Как делают фейерверки в Сергиевом Посаде: НИИ прикладной химии

В Сергиевом Посаде так много заведений русской кухни и магазинов фейерверков, что кажется, будто жители города проводят дни в вечном празднике. Впрочем, рестораны заполнены в основном туристами и паломниками, а расположенный здесь же НИИ Прикладной химии — ведущий российский разработчик и производитель пиротехники — делает город настоящей столицей салютов.

Проход на территорию контролируется строго: пиротехника далеко не исчерпывается праздничными шоу, и фейерверки в ФНПЦ «НИИ прикладной химии» изготавливают на тех же линиях, на которых идет производство светошумовых гранат для полиции, противоградовых зарядов для МЧС, дымных завес для военных. Пиротехнический заряд похож на артиллерийский: десятки отдельных компонентов измельчаются, смешиваются и прессуются в «звездки» — таблетки из горючей смеси, инертного наполнителя и цветопламенных добавок. Их покрывают воспламенительным составом и вместе с разрывным зарядом помещают в пластиковый или картонный шар, снабженный вышибным зарядом для взлета.

Каждый состав, с которым работают машины и станки, предварительно испытывается на взрывоопасность при ударе, трении и других воздействиях. В соответствии с этой оценкой организуется процесс производства, включая количества замешиваемых веществ. Поэтому даже случайное воспламенение одного компонента не создаст угрозы полномасштабного взрыва: жизнь на пороховой бочке требует относиться к безопасности с полной серьезностью.

Для получения синего и голубого традиционно используют соли меди. Желтый цвет дает горение натрия, зеленый — бария. Фиолетового цвета можно добиться, смешав соли меди и стронция.

Перед тем как запустить линию, персонал покидает цех и запирает бронированные двери. Толстые стены готовы выдержать удар, а одна из них — или крыша — сооружается ослабленной и в случае взрыва даст его энергии высвободиться в безопасном направлении. Такие меры позволяют работать со всеми классами пиротехники, которых по действующему сегодня ГОСТу Р 51270−99 выделяется пять, в зависимости от потенциальной опасности. Каким бы ни было желание «бахнуть» что-нибудь помощнее, пиротехника третьего класса — это максимум, доступный в продаже. Изделия четвертого и пятого классов используются только силовиками или аттестованными специалистами, а их применение напоминает военную операцию.

Минометный огонь

Профессиональные салюты, к которым мы привыкли на праздниках, запускаются из мортир, чаще всего стекловолоконных и рассчитанных на определенное количество запусков, но иногда и металлических. Подготовка орудия к выстрелу — задача не самая сложная, но если представление продолжается десятки минут и требует тысяч залпов, понадобятся многие часы работы. Поэтому мастера стараются использовать фейерверочные системы с электронным управлением и мобильными мортирами на колесных платформах. Комплексы, которые создает работающая в том же Сергиевом Посаде компания «Пиро-Росс», позволяют подготовиться заранее, а приехав на место, развернуть все необходимое для долгого салюта всего за полчаса.

Самый мощный калибр из арсенала НИИПХ — 310-миллиметровый. Масса такого снаряда составляет около 18 кг, а номер калибра приблизительно соответствует высоте его подъема. Сценаристы, готовящие салют, варьируют использование разнокалиберных зарядов, создавая целые световые полотна. Одни, взрываясь, разбрасывают огненные вспышки равномерной сферой, другие разлетаются кольцами: все определяется тем, как именно заложены пиротехнические таблетки. Точно скоординировав время их сгорания с высотой подъема снаряда, можно изобразить в воздухе даже сердце, хотя в целом управляемости в полете нет: огонь ближе не к артиллерийской стрельбе, а к минометной. Добиться определенной стабилизации снаряда можно, однако это сделает каждый залп слишком дорогим удовольствием. По словам разработчика из НИИПХ Дмитрия Киселева, ни одно из средств управления полетом — от перьевых стабилизаторов и дистанционных радиовзрывателей до использования беспилотников — пока что в пиротехнике себя не оправдывает.

Огонь ведут пиротехнические мортиры калибрами 60, 75, 105, 195 и 310 мм, а также не так давно появившиеся 125 и 150-миллиметровые.

