Эволюция разрушения: от пороха до пластита

Стоит признать, что далеко не всякий мощный взрыв непременно деструктивен. Достаточно вспомнить, что полтора десятка миллиардов лет тому назад чудовищный взрыв породил нашу Вселенную. Прошло довольно много времени, прежде чем homo sapiens в процессе эволюции подчинил себе технику взрыва, поставив эту разрушительную силу себе на службу. И теперь мы живем, страшась того, что уничтожим цивилизацию тем же самым способом, которым был дан толчок к ее возникновению…

История тому порукой: первым взрывчатым веществом стал черный порох, и его появление эксперты единодушно считают одним из ста величайших открытий человечества. Многие исследователи сходятся и в том, что изобрели его в Китае, пытаясь открыть, по иронии судьбы, эликсир… бессмертия. Выходит, прав был мудрец, заметивший: что бы ни придумывали ученые, у них все равно получается оружие.

Действительно, древние летописи и трактаты свидетельствуют, что еще в VII веке подобные смеси в Поднебесной использовались в медицине, однако к метательным составам для огнестрельного оружия они не имели никакого отношения. Лишь спустя два столетия китайцы начали применять пиротехнические стрелы «хоцзян», прикрепляя к древку трубку с горючим веществом, создававшим при попадании в цель очаг пожара, и не более того. Обладая ничтожной реактивной тягой, имея слабые взрывчатые, но сильные зажигательные свойства, смесь сгорала со скоростью, недостаточной для производства выстрела. Изобретательные китайцы так и не додумались до огнестрельного оружия: его завезли к ним европейцы лишь в XVI веке, несмотря на то, что в самой Европе байку о китайском чудо-оружии, с подачи католических миссионеров, не понявших сути увиденного, распространили и даже записали в манускрипты несколькими столетиями ранее. Принятая на веру, она довольно долго кочевала из одной книги в другую, и даже Энгельс повторил ее в своем научном труде, пожалуй, не ведая о том, что и фейерверки китайцы стали устраивать лишь в XIII веке!

Зато есть все основания полагать, что метательные пиротехнические смеси были открыты в ходе развития металлургии в разных странах независимо друг от друга. Где-то смесь селитросодержащего минерала с органикой (углем) вспыхнула, а где-то и взорвалась, разметав или разбив окружающие предметы (так, по легенде, монах Бертольд Шварц растирал подобную смесь в ступе, и при вспышке пестик пробил потолок кельи) — и пытливые люди увидели в этом новое средство боевого применения. Но между осознанием и внедрением — бурная и глубокая река: не сразу удается навести мосты. К примеру, мудрые арабские алхимики пришли к пороху в VIII веке, спустя почти двести лет его улучшенный состав уже можно было использовать для ведения огня, но лишь в XII столетии их воинственные соотечественники, заряжая порохом железные трубки, стали выстреливать пули. В битве за Сарагосу в 1118 году они использовали против европейцев первые образцы артиллерии, и лишь благодаря пушкам в 1280 году была завоевана Кордова, а в 1308 году — Гибралтар.

Европейцы понюхали чужого пороху во время долгих крестовых походов и войн с испанскими маврами: во всяком случае, ученым-монахам вполне хватило времени перенять опыт противника. Ну а далее в течение XIV века порох покорил всю Европу.

Что же представляет собой черный порох? Это механическая смесь калийной селитры, серы и древесного угля, который, к слову, и придает ей цвет. Селитра, разлагаясь при нагревании, служит источником кислорода, уголь, сгорая, создает большой объем раскаленного газа, а сера цементирует смесь, стабилизируя горение. Поиски оптимального состава пороха велись довольно долго и, как это чаще всего бывает, методом проб и ошибок, но к середине XIV века его свойства были в основном изучены. Правда, еще несколько столетий пропорции напрямую зависели от предполагаемых целей: существовало не менее шести различных формул. Например, порох XII века — это 6 частей селитры, 1 часть угля и 1 часть серы, русский пищальный порох XVII века — 5:2:1, но к середине XIX века ружейный и пушечный порох в разных странах привели к одному знаменателю — 7,5:1,5:1.

