Первым шагом в этом процессе, разумеется, становилось приобретение ингредиентов. Селитра была доступна, как она доступна и сейчас, в своем природном состоянии во многих известняковых пещерах Вирджинии, Джорджии, Теннесси и Кентукки. Посредством выщелачивания сырья с древесной золой и последующим выпариванием нежелательные соли и земляные включения можно было отделить от собственно селитры. Получившийся продукт все еще был слишком грубым, чтобы его можно было использовать в процессе получения пороха; необходимо было провести еще целую серию операций – промывки, фильтрации, плавления, кристаллизации, сушки, просеивания и упаковки в бочонки, – прежде чем селитра становилась в достаточной степени очищенной. Пороховые фабрики, располагавшиеся поблизости от залежей селитры, обычно очищали продукт своей собственной добычи, но многие другие закупали уже очищенный ингредиент.
Сера встречается в районах вулканической деятельности и, добытая в своем природном состоянии, очищается путем возгонки – то есть нагрева до стадии испарения. Последующее охлаждение паров и остывание осадка образовывало порошок, называемый «серными цветами». Для производства пороха этот порошок плавился и заливался в формы, образуя там «серные рулоны». Обычно же производители пороха приобретали серу у сторонних поставщиков.
Для получения углерода использовался древесный уголь, приготовляемый из древесины ивы или тополя, спиленных весной и очищенных от коры. Древесина выжигалась на уголь в ямах или «перегонялась» в железных емкостях. Такая емкость, заполненная древесиной и герметично закрытая, за исключением небольшой трубки, дававшей выход газам, нагревалась в печи до тех пор, пока древесина не превращалась в уголь.
Следующим этапом было измельчение и смешивание составных частей в необходимых пропорциях, что являлось наиболее важной и ответственной частью процесса. Поначалу это делалось путем растирания компонентов в ступах, сделанных из дуба или другой твердой древесины. Пестики же были бронзовыми или сделаны тоже из твердых пород древесины. Сначала эти операции производились с углем как основой продукта, причем уголь в процессе измельчения слегка увлажнялся. Затем добавлялись отмененные и предварительно тоже измельченные количества селитры и серы. Дальнейшее растирание и перемешивание, производимые вручную, служили смешиванию, или «соединению», ингредиентов. Процесс измельчения занимал несколько часов, и все это время в продукт добавлялась небольшими порциями вода до тех пор, пока не сформировывался брикет. Тогда его вынимали из ступы и сушили.
Некоторые производителя пороха, в качестве составной части процесса измельчения, помещали ингредиенты (кроме селитры) во «вращающуюся бочку», сделанную из кожи, натянутой на рамку, на внутреннюю поверхность которой были нашиты ребра. В такую бочку помещалась также порция цинковых или медных шариков, вдвое большая по весу, чем смесь угля и серы. «Бочку» вращали примерно час или два, а затем добавляли селитру и продолжали вращать. К концу следующих двух часов мукообразную массу смачивали водой и перемещали в ступу, чтобы сформировать брикет.
Чтобы превратить пороховой брикет в гранулы, применялось два способа. Первый состоял в том, чтобы пропустить брикет между деревянными валками и просеять полученную массу через решето; при втором же способе брикет помещали на сито, сделанное из перфорированного пергамента, где он раздавливался под весом пятифунтового диска из твердых пород дерева. В любом случае окончательный отсев осуществлялся через ряд решет, имеющих отверстия различного размера. Решето с числом ячеек от 14 до 16 на дюйм выдавало марку «Fg» или крупнозернистый порох, применявшийся для снаряжения артиллерийских орудий; от 16 до 24 ячеек на дюйм – порох марки «FFg», которым снаряжались мушкеты; и от 24 до 46 ячеек на дюйм – порох марки «FFFg» или ружейный порох.
Порох делался «шлифованным» (то есть каждое его зерно имело твердую гладкую поверхность), чтобы он мог до определенной степени сохранять свои свойства во влажном воздухе. Для этого гранулированный порох помещался в бочкообразный цилиндр, который вращался со скоростью пятнадцать—двадцать оборотов в минуту в течение нескольких часов.
Секрет взрывной энергии черного пороха заключается в его способности сгорать без доступа воздуха, будучи помещенным в закрытое пространство. Часть кислорода, имевшегося в селитре пороха, помещенного в ружейный ствол, расходовалась во время проникновения в ствол форса пламени от капсюля или с затравочного полка, воспламеняя основной заряд со связанным в нем собственным кислородом. Взрывообразное сгорание образует огромное количество пороховых газов, которые пребывают в замкнутом пространстве за пулей, пока давление не становится настолько сильным, что они начинают двигать пулю, вытесняя ее из пространства ствола. Больше половины продуктов сгорания черного пороха составляют твердые частицы, которые, наравне с пороховыми газами, и образуют клуб белого дыма. Часть этих твердых частиц оседает на нарезах и в запальной трубке, загрязняя оружие и делая необходимым частую его чистку.
В Америке существование колонистов зависело от оружия в гораздо большей степени, чем в их родных странах. Как и можно было ожидать, проблема выживания стала побудительной причиной изобретений и усовершенствования оружия. Прекрасным примером этого стала разработка кентуккийской винтовки. Даже в XVII веке отцы-колонисты стремились содействовать прогрессу в производстве черного пороха. Когда в 1666 году Ричард Вуддей из Бостона и Генри Расселл из Ипсвича начали экспериментировать с промышленным производством пороха, генерал Грант предоставил им особые привилегии и отдал приказ оказывать им всю возможную помощь. И все же, несмотря на официальное содействие, в области производства пороха не было достигнуто особого прогресса за весь колониальный период. Ко времени начала Войны за независимость столь необходимый порох продолжал производиться в незначительных количествах, по примитивным технологиям, аналогично тому, как американские охотники отливали пули в домашних условиях. Война вызвала значительное расширение производства пороха в Америке, но даже после ее успешного окончания спрос на ружейный порох сократился весьма незначительно. Скорее наоборот, спрос был столь высок, что в начале XIX века в различных районах страны открылось много новых пороховых заводов. В переписи 1810 года перечислено более двухсот пороховых заводов в шестнадцати штатах, все годовое производство которых оценивалось в 1 миллион 500 тысяч фунтов. И все-таки спрос превышал предложение, так что многие из производителей спешили удовлетворить спрос, не обращая особого внимания на качество своего продукта и не заботясь о каких-либо научных нормах, которые надо было соблюдать, чтобы достичь единообразных результатов.
В первый день нового 1800 года на землю Соединенных Штатов ступил человек, которому было суждено произвести революцию в пороховой промышленности Америки. Человеком этим был Элетер Ирене Дюпон де Немур, некогда работавший рядовым химиком на французском государственном пороховом заводе в Эссоне. Под руководством знаменитого ученого Лавуазье, возглавлявшего это предприятие, юный Дюпон освоил процессы очистки селитры и серы, научился смешивать эти два компонента с древесным углем из ивы; а также отжимать, гранулировать и шлифовать получаемый продукт, превращая его в высококачественный черный порох. Он также научился управлять оборудованием и соблюдать меры безопасности, столь необходимые в этом опаснейшем пороховом производстве.
