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

Двадцатичетырехлетний француз взял Неаполь, но поскольку его коммуникации растянулись, а итальянские государства со своими союзниками сформировали против него лигу, он направился обратно во Францию. По иронии судьбы тяжелые пушки Карла настолько замедлили отступление, что он едва избежал поражения в битве при Форново. Карл умер три года спустя в результате несчастного случая. Он оставил гнусное наследие — войны терзали Италию более шестидесяти лет: французы и императоры Габсбурги со своими испанскими союзниками оспаривали друг у друга контроль над полуостровом. Итальянские города-государства, вынужденные заключать с захватчиками союзы по расчету, видели, как закатывается их независимость.

Карл VIII, при всем его безрассудстве, сумел использовать преимущества пороха. 150 лет полководцы искали наилучшее применение опасному черному порошку и к концу XV столетия добились фундаментального прорыва и в рецептуре пороха, и в конструкции пушек. Их усилия подготовили один из самых впечатляющих инженерных подвигов Возрождения и вывели пороховую технологию на такой уровень развития, на котором ей, лишь с незначительными изменениями, предстоит пребывать целых триста лет.

Этот успех был тем значительнее, что наука, которой только еще предстояло разработать надежную теоретическую базу и методы тщательного эксперимента, мало чем могла тут помочь. Скорее наоборот: всю работу выполняли ремесленники — «начальники артиллерии», литейщики пушек, специалисты по взрывчатке, канониры. На самом деле это были первые инженеры. Инженерное дело изначально было военной профессией — инженерами называли тех, кто управлял военными машинами (engines), такими как катапульты или требюше, или проектировал укрепления, которые могли бы противостоять этим машинам.

Когда появилась артиллерия, инженеры научились делать и применять порох, изготавливать кованые пушки. Первые артиллерийские орудия предоставили военным беспрецедентные возможности, но и трудности были почти неразрешимы. Прежде всего, само производство пороха было очень опасным. Хотя порох, в отличие от некоторых современных взрывчатых веществ, не детонирует от удара, он чрезвычайно чувствителен к искре или пламени. В результате взрыва чайной ложки пороха образуется безобидное облачко дыма. Но несколько фунтов рыхлого порошка выделяют так много горячих газов и так стремительно, что взрыв может разнести на части целое здание. Несчастные случаи происходили постоянно.

Однако если мастер желал создать по-настоящему эффективную взрывчатку, избежать опасности было практически невозможно. Если просто перемешать три ингредиента пороха, то получается сероватый порошок, который мгновенно сгорает, но не взрывается. Чтобы запустить цепную реакцию взрыва, кислород, который высвобождается раскаленной селитрой, должен в ту же секунду соединиться с горючим (серой и углем). Но чтобы это произошло мгновенно, надо заставить ингредиенты вступить в максимально тесное взаимодействие. Добиться этого можно было путем тщательного перетирания. Селитру, серу и древесный уголь смешивали и долго толкли в ступе — чтобы смесь превратилась во взрывчатое вещество, требовались сутки. В результате получался тонкий как пудра порошок. Артиллеристы прозвали его «пороховой мякотью», или серпентином, — по имени примитивной пушки, в которой он использовался.

Во время перетирания мастер подвергался наибольшей опасности. Трение, искра, высеченная случайно попавшим в ступу кусочком железа, неосторожное обращение с лампой — все это означало немедленную катастрофу. Если ступу с перетертым порохом встряхивали, над ней поднималось облако пыли. Сквозняк мог отнести пыль к открытому огню, и пылинки, вспыхнув, приводили пламя обратно к массе пороха. Опасным было не только производство, но и хранение: частицы пороха легко просачивались сквозь щели в бочонках, улетучивались из неплотно закрытых емкостей.

Еще одним врагом мастера была влажность. Молекулы воды, присутствующие в воздухе, осаждаются на поверхности некоторых веществ, накапливаются там и постепенно увлажняют их. Такие вещества называют гигроскопичными. Этим свойством обладает, например, обычная столовая соль, забивающая в сырую погоду дырочки солонки. Древесный уголь тоже довольно гигроскопичен, а если его тонко помолоть, это свойство многократно усиливается: ведь для влаги становится доступна гораздо большая поверхность материала. Порох начинает терять свои взрывчатые свойства, если содержание влаги в нем превышает один процент. Пороховая мякоть, которую хранили в погребах, перевозили под проливным дождем или отправляли за море в трюме корабля, легко превращалась в бесполезную слипшуюся сырую массу. Селитра, в которой содержалось много гигроскопичного нитрата кальция, еще больше осложняла дело. Канонир никогда не знал до конца, чего ему ждать от своего пороха: последует ли мощный взрыв или разочаровывающий хлопок. Артиллеристы тратили много времени, просушивая и «восстанавливая» порошок.

Стрельба пороховой мякотью была делом медленным и непредсказуемым. Когда частицы пороха тесно спрессованы, заряд горит только на поверхности. В свое время китайцы использовали это свойство в своих «огненных копьях» и ракетах. Но в пушке вся масса пороха должна была сгорать стремительно. Артиллерист не мог доверху набить порохом зарядную камеру своей бомбарды: следовало оставить тщательно рассчитанное свободное пространство, чтобы рыхлый заряд вспыхнул достаточно эффективно. Так что камеру — толстостенный контейнер в задней части пушки — загружали только примерно наполовину. Затем забивали камеру деревянной пробкой и помещали сверху ядро.

Когда порох поджигали через запальное отверстие, он сначала воспламенялся только на поверхности. В результате горения возникала турбулентность, которая перемешивала остальной порох, и он тоже сразу вспыхивал. Если же порошок был спрессован слишком плотно или, напротив, был чересчур рыхлым либо не был правильно распределен внутри камеры, горение могло оказаться неравномерным, а выстрел — недостаточно мощным.

До конца XV столетия процесс заряжения бомбарды отнимал часы, а весь процесс подготовки к выстрелу мог занять целый день. Во время осады лотарингского города Меца в 1437 году некий пушкарь-виртуоз сумел выстрелить из большой бомбарды трижды за один день. Этот подвиг так поразил его командиров, что бомбардира заставили предпринять покаянное паломничество в Рим: столь стремительная стрельба явно не могла обойтись без помощи Вельзевула.

Одно из решений проблемы гигроскопичности заключалось в том, чтобы перевозить ингредиенты пороха по отдельности и составлять смесь непосредственно на поле боя. Это исключало взрыв во время транспортировки, поскольку по отдельности ингредиенты не опасны. Кроме того, артиллеристы могли просушить даже самую сырую селитру или древесный уголь непосредственно перед смешиванием. Подобные промышленные операции на поле битвы не были чем-то диковинным — кузнецам и плотникам там тоже хватало работы.

В какой-то момент, вероятно, еще до конца XV века, пороховых дел мастера начали испытывать новый способ перетирания пороха — именно благодаря этому уже в следующем столетии удалось устранить и угрозу взрыва, и опасность отсыревания. А заодно чрезвычайно увеличить взрывную силу и практичность порошка. Чтобы уменьшить опасность взрыва, мастера стали добавлять в ступу небольшое количество жидкости. Иногда использовались очищенные винные спирты, которые, как полагали, способны вытягивать загрязнения. В почете была также человеческая моча, особенно моча пьяницы, а лучше всего — пьющего епископа. В результате увлажнения пыли стало меньше — значит, уменьшился риск случайного взрыва. Вместо рыхлого порошка получалась влажная паста, которую, правда, еще нужно было просушить, но конечный продукт вполне стоил дополнительных усилий.

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.