Уместно заметить, что изначально хлопот с черным порохом при стрельбе было хоть отбавляй. Ствол оружия порой делали с раструбом для быстроты заряжания, использовали патронташ с точно отмеренными зарядами («берендейкой» — на Руси, газырями — на Кавказе). Конечно, постепенно порох становился все лучше и лучше, но минусов все же хватало: сухой, он слишком легко воспламенялся, при малейшей влажности — более 2% — капризничал, а при 7% становился абсолютно непригодным для стрельбы, не восстанавливая своих свойств и после просушки — отсюда и берет начало поговорка «Держать порох сухим». А сколько было дыма (ковбойские дуэли в салунах — голливудская чушь: после первого же выстрела помещение заполняло настолько едкое облако, что нечем было дышать), который разъедал ствол, и приходилось довольно часто делать паузы, чтобы очистить его от жирного нагара.

Веками почти не менялся и способ фабрикации пороха. Селитру, уголь и серу раздельно тщательно измельчали на жерновах — вот почему пороховые заводы называли мельницами, которые строили чаще всего на реках, чтобы вода крутила эти жернова. Впрочем, нередко прибегали и к лошадиным силам. После помола компоненты смешивали и снова перетирали. Многие рабочие поплатились своими жизнями, пока не пришло понимание того, что во избежание взрыва смесь следует перетирать во влажном состоянии. Побочное негативное следствие этого — преобразование конечного продукта в твердые лепешки, которые пришлось дробить на куски и отправлять на гранулирование, или зернение, изобретенное в XVI веке. Это была очень важная операция: пыль, в отличие от зерен, слишком быстро сгорает, что чревато разрывом ствола, к тому же гранулы заданного диаметра придавали пороху большую метательную силу. Так, пушечные гранулы были размером с горох.

Для зернения применялись решета со свинцовыми шарами. При тряске лепешка дробилась, измельченный порох проваливался вниз, где его просеивали, сушили, полировали, удаляя заусенцы, и укупоривали в дубовые бочки. Пороховые заводы не работали зимой, так как влажная смесь смерзалась и рассыпалась на жерновах в непригодную мякоть, а также ночью — об освещении открытым огнем не могло быть и речи.

На Руси о порохе и огнестрельном оружии с изумлением и страхом узнали в схватках с турками и татарами. В 1185 году в походе князя Игоря на половцев был пленен «басурман, стрелявший живым огнем со всеми своими снарядами». Через два года после Куликовской битвы хан Тохтамыш привел к Москве войско и 24 августа 1382 года пошел на штурм Кремля. Горожане били врага из самострелов, камнеметов и «тюфяков» (с турецкого «тюфенг» — ружье), упомянутых тогда в летописи впервые. Сначала наши предки покупали порох в Европе, но уже скоро наладили собственное производство, и в 1400 году в Москве случился сильный пожар от взрыва пороховой мастерской. Примечательно, что русские умельцы не просто слепо копировали иноземные технологии, но и вносили свою лепту в совершенствование процесса: искрящие, а потому опасные каменные жернова выдающийся мастер Иван Леонтьев заменил медными, он же внедрил автоматическое смачивание смеси. Неудивительно, что уже вскоре русский порох, изготовлением которого ведал Пушкарский приказ, признали одним из лучших в Европе.

Делом государственной важности считалось пороходелие при Иване IV. Все силы державы мобилизовал Грозный царь на подготовку к войне с Казанским ханством — в ту пору самым опасным врагом Руси. Селитряной повинностью обложили монастыри (с каждых «шести попов — по две гривенки зелья») и города, а население обязали сдать по пуду пороха с 20 дворов — вереницы подвод с ним тянулись в столицу по всем дорогам. Однако пожар 1547 года безжалостно уничтожил огромные запасы. Лишь спустя пять лет арсенал удалось восстановить, и он тут же пошел на военные нужды.

Полтораста тяжелых орудий в течение «шести седьмиц дней» громили мощные стены казанской крепости, но окончательно решили ее судьбу в сентябре 1552 года умелые минные подкопы: «Сильный гром грянул, и увидел царь градскую стену подкопом вырвану». Через два года порох принес победу над Астраханским ханством. В 1582 году огневой бой помог малому отряду Ермака овладеть Сибирью. Сотни пушек громили Ливонский орден, торя Руси путь к Балтийскому морю. Благодаря пороху отбились от последнего в истории нашествия крымского хана на Москву в 1591 году: денно и нощно врага кромсали картечью, и, устрашенный огневой мощью, он отступил…

А выделка пороха все возрастала. В царствование Алексея Михайловича его было столько, что он, к удивлению чужеземцев, свободно продавался в лавках. Но, не довольствуясь достигнутым, Русь постоянно брала на службу «инженеров самых добрых, гранатных мастеров, алхимиков самых ученых, чтоб мельницами порох делать», переводила «ратные книги, по коим всякие огненные хитрости делать», и кроме того тысячами пудов закупала порох за границей.

