Первое испытание ядерного заряда плутониевой бомбы «Толстяк» состоялось в Аламогоро, примерно в 300 км к югу от Лос-Аламоса, 16 июля 1945 г. Испытание получило кодовое наименование Trinity («Троица»). Ядерный заряд бомбы и блоки автоматики без баллистического корпуса были установлены на 30-метровой стальной башне. В радиусе 10 км были оборудованы три наблюдательных пункта, а на расстоянии 16 км — блиндаж для пункта управления.

Так как уверенности в успехе первого испытания не было, поступило предложение взорвать бомбу в специальном сверхпрочном контейнере, который, в случае неудачи, не дал бы разлететься драгоценному плутонию. Такой контейнер, рассчитанный на взрыв 250 т тротила, был изготовлен и доставлен на полигон. Контейнер, получивший прозвище «Дамбо», имел длину 8 м, диаметр 3,5 м и массу 220 т. Взвесив все за и против, Оппенгеймер и Гровс отказались от его использования. Решение было благоразумным, ибо осколки этого монстра при взрыве могли натворить бед.

Перед испытаниями многие специалисты, в качестве пари, записали ожидаемую мощность взрыва. Вот их прогнозы: Оппенгеймер осторожно записал 300 т тротила, Кистяковский — 1400 т, Бете — 8000 т, Раби — 18000 т, Теллер — 45000 т. Альварес записал 0 т, успокоив присутствовавших рассказом о том, что разработанная им ранее система слепой посадки сработала только с пятого раза.

Схема работы автоматики подрыва атомных бомб Mk.I и Мk. III.

1 — сброс бомбы; 2 — включение автоматики подрыва; 3 — включение радиовысотомера; 4 — подрыв заряда от радиовысотомера; 5 — самоликвидация бомбы от ударных взрывателей.

Чертёж корпуса одного из вариантов «Тыквы»

Сборка и подключение автоматики заряда были закончены Георгием Кистяковским и двумя его помощниками за полчаса до взрыва. Взрыв был произведен в 5 ч 30 мин утра. Его мощность превзошла ожидания большинства присутствовавших. Самое эмоциональное описание взрыва содержится, на наш взгляд, в докладе генерала Гровса, приведенном в книге его воспоминаний. Более всего поразила воображение генерала судьба контейнера «Дамбо», стоявшего в нескольких сотнях метров от эпицентра. 250-тонный гигант был выворочен из бетонного основания и изогнут в дугу.

Сразу после взрыва Ферми осмотрел из танка «Шерман» 400-метровую пологую воронку, покрытую расплавленным песком. Тротиловый эквивалент взрыва составил 22±2 кт. Коэффициент использования делящихся материалов превысил ожидаемый и составил 1 7 % (напомним, у «Малыша» — всего 1,3 %). При этом примерно 80 % энергии выделилось в плутониевом ядре, а 20 % — в урановом отражателе нейтронов.

Для «технарей», которые составляют большинство читателей этой статьи, приведем физическую картину 20-килотонного взрыва:

При взрыве, эквивалентном 20 кт тротила, через 1 мкс радиус огненной сферы, состоящей из раскалённых паров и газов, составляет около 15 м, а температура — порядка 300000 °C. Уже примерно через 0,015 с радиус увеличивается до 100 м, а температура падает до 5000–7000 °C. Через 1 с огненный шар достигает максимальных размеров (радиус 150 м). Вследствие сильного разрежения огненный шар с большой скоростью поднимается вверх, увлекая за собой пыль с поверхности земли. Остывая, шар превращается в клубящееся облако, имеющее характерную для ядерного взрыва грибовидную форму.

Внешне похожую картину даёт взрыв большой ёмкости с бензином, чем и пользуются для имитации ядерного взрыва на военных учениях.

Вторая бомба типа «Толстяк» 9 августа 1945 г. была сброшена на Нагасаки.

Ещё две бомбы Mk.III были взорваны в 1946 г. на атолле Бикини в рамках операции Кросс-роудз. Оба взрыва, воздушный и, впервые, подводный, были проведены в интересах Военно-морских сил США, уже тогда начавших многолетнее соперничество с ВВС за первое место в стратегических силах.

Воздействию ядерного взрыва было подвергнуто большое количество боевых кораблей, в том числе 5 линкоров, 2 авианосца, 4 крейсера и 8 подводных лодок. На испытания были приглашены наблюдатели из государств-членов ООН, в том числе из Советского Союза.

