Порох. От алхимии до артиллерии: история вещества, которое изменило мир - Джек Келли

Таким образом, добавляя жидкость, ремесленники неожиданно смогли победить сырость. Парадоксальное открытие объяснялось уменьшением площади поверхности пороха. Частицы тонкого порошка имеют огромную общую площадь поверхности и поглощают большое количество влаги из воздуха. Такой порошок приходится разбрасывать для просушки. Но из сырой пасты изготовители просто лепили гранулы. Они могли быть любого размера — от мелкой гальки до колобков размером с краюху хлеба. Сразу же как следует высушенные, эти твердые шарики были гораздо меньше подвержены отсыреванию — ведь меньше была и площадь их поверхности. В результате такой порох сохранялся гораздо лучше. Эта простая идея — увлажнять порошок перед тем, как его толочь, — помогла справиться с двумя ключевыми проблемами — взрывоопасностью и сыростью. Зато возникла новая сложность. Поначалу артиллеристы брали с собой в поход эти шарики пороха, получившие немецкое название Knollen — «комки», «лепешки», — а непосредственно перед боем снова мололи их в порошок. При этом некоторое количество взрывчатки неизбежно оставалось в более крупных крошках. Выяснилось, что они взрываются с гораздо большей силой. Увеличившаяся бризантность, как стали называть это явление, сделала стрельбу из пушки еще более опасным делом. Артиллеристы пытались выйти из положения, уменьшая пропорцию селитры в исходной смеси и таким образом ослабляя взрывную силу пороха. Но взрыв по-прежнему мог легко разорвать сварной железный ствол, а то и вовсе разнести его в куски. Зарядная камера тоже могла взлететь на воздух — именно при таком несчастном случае погиб шотландский король Яков II.

Однако пушкари были заинтригованы свойствами нового пороха, получившего название «зерненый». Считалось, что новый порошок на 30 процентов мощнее серпентина, некоторые даже думали, что он сильнее в два или три раза. Чтобы выстрелить 47-фунтовым ядром, пушке требовалось 34 фунта пороховой мякоти, но только 18 фунтов зерненого пороха.

Сегодня нам совершенно ясно, почему дробленые «лепешки» давали более мощный взрыв. Для распространения огня внутри порохового заряда необходима аэрозоль — воздушная взвесь капель расплавленной селитры: она поджигает частицы заряда одну за другой. Чтобы это происходило, необходимо свободное пространство между частицами. Как для растопки лучше подходят щепки, а не опилки, точно так же и порох лучше горит в гранулированном, а не в порошкообразном виде. И дело тут не в лучшем доступе воздуха — порох при горении выделяет достаточно собственного кислорода, — а в том, что в гранулированном веществе пламени легче проникнуть в глубину смеси, что гарантирует стремительное горение.

Кроме того, новый порох было гораздо легче загружать в пушку. Даже туго утрамбованные гранулы никогда не прилегали друг к другу так же плотно, как крошечные частицы пороховой мякоти. В сущности, зерненый порох сам обеспечивал необходимое свободное пространство в камере, и артиллеристам больше не приходилось беспокоиться об этом. Не нужна была теперь и деревянная пробка: чтобы удержать заряд на месте, достаточно было тряпичного пыжа.

Мастера XV века начали изготавливать гранулы — зерненый порох — специально. Вероятно, сначала они просеивали раздробленные «лепешки», отбирая самые крупные зерна, а со временем перестали лепить шарики и просто продавливали влажную пудру через сито. Размер отверстий сита определял диаметр зерен и варьировался в зависимости от типа пушки, в которой предстояло использовать порох. Оказалось, что крупные зерна лучше подходят для больших пушек, более мелкие — для орудий меньшего калибра.

Параллельно мастера учились очищать селитру, заменяя нитрат кальция на нитрат калия. Для этого жидко разбавленный водой навоз ощелачивали древесной золой, богатой карбонатом калия. Ионы кальция, содержащиеся в навозе, вступали в реакцию с карбонат-ионами золы, в результате нерастворимый карбонат кальция осаждался на дне, а освободившиеся нитрат-анионы могли теперь соединиться с ионами калия. Потом месиво очищали при помощи бычьей крови, квасцов и ломтей репы. Так, опираясь на народную мудрость и грубый эксперимент, ремесленники получали чистый нитрат калия, необходимый для изготовления долговечного и надежного пороха.

