1945年7月24號在波茨坦會議上，杜魯門洋洋得意地向斯大林暗示，美國已經擁有了世界上第一枚原子彈，可是斯大林聽到這個消息似乎並沒有什麼反應。四年之後也就是1949年8月29號，一架美國偵察機在沿著蘇聯南部邊界進行例行偵察飛行時，飛行員突然發現位於今天的哈薩克斯坦境內的斜米帕拉丁斯克地區大氣層中的輻射水平莫名其妙的高了很多。通過分析空氣樣品和其中放射性物質含量，美國專家一致得出結論：蘇聯爆炸了原子彈。這個消息不僅震驚了美國也震驚了整個西方世界。
其實蘇聯人早在波茨坦會議之前好些年就開始瞭解原子彈了，而且蘇聯科學家對原子彈的理論研究在學術領域一直就在進行中。而歐洲、美國的科學家直到1939年才開始對原子能核裂變以及從中獲得新能源的問題進行研究，當然蘇聯當時對研製原子彈並沒有做具體計劃。1941年6月22日蘇聯展開反對德國納粹入侵的衛國戰爭，使蘇聯正在進行的核研究工作不得不被迫中斷，沒過多久蘇聯的情報人員就發現了一個驚天的消息，1941年9月駐倫敦的蘇聯情報人員報告，英國和美國研製核武器的思想已經有了實際輪廓。但是這個時候斯大林已經顧不得誰在研究原子彈了，蘇聯現在需要考慮的是生死存亡，因為德國人已經兵臨城下，蘇聯人要面臨的是人類歷史上規模最大、最為慘烈的一場戰役。
這場保衛戰給蘇聯造成了巨大的經濟損失，蘇聯是百廢待興，況且造原子彈是個花錢的事，蘇聯真的沒有這個錢。不光是沒錢，這時候大量的科技人才都集中在美國、英國、德國等國家，所以斯大林心裡非常清楚，現在要求蘇聯造出原子彈，基本上等於痴人說夢。但是1942年3月收到的一份特別報告讓斯大林下定決心研製原子彈，報告人是蘇聯國家安全局秘密警察頭目、斯大林很多計劃的主要執行者--貝利亞，貝利亞之所以在這個時候提出製造原子彈是因為有個人主動找上門來了，正是這個看上去文質彬彬，顯得有些瘦弱。而他竟然改寫了蘇聯的歷史，他就是克勞斯·福克斯。
福克斯出生於德國，他早在中學時代就在數學和物理學方面表現出極高的天賦，在大學期間他加入了德國共產黨，積極進行政治活動。後來輾轉到了英國，在一個蘇聯朋友的幫助下，福克斯幸運的先後師從兩位諾貝爾物理學獎獲得者，順利的完成了博士學位，並且在學術上獲得了非常高的成就。但是就在福克斯開始在科學界嶄露頭角的時候，不幸降臨在他的家裡，他的父親因為持社會主義觀點而被納粹分子抓進了監獄，他的小妹妹伊麗莎白和母親也在納粹的迫害下相繼自殺。這一切都讓年輕的福克斯對納粹德國充滿了無比的仇恨，正因如此這個德國人才願意幫助蘇聯。
1940年英國決定開始研製原子彈，他們為此專門成立了一個秘密的委員會，才華橫溢的福克斯很快就引起了委員會的注意，他們把福克斯從愛丁堡大學挖了過去，就這樣福克斯正式開始了研製原子彈的工作。出於一個共產黨員對法西斯的政策以及對共產主義的信仰，國仇家恨讓年輕的福克斯做出了一個在常人看來不可思議甚至是瘋狂的決定，1941年秋福克斯秘密拜訪了前蘇聯駐倫敦大使館，表示願意向蘇聯提供研製原子彈的技術情報，這讓當時正苦於尋找突破口的蘇聯情報部門喜出望外。
於是在貝利亞掌控的強大間諜網下，像福克斯這樣的年輕科學家來充當情報人員，一場史上最驚心動魄的原子彈諜報戰，就這樣悄無聲息的展開了。當然僅僅依靠福克斯一個人在竊取情報那還不夠，因為還得傳出來，所以蘇聯情報機關還需要找一個跟福克斯配合的高級間諜。這個人需要經常跟福克斯接觸，不至於引起英國特工的注意，情報部門經過多方研究和考量，最後他們派出了一個女人--魯特·維爾納。和福克斯一樣，她出生在德國，家裡是個猶太知識分子家庭，中學時代她就是柏林工人運動的積極分子，19歲就加入了德國共產黨。1930年23歲的維爾納隨著丈夫來到中國上海應聘英租界市政建設工程師，到上海沒多久經朋友介紹她認識了著名的紅色間諜理查德·佐爾格，從此開始在中國從事情報工作。她乾的最漂亮的一件事就是她和福克斯的合作，陸續把英美研究和製造原子彈的情報資料提供給蘇聯，成為二十世紀最成功的情報員之一。就是這個看上去並不那麼漂亮的女間諜，化名為索尼婭在1942年和1943年期間每隔三、四個月就和福克斯悄悄的接一次頭，通過她把福克斯搞來的原子彈研製的秘密資料偷偷的送給蘇聯人。蘇聯在中亞的哈薩克斯坦境內有一個第二實驗室，領頭人就是核物理學家庫爾恰托夫，每一次索尼婭把情報帶回蘇聯的時候，在這裡工作的蘇聯研究人員就高興得像過節一樣。