Плюс цвет, минус звук

Традиция устраивать фейерверки пошла из Китая, хотя делать их разноцветными научились лишь итальянские мастера Возрождения, которые стали смешивать порох с металлической крошкой. В основе составы в пиротехнических «звездках» остались прежними до сих пор: порох (селитра, древесный уголь и сера в пропорции 75:15:10), инертное связующее (например, производное крахмала — декстрин), окислитель (нитраты, перхлораты) и комбинация металлических солей (меди, стронция, магния и т. д.).

Серебристое и белое свечение создают алюминий, магний или титан, светящиеся особенно ярко. Алюминий к тому же горит с эффектным снопом искр.

Горение превращает металлы в плазму, которая излучает фотоны характерной длины волны. Смешивая разные соединения, можно добиваться почти любого нужного оттенка, а используя более энергоемкие заменители пороха — создавать высокую температуру и усиливать их яркость. Впрочем, важен баланс: слишком разогретые металлы уже не будут давать выраженных цветов. Особенно заметна эта тонкость для синего, который получают на основе соединений меди, чувствительных к температуре. Поэтому синие цвета салютов смотрятся не так ярко, как, скажем, оранжевый, а химики продолжают искать оптимальные смеси для получения «настоящего синего».

Традиционный взрывной заряд состоял из дымного пороха. Сегодня часто используются более мощные и не такие дымные взрывчатые вещества, такие как разработанный в НИИПХ «состав 3547».

Еще актуальнее проблема снижения дымности: это позволяет сократить время между отдельными залпами и сделать салют более эффектным. Дым остается востребован лишь в довольно экзотической области дневных фейерверков, хотя в большинстве своем они не идут ни в какое сравнение с традиционными, рассчитанными на темное ночное небо. На дневном ярко-голубом фоне многие цвета смотрятся далеко не так эффектно, тем более что создавать их приходится не огнями, а окрашенным дымом, который выбрасывают пиротехнические заряды на высоте — примерно так, как это делается при постановке дымовых завес.

Горение окиси висмута дает громкий треск, а свиста добиваются горением состава, выделяющего большое количество газа, который вырывается через узкую трубку.

В тишине и на воде

С тех пор как получение нужного оттенка перестало быть проблемой, все большее внимание уделяется побочным форсовым эффектам — трассовым следам, которые оставляют динамические элементы, заложенные в пиротехнический заряд. «Сегодня используются комбинации, позволяющие создавать и мерцающий хвост-глиттер, и «парчу» легких, медленно оседающих искр, которой любят заканчивать салюты, — говорит Дмитрий Киселев. — Разновидностей «форсов» тысячи». Востребованы и малошумные салюты, более безопасные для птиц и людей. Громкость пиротехники нередко превышает 150 децибел, вполне способных повредить слух. И хотя полностью бесшумным взрыв быть не может, приемлемыми считаются те, что не создают грохота выше безопасного уровня.

Впрочем, даже тихими салютами специалиста не удивишь, и для Дмитрия Киселева самым запоминающимся стало шоу, показанное на фестивале фейерверков в 2015 году, когда итальянские мастера использовали плавучие пиротехнические элементы. «Вспышки отражались в воде, это было особенно красиво, — объясняет Дмитрий. — Мы изготовили несколько опытных образцов, но пока заказов не было, до испытаний дело не дошло».

Испытания, похоже, можно указывать среди бонусов для соискателей этой работы: салюты здесь запускают бесплатно, регулярно, часто — первыми в мире. «Каждая партия проходит проверку, кроме того, испытываются образцы», — объясняет Дмитрий Киселев. Сам же он куда больше ценит в своей работе разнообразие. После успешного использования осадковызывающих патронов против лесных пожаров это направление стало высоко востребованным, и химики НИИПХ ищут для них более эффективные составы. Разрабатываются продукты даже для рыболовов: разбросав вокруг косяка рыбы светошумовые заряды, его можно легче загнать в сети. Пиротехника далеко не исчерпывается праздничными шоу.

Статья «Звездный путь» опубликована в журнале «Популярная механика» (№12, Декабрь 2017).