Рецепты его изготовления хранились в строжайшей тайне, поскольку каждый инженер вводил в состав свои заветные ингредиенты, и этот секрет передавался по наследству из поколения в поколение. Так, одно время считалось, что в смесь следует добавлять вино, дабы улучшить порох: «Велено зелейным мастерам зделать 300 пуд самого доброго пороху с вином для стрельбы».

Особое внимание всегда уделяли качеству сырья. На уголь обжигали лиственную древесину, серу, за неимением своей, поначалу покупали за границей, как, впрочем, и дефицитную селитру (емчюгу) — английскую, немецкую и бухарскую, пока не научились варить ее из навоза, золы и прочих отбросов. Качество пороха опытные мастера определяли по цвету, твердости, сухости, прочности, вкусу и запаху. К примеру, во время так называемой «пробы на бумагу» хорошая смесь сгорала быстро, не прожигая листа и не оставляя пятен.

Царствование Петра I — это сплошная пушечная канонада: нескончаемые судьбоносные войны с Турцией, Швецией, Персидский поход, морские баталии… Понимая, что без пороха в пороховницах побед не видать, царь не жалел средств на строительство государственных пороховых заводов, таких, как работающий и поныне Охтенский. Если обычно Россия ежегодно производила по 35 тысяч пудов пороха, то в 1789 году, когда воевали одновременно на два фронта — на севере и на юге, армия получила 150 тысяч пудов! Без преувеличения: именно порохом и прорубили «окно в Европу». Датский посол доносил тогда из Петербурга: «В России порохом дорожат не более, чем песком, и вряд ли найдешь страну, где бы его делали в таком количестве и где бы по качеству и силе он мог сравниться со здешним».

Традиционно порохом занимались самые выдающиеся химики мира. В 1748 году Берлинская академия наук объявила конкурс на лучший научный трактат о селитре, после чего знаменитый Леонард Эйлер заметил: «Сомневаюсь, что кто-то, кроме господина Ломоносова, может написать об этом лучше, посему и прошу его взяться за работу». Михаил Васильевич согласился, и в 1749 году на латыни увидела свет его «Диссертация о рождении и природе селитры» — весьма значимый и важный труд, обогативший теорию взрывчатых веществ.

Не всякий «дым Отечества нам сладок и приятен»

Шесть веков дымный порох исправно служил человеку, пока не стало ясно, что все свои потенциальные возможности он исчерпал. Альфред Нобель говорил: «В шахте он дробит без метания, пулю толкает без дробления, в артиллерии служит обеим целям, в фейерверке горит без взрыва. Но, как универсальная вещь, он лишен совершенства в каждом отдельном случае». Оглядываясь на него, нельзя было вести речь о дальнейшем техническом развитии и, в частности, об увеличении скорострельности, прицельной дальности, мощности и точности орудий. Беда была не только в густом дыме и жирном нагаре: при сгорании лишь 40% черного пороха превращалось в газы, а остальное — в твердые вещества, не имеющие метательной силы, а стало быть, и практического смысла.

Вот почему изобретение в конце XIX века бездымного пороха, основанного на пироксилине, стало, по сути, революционным событием. Это было уже не механическое, а химическое соединение веществ. «Дымный порох нашли чуть ли не случайно, ощупью, в научной темноте, — писал Д. И. Менделеев. — Бездымный открыт в свете современных знаний химии. Это новая эпоха военного дела не потому, что он не застилает глаза дымом, а потому что при меньшем весе придает пулям небывалые скорости в 600, 800, даже 1000 метров в секунду».

Пироксилин получали путем обработки смесью азотной и серной кислоты (нитрования) клетчатки — хлопка, ваты, отходов текстиля, древесины. Внешне почти не отличимая от исходного сырья, «взрывчатая вата» сгорала вспышкой, и потому ее решили использовать в качестве метательного вещества. Правда, мешала рыхлость, ведь зерна пороха должны иметь строго заданные форму и размер, которые из ваты, как ни старайся, не слепишь. Поэтому стали нитровать хлопковые шнуры, вкладывая в гильзы пироксилиновые заряды в виде мотка. Казалось, проблема решена, и в 1862 году австрийцы решили стать пионерами в «пироксилиновой артиллерии» и даже заготовили матчасть на 30 полевых батарей. Но неожиданный и необъяснимый взрыв склада с 32 тоннами зарядов охладил их чересчур пылкие головы. Да и действие пироксилина чересчур бризантно — он с одинаковым усердием дробит и снаряд, и ствол орудия. В итоге вместо пороха получили хорошую взрывчатку: в конце XIX века пироксилиновые фугасы успешно рвали прочнейшие оборонительные сооружения, сделанные из нового в ту пору материала — бетона.

