Джек Келли - Порох. От алхимии до артиллерии: история вещества, которое изменило мир
К 1889 году трест контролировал 95 процентов рынка ружейного пороха и продавал 90 процентов шахтной взрывчатки. Смысл и перспективы консолидации Генри Дюпон выразил так: «Мы никому не позволим диктовать нам, какие цены и условия мы должны назначать. Мы сами будем диктовать».
В 1870-е годы Ламмот Дюпон вновь обратился к проблеме совершенствования пороха. Как ему было известно по совместной работе с Томасом Родменом, для больших пушек требовался порох, который горел медленно, продолжая генерировать давление и в то время, когда снаряд уже движется вдоль ствола. Родмен умер в 1871 году, но Ламмот продолжил их общие исследования. Он провел сотни экспериментов, чтобы получить порох, который обеспечивал наиболее удовлетворительную баллистику. Однажды ему пришлось собственноручно пересчитать количество зерен в нескольких стофунтовых бочонках пороха, чтобы уточнить, какой эффект дают различия в размере гранул.
В результате этих исследований, завершенных в 1875 году, появился так называемый гексагональный порох. При помощи фигурных матриц прессовались десятиугольные гранулы, имеющие полтора дюйма в диаметре и небольшое отверстие в центре — примерно как у гайки крепления вагонного колеса. Когда порох горел, отверстие расширялось, и выделение горячих газов усиливалось по мере того, как росло расстояние между снарядом и казенной частью орудия. Более плотный, чем крупнозернистый, гексагональный порох будет применяться во всех больших орудиях Соединенных Штатов в течение ближайших двух десятилетий.
Сотрудничество Родмена и Дюпона не просто позволило приблизить порох к его наиболее совершенной форме. Это был и один из первых научно-исследовательских проектов в военной области. В 50-е годы XIX века составление пороха по-прежнему во многом зависело от интуиции и опыта мастера. Но к 70-м годам стандартом стали систематические исследования, опирающиеся на теорию, математику и точные приборы.
Со своей стороны, британские оружейники разработали для крупнокалиберных орудий чрезвычайно плотный винтовочный крупнозернистый порох. В 1882 году немецким мастерам удалось еще больше замедлить горение, уменьшив пропорцию серы всего до двух процентов и используя уголь, сделанный из не до конца сожженной ржаной соломы. Они прессовали этот порох в призмы полутора дюймов в поперечнике с отверстием посередине — точно так же, как гексагональный порох Дюпона. Бурый призматический порох, или «порох какао», лучше других сортов подходил для больших орудий: он метал снаряды дальше всего, по наиболее устойчивой траектории и при этом меньше изнашивал орудие. Артиллеристы использовали его в громадных стотонных пушках, которым для выстрела требовалось 800 фунтов взрывчатого вещества.
Эти важные усовершенствования стали последними. За долгую историю пороха его свойства были самым тщательным образом исследованы, границы его возможностей решительно раздвинуты. Дальнейшее развитие — и в военной, и в мирной областях — было связано с изобретением альтернативы для древнего взрывчатого вещества. Скоро порох уйдет в прошлое.
Христиан Фридрих Шёнбайн, профессор химии Базельского университета, был простодушным коротышкой, больше всего на свете любившим кислую капусту, кровяную колбасу и клецки. В 1840 году он открыл озон. В 1845-м поместил хлопковую вату в дымящуюся смесь азотной и серной кислот. Когда вата высохла, Шёнбайн обнаружил, что она превратилась в чрезвычайно огнеопасный, даже взрывоопасный материал.
Изготовители пороха всегда добивались взаимодействия углеродного горючего и богатой кислородом селитры одним и тем же способом: стараясь как можно тщательнее перемешать их. Однако ингредиенты, даже будучи перемешаны самым тесным образом, все же оставались отдельными химическими веществами. Шёнбайну, в сущности, впервые удалось объединить нитрат и углерод в одной молекуле. Основой для нового вещества стала целлюлозная вата — цепочка простых сахаров, самое распространенное органическое вещество. Новый материал, который назвали нитроцеллюлозой, или пироксилином, был нестабилен. От распада его удерживало лишь высокая энергия активации. Когда нагревание или механическое воздействие нарушали равновесие, пироксилин распадался, причем твердое вещество мгновенно превращалось в газ, а запасенная энергия высвобождалась в виде тепла.