後來福克斯被調往美國參加曼哈頓計劃，憑著科學家的特殊天賦和才能，福克斯贏得了英美當局的特別重視和完全信任，很快他就進入洛斯阿拉莫斯--這個最秘密的美國研製原子彈的中心，並且擔任了最難解決的物理課題方面的負責人。此時對於蘇聯來說，這可是竊取美國研究原子彈機密的最佳機會，但是這也增大了竊取情報的難度。當然蘇聯安插在美國的間諜肯定不止福克斯一個人，他們是在美國、英國佈下了一張網，一張連美國特工都摸不到邊際的間諜網。
因為在福克斯的幫助下，蘇聯研製原子彈的步伐雖然邁的很大，但是什麼時候能夠試爆第一顆原子彈還說不準。1945年8月6號美國在日本廣島投下了第一顆原子彈，這個消息讓斯大林突然感到了嚴重的威脅，而就在13天前在波茨坦會議上，斯大林對杜魯門提到的原子彈還無動於衷。這時候他向以蘇聯科學家庫爾恰托夫為首的蘇聯核武器研製工作者提出了一個強硬的要求，那就是不管有多麼的不可能，蘇聯必須要有自己的原子彈。福克斯向蘇聯提供的情報非常的寶貴，正是由於他提供的情報，蘇聯的原子彈研究才有了很大的進展。但是福克斯畢竟只是一個方面的專業人才，他能接觸到的原子彈研究的核心機密，畢竟還是有限的，到了1948年由於得不到足夠的核心機密情報，蘇聯的原子彈研製再次陷入困境。幸運的是蘇聯人通過量子物理學派的領袖玻爾，得到了一本美國科學家撰寫的手冊，這本手冊上記載了曼哈頓計劃中有關原子研究的一些細節資料，這本手冊解了蘇聯人的燃眉之急。
就在蘇聯人的間諜活動進展順利，福克斯屢屢得手的時候，美國人也開始了一個非常秘密的計劃，這個計劃甚至對當時的總統都是保密的，它的名字叫維諾娜。這個計劃是美國和英國的情報機構聯手合作，長期進行秘密情報的收集和分析，它的目的就是截獲和破譯蘇聯情報機關發出的各種消息。這個計劃一開始執行，像福克斯和其他蘇聯間諜就隨時可能面臨被發現被逮捕的危險，也正是通過破譯這些截獲的情報，美國人和英國人逐漸揭開了蘇聯人的情報網。
蘇聯的原子彈靠大量盜取英國、美國的情報，終於完成了研究過程，現在他們要開始著手製造原子彈了，1946年1月第一批金屬鈾進入了蘇聯二號實驗室，蘇聯原子彈的製造這時候已經進入了倒計時，可沒想到這時候福克斯被突然調回了英國，原來英國政府也決定要造出自己的原子彈擺脫對美國的依賴。這時候為了保持和福克斯的聯繫，蘇聯間諜組織派出高級間諜亞歷山大·貝弗洛佐夫前往英國，從福克斯手上繼續獲取英國研究原子彈的秘密情報。從1947年秋到1949年，他先後六次向蘇聯提供了原子彈研究和氫彈研究的絕密情報，正是由於掌握了美國和英國研製原子彈的核心機密，蘇聯研製原子彈的步伐才大大加快。
但是到了1949年下半年情況開始發生變化，一度陰雲開始籠罩在福克斯的心頭，這朵陰雲正是來自前面提到過的維諾娜計劃。1949年9月美國國家安全局破譯了蘇聯駐紐約情報機構的部分電報，其中提到了福克斯是蘇聯情報部門的間諜。美國特工部門將此情況通報了英國反間諜機構--軍情五處，軍情五處立即拘捕了福克斯並對其進行審訊。1950年2月3日福克斯在英國被逮捕，認罪之後被法庭判處14年監禁。就在福克斯身份暴露並接受英國當局調查前的一個月，也就是1949年8月，蘇聯的第一顆原子彈試爆成功。
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