Волею случая в год открытия пироксилина итальянец Асканио Собреро, нитруя азотной кислотой глицерин, получил нитроглицерин — небывало (причем как до, так и после) мощную взрывчатку. Взрывоопасность нитроглицерина поразительна. В Англии один крестьянин выпил зимой для согрева бутылочку этой жидкости и, естественно, умер. Но когда тело положили неподалеку от печки, оно взорвалось, разрушив здание!

Отцом российского нитроглицерина по праву считают инженера-химика В. Ф. Петрушевского. Установив, что «разрывное масло» в некоторых случаях в 24 раза (!) мощнее дымного пороха, он начал производить его в большом количестве, изготовив за 5 недель 3 тонны нитроглицерина «способом, близким к фабричному: под простым навесом на открытом воздухе; рабочая посуда состояла из деревянных чанов, стеклянных банок, ведер…». В 1868 году он же сделал «русский динамит» — смесь нитроглицерина с магнезией, заменившую порох на золотых приисках Сибири, там же, кстати, и производившуюся.

Немало потрудился над нитроглицерином и Альфред Нобель, названный позднее «шведским инженером», но бывший тогда российским химиком, получавшим от Инженерного ведомства деньги и реагенты. Понимая, насколько неудобна в применении жидкая взрывчатка, он смешивал ее с различными материалами (бумага, опилки, вата, уголь, гипс, кирпичная пыль) и наконец в 1866 году остановил свой выбор на кизельгуре — породе из осевших на дно любого озера кремниевых скорлупок микроводорослей. 90% его объема — это поры, попадая в которые, нитроглицерин становился «ручным»: внешне напоминающий торф, он и вел себя столь же безобидно. Новую взрывчатку можно было швырять, трясти и даже поджигать, ничем не рискуя, а по мощности она лишь немногим уступала нитроглицерину, впятеро превосходя дымный порох! «Взрывчатый порошок Нобеля», или «динамит» (в переводе с греческого — «сила») в 1867 году запатентовали в Англии, Швеции, России и Германии. И хотя это было дробящее, а не метательное вещество, не способное заменить порох, был сделан серьезный шаг к производству высокоэффективной взрывчатки.

А первый бездымный белый порох изготовил в 1884 году французский химик Поль Вьель. Растворяя пироксилин спирт-эфиром, он получил густой гель, напоминающий желатин, который можно было формовать, продавливая через отверстия разного калибра, получая на выходе упругий, как целлулоид, материал. Поскольку Франция надежно берегла секрет белого пороха, остальные страны пошли своим путем, сделав его аналоги. Все они, разные по составу и свойствам, в действительности являются вариантами двух типов, принципиально отличающихся лишь растворителями — спирт-эфиром либо нитроглицерином. Последний — устойчивее, проще в изготовлении, дешевле, функциональнее и, самое главное, мощнее пироксилинового.

Россия, как и многие другие державы, производство бездымного пороха налаживала самостоятельно, и делала это быстро, порой даже опережая зарубежных пороховщиков. Но перед тем как резво помчаться, по обыкновению долго запрягала. Еще в 1846 году немецкая газета «Allgemeine Preußische Zeitung» писала: «В Петербурге полковник Фадеев делает «ватный порох», пытаясь заменить вату более дешевым сырьем». Однако российские чиновники сочли работы замечательного мастера чепухой и явно погорячились, нанеся ущерб обороноспособности страны. В 1887 году пиротехник Г. Г. Сухачев предложил свой метод переработки пироксилина, но Генштаб и это новаторство проигнорировал, послав военного атташе в Париже к Вьелю с предложением купить его изобретение. Тот запросил баснословную сумму, которая тут же заставила работников военного ведомства пересмотреть свое отношение к отечественному пороху. И, разумеется, сразу же пришлось повернуться лицом и к другой проблеме — перевооружению.

