XXIII. МЕНДЕЛЕЕВ ВЫДУМЫВАЕТ ПОРОХ

XXIII. МЕНДЕЛЕЕВ ВЫДУМЫВАЕТ ПОРОХ

Так случилось, что в пятьдесят шесть лет Менделееву приходилось строить жизнь заново. В прошлое ушел университет, не стало любимой лаборатории. Дмитрий Иванович поселился на новой квартире, которую снял на Васильевском острове. В несвойственном ему состоянии бездеятельности он пребывал, однако, недолго, и выйти из него ему помогла, помимо занятий над «Толковым тарифом», предпринятая, по предложению морского и военного министерства, работа по созданию отечественного типа бездымного пороха для вооружения армии и флота.

Менделеев чувствовал себя до глубины души оскорбленным пренебрежительным отношением властей к нему как к рядовому служилому человеку, «действительному статскому советнику Менделееву». Но речь шла о вопросах обороны страны, и никакие личные обиды не могли поколебать его решения согласиться на предложение военного министерства.

В архивных фондах библиотек хранятся экземпляры докладной записки Д. И. Менделеева:

«Его Высокопревосходительству Господину Военному министру Петру Семеновичу Ванновскому

«Об экономических условиях приготовления принятого для перевооружения армии бездымного пороха». Докладная записка совещательного члена Артиллерийского комитета профессора Д. Менделеева. Спб., 1891».

Уязвленность самолюбия выразилась только в подписи. Никогда не употреблявший никаких знаков отличия, Менделеев счел необходимым на этот раз привести весь свой научный титул: совещательного члена Артиллерийского комитета и доктора и заслуженного профессора химии С.-Петербургского университета, почетного члена Совета торговли и мануфактур, Юго-славянской, Копенгагенской, Дублинской академий, Русского физико-химического общества, Императорского русского технического общества, Лондонского химического общества, доктора прав Эдинбургского университета, доктора философии Геттингенского университета и проч. и проч.

Менделеев пытался своей докладной запиской внушить военному министру, что «снабжение русской армии бездымным порохом есть одно из крупнейших в мире промышленных предприятий». Он пытался втолковать военному министерству, что отечественное вооружение должно изготовляться целиком из отечественных материалов и самоубийственно основывать производство русского пороха на сицилианской сере. Концессии на производство новых типов пороха, – требовал он, – должны сдаваться лишь при условии, чтобы «серная кислота получалась при помощи русских колчеданов». С обычной своей осведомленностью и обстоятельностью он перечислял русские месторождения серы, которые ему самому довелось, в свое время, посетить, называл наиболее подходящие места для закладки соответствующих «крупных предприятий, которые могли бы организовать побочные предприятия, например, разработку колчеданов, переработку остатков, устройство испытательных лабораторий и т. д.». Он призывал к развитию собственной исследовательской базы. «Лаборатории взрывчатых веществ должны быть рассматриваемы как дальнозоркие орудия войны, – писал он, – только они произвели современный переворот в вооруженных силах всех стран. Россия должна и здесь встать твердою ногой».

Менделеев рассказывал, что вместо этого производство пироксилина на первом казенном – Охтенском – заводе было передано на ответственность приглашенного французского офицера и вмешательства в его указания и требования признавались неуместными. Француз перенес на Охтенский завод всю рецептуру французской заводской кухни целиком, со всеми ее техническими погрешностями, легко обнаруженными русскими химиками. Но всякая попытка видоизменить условия производства вела к недоразумениям с приглашенным французом. Таким образом, все пути к дальнейшему усовершенствованию производства были закрыты.

Менделеев тщательно экономически обосновывал свои предложения. Из записки видно было, что он уже успел убедить владельца Камских химических заводов П. К. Ушкова строить собственные гончарные заводы для производства посуды под серную кислоту. До тех пор и горшки закупались за границей! Он успел также выяснить у Саввы Морозова, почем тот может поставлять со своих текстильных фабрик так называемые «концы» для производства пироксилина, и т. д. и т. п. Словом, в ав-

торе записки легко было узнать уже хорошо известного нам Менделеева – вдумчивого практика-технолога, блистательного экономгеографа, пламенного патриота своей отчизны. Но в жизненно-важном для обороны вопросе о бездымном порохе он должен был выступить еще и как крупнейший химик своего времени, каким он в первую очередь и был.

Дело в том, что бездымный порох, производство которого налаживал на Охтенском заводе заезжий француз, не мог удовлетворить армию не только по качеству изготовления, но и по своему составу. Здесь нужно несколько остановиться на том, что вообще представляет собой бездымный порох.