Шёнбайн сразу понял важность своего открытия: он случайно обнаружил вещество, которое могло бы стать потенциальным соперником пороха. «Взрывчатая вата, — писал ученый, — смогла бы быстро найти применение в пиротехнических искусствах». В 1846 году он продемонстрировал свое открытие в британском арсенале Вулвич, подарив королеве Виктории и принцу-консорту связку куропаток, убитых выстрелами, сделанными при помощи пироксилина. Однако надежды Шёнбайна создать новый вид пороха в буквальном смысле слова обратились в дым: состав оказался слишком неустойчивым, чтобы можно было наладить его коммерческое производство.
В том же году, когда Шёнбайн демонстрировал королевской чете свою охотничью добычу, итальянский химик Асканио Собреро изучал способы нитрования глицерина — побочного продукта изготовления мыла. В ходе предшествующих экспериментов в качестве побочного продукта выделялся ядовитый красный пар. Но Собреро удалось осторожно накапать сладкий на вкус сироп глицерина в охлажденную смесь азотной и серной кислот, одновременно перемешивая раствор. В результате получилось нерастворимое в воде жидкое масло, опускавшееся на дно сосуда. Ученый извлек его и смыл остатки кислоты. Оказалось, что, если резко ударить по лужице этого масла молотком, оно взрывалось с такой силой, что в лаборатории дребезжали стекла. Собреро назвал новое вещество piroglicerina. Под названием нитроглицерин оно станет первым серьезным соперником пороха.
Собреро был человеком щепетильным. «Науку, — говорил он, — не следует превращать в средство достижения бесчестных целей или инструмент наживы». С этим согласились далеко не все.
Нашелся человек, которого не отпугнули ни опасности работы с нитроглицерином, ни технические сложности на пути превращения этого ненадежного вещества в прибыльный товар. Альфреда Нобеля привел в индустрию взрывчатых веществ его отец Иммануил, напористый шведский предприниматель. Пережив в молодости полосу неудач, он решил попытать счастья в России. В Санкт-Петербурге, куда Иммануил Нобель переехал в начале 40-х годов XIX века, он конструировал одни из первых в мире плавучих пороховых мин. Нажив небольшое состояние во время Крымской войны, Нобель сумел дать сыну прекрасное образование, но затем снова потерял все и вернулся в Швецию. В поисках более мощной взрывчатки для своих мин он обратился к открытию Собреро.
Альфред был болезненным, замкнутым юношей, который говорил на пяти языках и любил поэтов-романтиков, особенно Шелли. Но по-настоящему разгорячали его воображение взрывчатые вещества. Когда ему было под тридцать, эти мечтания превратились в страсть почти сверхчеловеческой силы. Даже после того, как при взрыве лаборатории в пригороде Стокгольма погиб его двадцатилетний брат Эмиль, Альфред не остановился. После взрыва изготовление нитроглицерина было запрещено в городской черте, и он перенес производство на баржу посреди озера.
Проблема, с которой столкнулся Нобель, заключалась в следующем: как создать надежный взрыватель для нитроглицерина? В отличие от пороха, это масло не взрывалось от пламени или искры запала. Идея Нобеля, замечательная в своей простоте, заключалась в следующем: он поместил в емкость с нитроглицерином пороховой детонатор. Пламя запала поджигало порох. Небольшой пороховой взрыв, подобно молоту, сотрясал молекулы нитроглицерина, в результате чего начиналась цепная реакция, высвобождающая энергию.
Простая идея — использовать силу одного взрывчатого вещества, чтобы взорвать другое, — открыла путь для использования взрывчатки, рожденной в химической лаборатории. Нобель упаковал порох в небольшой медный патрон с запалом из гремучей ртути. Этот капсюль-детонатор он запатентовал в 1864 году. Эра бризантных — высокомощных — взрывчатых веществ началась.
Взрыв пороха отличается от естественного горения скоростью, с которой высвобождается энергия. Сгорание пороха производит то же количество энергии, что и обычное горение, только гораздо быстрее: твердое вещество обращается в горячий газ и осадок в виде дыма за несколько тысячных долей секунды. Однако эта стремительность покажется почти черепашьей медлительностью в сравнении со взрывом нитроглицерина, длящимся миллионные доли секунды. Представьте себе, что скорость взрыва пороховой бомбы замедлена до такой степени, что между прикосновением пламени к пороху и разрывом оболочки снаряда проходит полчаса. В таком временном масштабе взрыв нитроглицерина займет две секунды.