Начали с винтовок: легендарная трехлинейка образца 1891/30 г. была первым огнестрельным оружием, изготовленным для бездымного пороха. Для ее испытаний на Охтенском заводе под руководством капитана Э. В. Калачева произвели первую партию русского пироксилинового пороха. Труднее оказалось с порохом артиллерийским, особенно для морских орудий крупных калибров. Обратились за помощью к Д. И. Менделееву, который ответил: «Бездымный порох — звено между могуществом стран и их научным развитием. Посему, как ратник русской науки, я на склоне лет не могу отказаться от разбора задач бездымного пороха». И он отправился в Париж и Лондон для ознакомления с пороховым делом Европы.

Член Парижской академии наук и Лондонского Королевского общества, Дмитрий Иванович повсюду был желанным гостем и получил полное содействие, а французы даже подарили ему «научный образец для личного употребления» — немного пороха. И вскоре Менделеев сообщил: «Хотя французы свой секрет официально не раскрыли, но он нам вполне понятен, и мы можем пойти дальше их результата». Организовав лабораторию взрывчатых веществ, он в своем поистине капитальном труде «Об экономических условиях приготовления принятого для перевооружения русской армии бездымного пороха» изложил четкий план производства последнего. Зная не понаслышке, что за рубежом порох проходил чрезвычайно опасную сушку, провоцировавшую пожары, в которых гибли люди, ученый стал обезвоживать его спиртом, устранив все риски, — и эта методика до сих пор не устарела. А в интересах упрощения и удешевления процесса производства Менделеев создал пироколлодий — мощную взрывчатку и прекрасное сырье для фабрикации зерен любых калибров.

Проведя опытные стрельбы, воодушевленная результатами Комиссия морской артиллерии доложила: «Порох показал бесподобные баллистические свойства, а канал ствола двенадцатидюймового орудия был так чист, что не пачкал носового платка». Но тут вмешались прогерманское и профранцузское лобби при царском дворе, которые в угоду западным фирмам зарубили на корню очередное изобретение великого химика: порох Менделеева не получил высочайшего одобрения, что впоследствии стало одной из причин тяжелых поражений России в войнах с Японией и Германией. В 1907 году Морской пироксилиновый завод закрыли, а заказы на порох передали немцам. Когда отношения с ними осложнились, пришлось покупать порох в США, поскольку еще в 1895 году два проходимца — американские офицеры Конверс и Бернаду, несмотря на все меры секретности, получили в Петербурге полные сведения о пироколлодиевом порохе и запатентовали его, даже не скрывая, что «их» изобретение — это работа русского ученого. Наладив его крупномасштабное производство, янки в Первой мировой войне снабжали им воюющие страны в огромных количествах, сказочно обогатившись. Удивительно пророческими оказались слова Менделеева, сказанные в 1893 году: «Особо печально, что у нас этот совершеннейший порох будут держать в большом секрете, но не признают его. А потом он попадет на Запад, и там его проведут в жизнь, прибавив себе славы, и заставят принять от них то, что ныне есть в самой России». Увы, знакомая картина. Как прав был классик: «Тому в истории мы тьму примеров знаем»!..

Впрочем, говоря о «совершеннейшем порохе», Дмитрий Иванович в запале несколько преувеличивал его достоинства. Нитропорох далеко не идеален. Технологический цикл его производства длителен (до месяца), хранится он, в отличие от почти вечного дымного, не более 20 лет и при несоблюдении оптимальных условий может превратиться в бризантное взрывчатое вещество — в опасный пироксилин. Вследствие термического распада не исключено и самовоспламенение, а высокая температура сгорания нитроглицериновых порохов ведет к быстрому износу стволов. И это далеко не полный перечень недостатков, о многих из которых Менделееву было известно. Поэтому в 1900 году он доложил русскому правительству, что Вьелю, собственно, удался только мелкий ружейный порох, из которого растворитель удалить легко. А крупнозернистый артиллерийский еще долго оставался опасным. Так, в 1907 году взорвался зарядный погреб на французском броненосце «Иена», в 1911-м по той же причине погиб броненосец «Либерте»… Потребовалось более 40 лет упорного труда химиков многих стран, чтобы «приручить» нитропорох. И хотя от ряда недостатков избавиться так и не удалось, заряды уменьшились, боеприпасы облегчились, стало быть, боезапас солдата увеличился.

Вольф Мазур
Фото из архива автора
Братишка 05-2011