Все эти открытия, делавшиеся постепенно в течение многих десятков лет, позволили в результате получить более мощную, более удобную в обращении и более безопасную взрывчатку. Претерпев лишь незначительные изменения, гранулированный порох останется стандартом навсегда.

В 1494 году, когда артиллерийские шедевры Карла VII принесли войну на итальянский полуостров, Ванноччо Бирингуччо было 14 лет. Сын сиенского каменщика, смотрителя городских мостовых, он решил посвятить себя усовершенствованию огнестрельного оружия. Огневое ремесло в то время было одной из самых захватывающих профессий, какие мог выбрать молодой человек, — и одной из самых современных. Ремесленники, поощряемые властителями, не жалевшими денег на войну, сделали за последние пятьдесят лет впечатляющие технологические успехи. Бирингуччо предстояло добиться новых достижений в пороховом деле и смежных областях — металлургии и конструировании пушек.

Подобно художникам Возрождения, которые сами растирали краски и делали кисти, Бирингуччо был разносторонним профессионалом. Он до тонкостей знал все детали пороховой науки: собирал и очищал ингредиенты, молол порох, надзирал за добычей руды и выплавкой металла, конструировал и отливал пушки. Он умел обеспечить доставку громоздких орудий к полю битвы, а во время осад распоряжался размещением, заряжением, наводкой и стрельбой из больших пушек. А в случае победы в его обязанности входило и устройство праздничного фейерверка. Подобные специалисты, конечно, развивали в себе превосходное интуитивное знание обо всем, что имело отношение к пороху.

Однако в том, что касалось теории, инженеры действовали по большей части наугад. У них были только смутные представления о том, почему смесь ингредиентов порождала взрыв. «Порох есть телесная и землистая вещь, составленная из мощи четырех первоэлементов, — рассуждал Бирингуччо. — Когда в некоторую часть этой чрезвычайно сухой субстанции посредством серы вводится пламя, это производит умножение воздуха и огня».

Артиллеристам приходилось быть мастерами на все руки. Мерклин Гаст, франкфуртский оружейник конца XIV века, похвалялся, что умеет «восстанавливать испорченный порох до его первоначального состояния… разделять и очищать селитру… делать порох, который способен храниться 60 лет… стрелять из больших и малых пушек… лить из железа стрелковое оружие и другие орудия». Бирингуччо тоже владел подобными умениями, включая волочение проволоки, чеканку монет и дистилляцию. Многочисленные умения превращали таких профессионалов в людей в высшей степени скептического склада. Бирингуччо был непримирим к суевериям. Он издевался над лозой, при помощи которой алхимики якобы отыскивали руды, и над другими их фокусами. «У меня нет иного знания, — писал он, — кроме того, которое я получил посредством своих собственных глаз». Поразительно современный взгляд для первых лет XVI века.

Как и другие ремесленники, большинство оружейников самым тщательным образом охраняли секреты составления пороха и литья пушек. Они создавали гильдии, вроде Братства святой Варвары, которые экзаменовали способных подмастерьев, собирали пошлины, распределяли пенсии. Секреты ремесла передавались только доверенным ученикам. Но Бирингуччо был исключением. Он изложил все, что знал о порохе и обработке металла, в книге под названием De la pirotechnia. Написанная на разговорном итальянском языке и опубликованная в 1540 году, уже после смерти автора и менее чем через сто лет после изобретения самого книгопечатания, эта книга стала первым печатным трудом, посвященным разного рода огнестрельным искусствам, Работа, в которой была собрана масса доступных в то время практических сведений, стала важной вехой в этой области знания. В течение 138 лет вышло девять ее изданий. Мало того, книга стала образцом для трактатов во многих других прикладных областях, поскольку в ней впервые была сорвана завеса секретности, окутывавшая до тех пор искусства и ремесла. De la pirotechnia — один из важнейших истоков информационной эры, в которую мы сейчас живем.

Новый способ изготовления пороха удачно дополнило еще одно изобретение инженеров конца XV — начала XVI столетия. Речь идет о новой конструкции пушек. В течение тысячелетий до наступления промышленной революции металл ставил перед ремесленниками невероятно сложные задачи. Руды были бедными, техника добычи — примитивной. Чтобы добиться результата, необходимы были чрезвычайно высокие температуры и сложные химические реакции. Что-нибудь еле уловимое — скорость охлаждения отливки или попадание в горн какой-нибудь особой минеральной соли — могло значительно повлиять на конечный продукт.