1 июля 1946 г. был проведён воздушный ядерный взрыв «Эйбл» на высоте 400 м, а 25 июля — подводный взрыв «Бейкер» на глубине 30 м. В целом боевые корабли показали высокую боевую устойчивость к ядерному взрыву. При воздушном взрыве затонули всего 5 кораблей из 77, стоявших не далее 500 м от эпицентра. При подводном взрыве основные повреждения были получены при ударе кораблей днищами о грунт при прохождении под ними волны от взрыва. Высота волны на удалении от эпицентра 300 м достигала 30 м, на удалении 1000 м — 12 м и на 1500 м — 5–6 м. Если бы взрыв происходил не на мелководье, повреждения были бы минимальными.

Результаты испытаний на Бикини дали повод некоторым специалистам говорить о неэффективности ядерного оружия против соединения кораблей, идущего в противоатомном ордере, на расстоянии около 1000 м друг от друга. Однако это верно только в отношении ядерного взрыва относительно небольшой мощности — порядка 20 кт. Кроме того, то, что корабли остались на плаву, ещё не означало сохранения их боеспособности.

Параллельно с организацией работ по созданию ядерного оружия генералу Гровсу пришлось задуматься о его носителе. Лучший бомбардировщик американских ВВС — Боинг В-29 «Суперфортресс» — был приспособлен для подвески бомб калибром не более 1814 кг. Единственным бомбардировщиком союзников, рассчитанным на применение 5-тонных бомб, если не считать советского Пе-8, был английский «Ланкастер».

Англо-американское соглашение о совместной разработке атомной бомбы не исключало, конечно, применения «Ланкастера», но Гровс был твёрдо убеждён, что в вопросах применения ядерного оружия Америка должна быть полностью независимой даже от союзников. Программа переоборудования бомбардировщика В-29 в носитель атомной бомбы получила шифр Silverplate Project. В рамках этого проекта было оборудовано 45 самолётов.

Основным их отличием от стандартного В-29 была установка в бомбоотсеке английского бомбодержателя F, использовавшегося в RAF для подвески сверхмощной 5443-килограммовой бомбы «Толлбой». Держатель был приспособлен для подвески плутониевой бомбы «Толстяк», а для крепления урановой бомбы «Малыш» требовался специальный переходник. С целью облегчения самолёта всё бронирование и оборонительное вооружение, кроме кормовой установки, было снято. Дополнительно были установлены аппаратура контроля автоматики бомбы, система электрообогрева бомбоотсека и радиовысотомер SCR-718.

Максимальное облегчение самолёта и установка более высотных двигателей и винтов позволила поднять потолок В-29 до 12000 м. Сложная и недостаточно надёжная автоматика бомбы потребовала включения в экипаж бомбардировщика дополнительного специалиста — оператора бомбового вооружения.

Из-за большого диаметра «Толстяка» его загрузка в бомбоотсек В-29 проводилась над специальной ямой или при помощи подъёмника.

Первые 15 самолётов поступили на вооружение 509-й смешанной авиагруппы, сформированной 9 декабря 1944 г. В состав авиагруппы входили 393-я бомбардировочная эскадрилья на В-29 и 320-я транспортная эскадрилья на четырёхмоторных самолётах Дуглас С- 54. Командиром 509-й авиагруппы был назначен 29-летний полковник Пол Тиббетс, опытнейший летчик, принимавший участие в налётах на Регенсбург и Швейфурт, а затем в испытаниях В-29.

Пульт управления атомной подвеской на борту В-29

Схема бомбометания атомной бомбой с бомбардировщика В-29

509-я авиагруппа первоначально базировалась на аэродроме Уэндовер-Филд в штате Юта. Боевая подготовка заключалась в отработке прицельного высотного бомбометания одиночными авиабомбами большой мощности. После сброса бомбы на высоте 10000 м самолёт выполнял резкий разворот на 150–160° и на форсаже со снижением уходил от точки сброса. За 40 с падения бомбы по баллистической траектории он удалялся от эпицентра взрыва на 16 км. По расчетам, на таком расстоянии ударная волна 20-килотонного взрыва создавала перегрузку 2д при разрушающей для конструкции В-29 перегрузке 4д. Однако об этих расчётах знал только полковник Тиббетс. Остальной личный состав считал, что массогабаритные макеты бомб («Тыквы») и будут основным вооружением авиагруппы.