Если погрузить бумагу в азотную кислоту, оставить ее там на несколько времени, чтобы она пропиталась, и потом промыть большим количеством воды, то получается непромокаемый в воде пергамент, чрезвычайно легко воспламеняющийся. Этот пергамент представляет собой особый вид пороха, названного пироксилином. В обыкновенном черном порохе, который и до сих пор употребляется для охотничьих ружей, крупинки угля и серы смешаны с селитрой. Селитра наполовину состоит из кислорода. В момент вспышки этот твердый концентрированный кислород освобождается, и уголь в нем сгорает. Давление образующихся при этом газов выбрасывает пулю. Однако черный порох сгорает не целиком – мельчайшие твердые частицы несгоревших его остатков разлетаются из ружья при выстреле в виде дыма. Поэтому такой порох называется дымным. При изготовлении пироксилина кислород, находящийся в кислоте, которой обрабатывается клетчатка, присоединяется к молекулам этой горючей основы. Таким образом, каждая частица пироксилина представляет собой готовый заряд. Пироксилин сгорает тоже за счет своего собственного кислорода, причем быстрее черного пороха и почти нацело. Дыма он не дает. Не нужно пояснять, насколько это важно на войне.

Но первые же попытки замены пироксилином дымного пороха, предпринятые в 1846 году, показали, что с изобретением пироксилина задача создания бездымного пороха не решена, а только поставлена. Пироксилин сгорал слишком быстро. Если заряд был слишком плотен, при выстреле мгновенно развивались такие высокие давления, которые иногда разрывали ружье раньше, чем успевала вылететь пуля. Кроме того, молекулы пироксилина, сами по себе, представляли не очень стойкие химические образования. После того как множество пороховых складов в разных странах взорвалось от самовозгорания пироксилина, непригодность его для военных нужд была признана повсеместно.

Судьба пироксилина изменилась совсем незадолго до описываемых событий, когда в 1885 году удалось замедлить вспышку пироксилина в заряде. Главное неудобство пироксилина состояло в его рыхлости: весь его заряд воспламенялся сразу потому, что при поджигании его накаленные газы мгновенно проходили между слоями заряда. Пироксилин удалось уплотнить с помощью простого приема: его сначала растворили в смеси спирта с эфиром, а затем выпрессовали в виде плотной прозрачной плитки. Теперь уже было легко регулировать горение бездымного пороха: толстые плитки горели медленнее, тонкие – быстрее. В дальнейшем в пороховую массу стали добавлять нитроглицерин. Но получить химически однородные студенистые растворы обработанной кислотой клетчатки в нитроглицерине оказалось трудно разрешимой технологической задачей. К тому времени, когда Менделеев взялся за разработку русского бездымного пороха, ни в одной армии мира не было настолько однообразно действующего пороха, чтобы его можно было уверенно и безопасно употреблять для тяжелых, особенно морских, орудий.

Широкое распространение получила легенда о том, что главной заслугой Менделеева в этой области было остроумное разоблачение им секретного состава одного из лучших европейских порохов того времени – французского.

Эта история обычно излагается так:

В результате поездки во Францию Дмитрию Ивановичу и его помощнику проф. Чельцову удалось с величайшим трудом достать несколько иностранных образцов. Но и образцы эти мало устроили исследователей: при самых тщательных анализах не удалось окончательно установить пропорции составных частей. Тогда Дмитрий Иванович нашел остроумный и простой выход. Он обложился статистическими таблицами французского железнодорожного транспорта и учел все те грузы, которые поступали по ветке, ведущей к пороховому заводу французского военного министерства. Откинув явно не идущие к цели, он получил составные элементы бездымного пороха. Оставался уже чисто технический вопрос о пропорциях, способе изготовления и т. д. Дмитрий Иванович нашел нитроклетчатку с содержанием азота в 12,5%, растворимую в спирте с эфиром, и назвал ее «пироколлодием». В высушенном состоянии это и был бездымный порох.

По сравнению с действительностью подобныерассказы выглядят бедно, как и всякая полуправда

Менделееву не нужно было ездить во Францию получать составные элементы бездымного пороха по той простой причине, что он их отлично знал задолго до своей поездки. Чтобы убедиться в этом, достаточно обратиться к первоисточнику, правда, несколько неожиданному: замечательно интересные менделеевские сообщения о его работах по бездымному пороху появились между известиями о плавании русских судов за границей и пожалованием иностранных орденов в № 7 «Морского сборника» за 1895 год. Адмирал Н. М. Чихачев, управлявший морским министерством, разрешил к этому времени опубликовать основные результаты работы по порохам (без описания технологии их изготовления). Менделеев воспользовался этим разрешением и рассказал, как он пришел к своему открытию.

До начала лабораторных работ он проделал исключительно изящное теоретическое исследование вопроса. Он искал исчерпывающее принципиальное решение, да и мог ли иначе подойти к своей задаче Менделеев?!

