante que 20 000 tonnes de TNT. C'est une bombe atomique. La force d'où le soleil tire son énergie [Truman se trompe : il s'agit de fusion et non de fission pour le soleil] a été lâchée sur ceux qui ont provoqué la guerre à l'Est. [...] C'est pour préserver le peuple Japonais que l'ultimatum de Postdam à été prononcé le 26 Juillet. Leurs dirigeants ont immédiatement rejeté cet ultimatum. S'ils n'acceptent pas nos conditions, ils doivent s'attendre à un déluge de destructions venues des airs tel qu'on ne l'a jamais vu sur terre. " (traduction libre du texte original de l'annonce de Truman (lien vers site web de la chaîne américaine PBS) par nos soins).

Il résume ensuite le déroulement du projet Manhattan et demande au congrès de mettre un place une commission de contrôle de production et l'utilisation de l'énergie atomique. 

 

Le 8 août, des bombardiers américains larguent des pamphlets invitant la population Japonaise à renverser le gouvernement pour éviter un nouveau bombardement. Le gouvernement passe sous silence l'ultimatum et ne formule aucune réponse officielle. 

 

080715-f-1234s-004.jpgLe lendemain à 3H50 le B-29 Bockscar du lieutenant colonel Charles Sweeney décolle de l'île de Tinian. La bombe est activée en vol par le commandant Ashworth qui ordonne de ne pas descendre en dessous de 1 500 pieds pour éviter un déclenchement accidentel.

Bockscar est censé être accompagné des B-29 The Great Artiste et The Big Stink mais ce dernier arrive en retard au point de rendez-vous et les deux bombardiers se dirigent sans lui vers Kokura, la cible principale. Une fois au dessus de l'objectif, l'équipage constate que la couverture nuageuse empêche le bombardement. Ils font alors route vers Nagasaki, la deuxième cible mais le carburant commence à manquer. 

Juste avant le bombardement, le B-29 chargé de prendre des mesures scientifiques largue des instruments accrochés à des parachutes. Des lettres pour le physicien Ryukochi Sagane, spécialisé dans le nucléaire, sont aussi larguées. Elle lui demandent d'alerter la population Japonaise sur les dangers de la bombe atomique mais elle ne serons retrouvées qu'à la fin de la guerre.  


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A 11h02, Fat Man explose au dessus de Nagasaki et libère la puissance atomique. De la même manière que Little Boy, la ville est rasée. Environ 80 000 personnes sont tuées et autant blessées.

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Images d'archives du bombardement de Nagasaki

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