La poudre noire est située à la base des fusée.
Cette poudre sert à deux choses : propulser la bombe jusqu'à l’explosion de celle-ci, et faire éclater le feu d’artifice ce qui aura pour conséquence d’éparpiller les étoiles dans le ciel lors de l’explosion.
L’utilisation de la poudre noire présente plusieurs avantages : elle est peu chère, ses composés se trouvent facilement et son mélange est très stable à l’abri de l’humidité. De plus, une faible quantité d’énergie permet sa combustion. Mais cet avantage est aussi un inconvénient car sa manipulation est dangereuse.
Du fait de sa vitesse de combustion à l'air libre, on dit que la poudre noire "déflagre", ce qui signifie que l'onde de combustion se déplace moins vite que les gaz générés, ce qui ne produit pas d'onde de choc (type d'onde associé à une transition brutale de vitesse ici). La poudre noire étant placée dans un endroit confiné permet une élévation de la pression des gaz, elle détonne et produit un effet de souffle assez important en raison du volume de gaz produit. Ce qui fait exploser le feu d'artifice que l'on peut observer.
La poudre noire est considérée comme un explosif à effet de souffle
Les origines
Les mélanges de charbon et de soufre étaient utilisés comme produits incendiaires depuis l'antiquité par les chinois, par les peuples d'Asie mineure (Mongols), et par les Méditerranéens.
La poudre noire est arrivée en Europe au cours du XIIIe siècle. La composition était de 6 parties de salpêtre pour une partie de soufre et une partie de carbone végétale. Mais plus tard, on remarque des compositions variables selon les usages. Dans les pièces d'artifices d'aujourd'hui, on trouve plutôt une composition de 15% de salpêtre, 10% de soufre, et 75% de carbone végétale. Cette poudre est un mélange de deux éléments très combustibles (le soufre et le charbon), avec un corps très oxydant: le salpêtre.
La qualité de la poudre est due en grande partie au charbon utilisé.
Les écrits chinois révélent une utilisation de fusées de guerre chargées à la poudre noire contre les envahisseurs mongols en 1279.
Composition
Pour que la combustion se déroule efficacement, les trois composants doivent être moulus en poudre fine et mélangés de façon très homogène.
La poudre noire craint beaucoup l'humidité, contrairement à ses descendantes modernes (poudres pyroxylées).
Le carbone végétal
Le carbone entre dans la composition de la poudre noire sous forme de charbon de bois réduit en poudre fine. De nombreuses essences de bois permettent de produire des charbons de plus ou moins bonne qualité. Il est reconnu que le meilleur charbon pour fabriquer la poudre noire est celui obtenu à partir du bois de bourdaine (arbre de 1 à 5m).
Le charbon de bois est obtenu en carbonisant du bois de manière contrôlée en l'absence d'oxygène. Le procédé permet de retirer du bois, son humidité et la matière végétale volatile afin de ne laisser que le carbone.
Le soufre
Le soufre est un élément chimique qui se présente sous forme de cristaux jaunes à l'état natif. Il était récolté en grande quantité depuis l'Antiquité dans les régions volcaniques. Certains sites produisent un soufre plus pur que d'autres, et dès le 15e siècle les artificiers recommandent d'utiliser le soufre de Sicile (qui est une région volcanique).
Le salpêtre
Le salpêtre se forme spontanément là où des matières organiques végétales ou animales subissent une décomposition en présence de calcaire humide contenant de la potasse, à une température supérieure à 15°. On trouvait d'importants gisements de salpêtre en Inde, en Espagne, en Hongrie ou en Egypte. Le salpêtre naturel est en fait un mélange de nitrate de potassium et d'autres nitrates : de calcium, de magnésium, de sodium. Pour produire une bonne poudre se conservant relativement bien, il faut donc épurer le salpêtre pour augmenter son taux en nitrate de potassium et éliminer autant que faire se peut les autres sels, et surtout le nitrate de sodium. Il faut aussi éliminer les corps gras qui nuisent très fortement à la qualité de la poudre.
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées. La plus ancienne consiste à laver le salpêtre avec une lessive de cendres de bois riche en carbonate de potassium, pour transformer le nitrate de sodium en nitrate de potassium, puis à distiller la solution nitrée résultante avant de sécher soigneusement les cristaux récoltés. La méthode classique qui consistait à laver, distiller et sécher la poudre ne sera abandonnée qu'à la fin du 18e siècle, lorsque Lavoisier aura élucidé la chimie du salpêtre .
Cette image est une miniature du XIVe S montrant un artificier en train de préparer et de peser les composants du mélange explosif : le salpêtre, le soufre et le charbon de bois