«Когда был открыт бездымный порох, – писал он, – явилось столь много предложений для удовлетворения народившемуся спросу, что и до сих пор остается открытым вопрос о том, какой бездымный порох предпочесть и не явится ли еще новый, превосходящий современный».

Таким образом Менделеев показывал пример борьбы со «слепой подражательностью», которую бичевал в своей записке военному министру.

Он решал проблему заново.

«Для того, чтобы ответить на эти вопросы, -

продолжал он, – мы разберем состав материалов, возможных для производства бездымного пороха, имея в виду, что они должны: а) сгорая, не оставлять твердого остатка и не давать газов, действующих на металлы (сталь, бронзу), принятые для орудий, б) при хранении не изменяться и не улетучиваться и в) при изготовлении требовать веществ и способов настолько доступных, чтобы производство было возможно в больших массах.

Не многие элементы способны давать газы, не действующие на металлы, и вообще помимо водорода, азота и соединений их между собою с углеродом и кислородом нельзя найти иных веществ, дающих газы и пары, не действующие на стенки орудий при температурах, горение пороха сопровождающих».

Он перечислял еще ряд условий, которые сильно ограничивают круг веществ, возможных для превращения в бездымный порох, и таким образом приходил к простейшим химическим соединениям, от которых можно было ждать распада с выделением тепла.

Круг этих соединений еще более сжимался после того, как он отсеивал те, которые «разлагаются не постепенным или последовательным горением, а сразу всей массой, то-есть детонируя», и, следовательно, «пригодны для мин и разрывных снарядов, но не для стрельбы».

Он разбирал условия типического бездымного горения, «когда кислорода ровно столько, сколько достаточно для превращения всего углерода в окись углерода и всего водорода в воду». Затем он перечислил все возможные комбинации простейших производных, отвечающие этому требованию.

Этот разбор стоящей перед ним задачи, являющийся великолепным образцом применения индуктивного метода, Менделеев заканчивал обсуждением способов практического приближения к типу идеального бездымного пороха, состав которого им теоретически был выведен.

Таким образом были точно обозначены условия нового открытия. Оставалось сделать тот шаг, который и является, собственно, изобретением, то есть выбрать наиболее простой и удобный путь для достижения выявившейся цели. Один из сотрудников Менделеева по работе над бездымным порохом, С. П. Вуколов, на юбилейном менделеевском съезде в 1934 году справедливо подчеркивал, что рядовой исследователь «готовил бы по имеющимся рецептам различные нитроклетчатки, превращал бы их в порох, чтобы выбрать давшую наилучшие результаты при стрельбе». Это потребовало бы и длительных экспериментов и лаборатории с большим персоналом. Между тем у Менделеева было всего- навсего шесть помощников! Да и тем осталось лишь перенести готовое решение в производственные условия. А найдено было это решение Менделеевым сравнительно быстро именно потому, что он знал, что искать: ему было заранее принципиально известно, сколько в искомой нитроклетчатке должно быть кислорода, сколько углерода и сколько водорода, чтобы на единицу веса она выделяла при горении наибольшее количество газообразных продуктов.

С. П. Вуколов вспоминал, как Дмитрий Иванович, радостный, возбужденный, показывал ему и проф. В. Е. Тищенко пробирку с кусочками нитрованной бумаги в смеси спирта с эфиром и говорил:

Смотрите, смотрите, растворяется, как сахар!..

«Этот вид коллодия, – писал Менделеев о результатах второй – экспериментальной – части своей работы, – должно считать новою, до сих пор в практике неизвестною формою нитроклетчатки, среднею между обычным пироксилином, содержащим около 13% азота, и аптечным коллодием, которым заливают небольшие порезы, содержащим около 11% азота». Поэтому он и назвал эту нитроклетчатку «пироколлодием», а изготовляемый из нее порох – «пироколлодийным».

В Европу он поехал для того, чтобы проверить свои выводы и убедиться в том, что западноевропейские исследователи не ведут работ в каком-нибудь уж совершенно новом, не предусмотренном им направлении, хотя это было маловероятно.

Тогда-то Менделеев и прибегнул к анализу статистики перевозок французских железных дорог. Отсюда он действительно получил сведения о характере грузов, поступавших на линию, обслуживающую крупнейший пороховой завод военного ведомства. Его интересовали не столько количество этих грузов, сколько их наименования. Он не обнаружил среди них ничего неожиданного.

В Англии заведующий Вульвичским арсеналом сэр Фредерик Абель радушно встретил Менделеева в своем кабинете, вынул из ящика и показал ему донесение контрразведки о цели его приезда в Англию и сообщил о его предшествующем пребывании во Франции.

– Для такого химика, как Менделеев, – сказал он, – задача легко разрешима, как бы ему в этом ни препятствовали.

