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

Пролить свет на эту проблему смог человек по имени Бенджамен Робинс. Он родился в 1707 году в Англии, в семье квакеров, однако отверг пацифизм, которым славилась секта его родителей, и нашел приложение своим талантам в военных науках. Робинс понимал, что изучение свойств пороха при помощи имевшихся в то время научных приборов не могло принести удовлетворительных результатов. Ключ к разгадке движущих сил пороха могли дать опыты с настоящим оружием. Робинс изобрел баллистический маятник — массивную деревянную колоду, свободно подвешенную на крюке. Когда в маятник попадала мушкетная пуля, по размаху его колебаний можно было определить ее кинетическую энергию. С помощью маятника Робинс впервые определил начальную скорость пули, которая оказалась равной 1139 милям в час.

Современные исследования подтверждают, что и мушкетные пули, и пушечные ядра той эпохи действительно имели большую начальную скорость — вероятно, от 1000 до 1200 миль в час. Это лишь половина скорости современной винтовочной пули, однако значительно быстрее скорости звука (750 миль в час).

Еще один факт, обнаруженный Робинсом, поверг в изумление знатоков оружия. Оказалось, что летящая пуля преодолевает огромное сопротивление воздуха. Сила этого сопротивления, определил Робинс, была в 85 раз больше, чем сила тяжести. Сфера — неудачная форма с точки зрения аэродинамики. Шар, прокладывающий себе путь сквозь вязкий воздух, встречает гораздо большее сопротивление, чем тело того же веса, но конической или овальной формы. Лобовое сопротивление круглой мушкетной пули было вчетверо больше, чем у современных пуль. В результате она теряла половину своей скорости за первые же 100 ярдов полета. Еще чуть-чуть — и она замедлялась настолько, что уже не способна была нанести смертельный удар человеку. На пушечное ядро действовали те же силы, но из-за большего веса оно теряло скорость не так быстро.

Результаты своих исследований Робинс опубликовал в книге «Новые принципы артиллерии», вышедшей в свет в 1742 году. Другие факты, приведенные им, были, пожалуй, еще более тревожными, чем информация о сопротивлении воздуха. Робинс начал научное изучение причин постоянной и почти смехотворной неточности огнестрельного оружия. Для этого он неподвижно закрепил мушкет в тисках и провел измерения, стреляя сквозь бумажные экраны, установленные на расстоянии 50,100 и 300 футов. К моменту, когда пуля достигала второго экрана, она отклонялась от прямой линии на 15 дюймов. На отметке 300 футов отклонение от центра составляло уже почти шесть футов.

Эти опыты показали, что от меткости стрелка на самом деле мало что зависит — все дело во врожденном пороке самого мушкета. Причина отклонения пули от центра мишени хорошо известна любому игроку в гольф, которому случалось срезать мяч в кусты, каждому теннисисту, отбивавшему крученый мяч. Вращение отклоняет летящую сферу от первоначального курса: оно создает разницу давления воздуха с той и другой стороны шара, сталкивая его с прямолинейной траектории. В результате шансы попасть из мушкета в человека, стоящего на расстоянии 100 ярдов, были всего пятьдесят на пятьдесят.

Почему мушкетная пуля, вылетев из ствола, сразу начинала вращаться? Пули делали сферической формы, чтобы они более свободно входили в широкий канал ствола. Их специально отливали чуть меньшего диаметра, чем ствол: зазор облегчал заряжение и служил мерой предосторожности на тот случай, если в момент выстрела в казенной части разовьется слишком высокое давление. После взрыва заряда пуля, двигаясь к жерлу, то тут, то там отскакивала от внутренней поверхности ствола. Последняя случайная точка касания определяла скорость и направление вращения, так что предсказать ни то ни другое было невозможно. В результате траектории пуль, выпущенных из одного и того же ружья, могли от выстрела к выстрелу совершенно меняться: пуля уклонялась то вправо, то влево от цели, давала то перелет, то недолет.

Робинс продемонстрировал этот эффект, изогнув ствол мушкета на четыре дюйма влево и снова выстрелив из него через свои экраны. Вначале пуля, как и ожидалось, резко ушла влево, однако, достигнув последнего экрана, как ни странно, снова отклонилась вправо от центра мишени. Искривление ствола влево прижало пулю плотнее к правой стороне канала, задав вращение по часовой стрелке, которое в результате привело к отклонению вправо.

Мушкеты были так неточны, что попытки прицельной стрельбы были почти бессмысленны. У мушкетов не было прицелов, и в британской армии команде «пли!» предшествовала не команда «целься!», а команда «наводи!». От солдата не требовалось, чтобы он выбрал конкретную цель — он должен был всего лишь выстрелить синхронно со своими товарищами, залп должен был прогреметь в унисон.

Неточность артиллерии, как выяснил Робинс, тоже могла быть просто удивительной. Пролетев 800 ярдов, ядро полевой пушки отклонилось от цели на целых 100 ярдов, а последующие выстрелы, произведенные при абсолютно одинаковых условиях, могли дать разлет ядер в 200 ярдов. Правда, снаряды по-прежнему обладали убойной силой — 24-фунтовое ядро сохраняло сверхзвуковую скорость, даже пролетев 600 ярдов, — но и самым опытным канонирам при стрельбе по цели, находящейся на расстоянии полумили, приходилось полагаться лишь на удачу.

Шар явно не был идеальной формой для метательного снаряда. Его использовали, поскольку он делал возможным быстрое заряжение и высокий темп стрельбы. Кроме того, удлиненный снаряд, хотя и более предпочтительный с точки зрения аэродинамики, мог начать кувыркаться в полете, а это еще дальше увело бы его от цели. Робинс понял, что нужно только одно: заставить пулю вращаться под правильным и предсказуемым углом к траектории. Такое вращение, словно гироскоп, могло бы противостоять отклонению или кувырканию. Иными словами, речь шла о винтовке.

Оружейники были знакомы с нарезным оружием уже больше двух столетий. Изобретатель нарезов неизвестен, хотя изобретение и окажется одним из самых важных в истории огнестрельного оружия. Идея была простой: на внутреннюю поверхность ствола наносили ряд желобков, плавно закручивавшихся от казенной части до жерла и задававших пуле стремительное вращение. В арсенале города Турина нарезное ружье появилось еще в 1476 году. Нарезные ружья высокого качества получили распространение в Европе, особенно в Германии, уже к первой четверти XVI века.

Преимущества винтовки наверняка повергли в изумление первых стрелков из нее. Словно по волшебству, их выстрелы вдруг стали гораздо точнее. К волшебству и обратились в поисках объяснений. В 1522 году баварский чернокнижник по имени Мореций исчерпывающе объяснил эффект нарезов. На траекторию обычных пуль, заявил он, влияют демоны — мелкие бесенята, хорошо знакомые каждому промазавшему стрелку. А пуля из нарезного ружья летит по прямой, поскольку ни один демон не может удержаться на крутящемся предмете. В качестве доказательства Мореций указывал на небеса, вращающиеся вокруг Земли и свободные от демонов, — и на неподвижную Землю, кишевшую ими.