Англии действительно нечего было скрывать от Менделеева в области производства пороха. До самого последнего времени, как это уже во время второй мировой войны отметил покойный академик А. Н. Крылов в своей статье по поводу гибели английского линкора «Ройяль-Ок», английские порохи отличались очень невысокими качествами.

В 1891 году в Петербурге была образована морская научно-техническая лаборатория, куда Менделеев перенес все свои работы в области пороха. «Работа была огромная, – вспоминал это время С. П. Вуколов, – нужно было ближе изучить условия, необходимые для приготовления пироколлодия и превращения его в порох для орудий. Дмитрий Иванович сам работал в лаборатории, и присутствие его действовало на нас – его сотрудников. Я помню, нужно было приготовить первую пробу пироколлодийного пороха для испытания. Помню, как мы нитровали концы в лабораторной посуде. Вместо измельчения в голландере[76] мы, молодежь, глубокой ночью сидели около кадки с водой и резали пироколлодий ножницами. Помню, как сушили приготовленный порох у выходных каналов калориферов. Трудность, опасность работы нас не смущали. У нас был Дмитрий Иванович!»

Вскоре лаборатория наладила производство пироколлодийного пороха в количествах, достаточных для больших флотских испытаний. Ими заведывал инспектор морской артиллерии адмирал Степан Осипович Макаров. Он с радостью сообщил Менделееву, что оправдались самые смелые его ожидания. Пироколлодийный порох не отказался при шестипудовых зарядах действовать так же правильно и равномерно, как и при зарядах в золотники весом. Опыты показали, что пироколлодийным порохом можно владеть, достигать желательных скоростей его сгорания, не рискуя при этом никакими неприятностями.

Сразу же после испытаний менделеевского бездымного пороха любимому ученику Менделеева, заведывавшему морской научно-технической лабораторией и преподававшему химию в минном классе, проф. И. М. Чельцову, представителями дружественной Франции было почти открыто предложено за 1 миллион франков сообщить секрет нового пороха. Обычное дело! Чельцов, разумеется, рассказал об этом Дмитрию Ивановичу,..

Менделеев понимал, что действия иностранных разведок заслуживали самого серьезного к себе отношения. Но что он мог сделать? Он писал в морское министерство в 1893 году: «Мне кажется особо печальной та возможность, что пироколлодийный порох… так или иначе проникнет на Запад и его ученые проведут этот совершеннейший порох в жизнь, прибавляя новую славу к своим именам, и заставят нас принять то, что делается теперь в самой России. Страшусь такой возможности не за себя лично… а за судьбу того приложения науки к успеху русской практической жизни, которому отдаю остаток своей практической деятельности…»

По воспоминаниям С. П. Вуколова, Менделеев в 1894 году был вынужден уйти из морского ведомства «из-за несочувственного, я бы сказал, враждебного отношения к его идеям некоторых крупных деятелей морской артиллерии». Вуколов находил этому объяснение «до крайности простое»: «В глазах тогдашних деятелей порохового дела, сухопутных артиллеристов, у Д. И. имелся крупный недостаток: он был штатский человек, не военный, не имевший штампа высшей артиллерийской школы. Они не могли переварить, когда этот чуждый их среде человек со всей горячностью своей пылкой натуры говорил о горении пороха в канале орудия, о причинах ненормальных явлений при стрельбе, приводящих к разрыву орудий, когда он говорил, ничем не стесняясь, о недостатках их пороха, пороха французов, к которым они ездили на поклонение». Все это играло свою роль – и кастовость офицерства и постыдное преклонение перед Западом («как у французов» – была высшая похвала!), но нет никакого сомнения, что судьба пироколлодийного пороха была связана, в конечном счете, с оставшимся неизвестным прямым предательством в руководящих военных кругах. Иначе нельзя объяснить того факта, что в конце девяностых годов, при огромном росте русского флота, морское ведомство, вместо того чтобы расширить свой завод, отдало заказ на порох частному обществу, связанному с крупными германскими фирмами. Внимательный и умный враг использовал все: и продажность чиновников, и кастовость офицерства, и пресмыкательство правящих кругов перед иностранщиной, и презрение их к русской науке. Чья-то сильная рука сумела свернуть производство пироколлодийного пороха в России. Это был меткий и коварный удар!

Во время войны с Германией в 1914 году русское военное ведомство вынуждено было спешно заказывать в Америке несколько тысяч тонн бездымною… пироколлодийного пороха. Американцы не скрывали, кому принадлежал приоритет в изобретении этого пороха, который у них покупали русские. В американских официальных изданиях о пироколлодийном порохе говорилось как о «специальной форме нитроцеллюлозы, отвечающей содержанию азота в 12,44% и впервые разработанной в России знаменитым химиком проф. Д. Менделеевым»…

Случилось то, чего так боялся Менделеев!