Вместе со специалистом по взрывчатым веществам профессором минного офицерского класса в Кронштадте И. М. Чельцовым Менделеев командируется за границу, чтобы, по возможности, больше разузнать о производстве пороха во Франции и Англии. Миссию надо признать весьма деликатной. Ведь, по существу, речь шла о военных секретах, которые никто раскрывать иностранцам не собирался. Знаменитый французский химик Вертело хранил молчание. Образцы пороха удалось достать через сына квартирной хозяйки, отбывавшего воинскую повинность, и то ли из любезности, то ли за деньги приносившего патроны для Менделеева. Однако даже тщательный анализ содержавшегося в них пороха не позволял окончательно установить пропорции составных частей. Тогда Дмитрий Иванович взял за несколько лет отчеты (статистические таблицы) французского железнодорожного ведомства и учел все те грузы, которые поступали по ветке, ведущей к пороховому заводу. Откинув те, что явно не имели отношения к интересующему его вопросу, он определил не только составные элементы бездымного пороха, но и вычислил их соотношение. Когда он впоследствии рассказал об этом Вертело, тот только развел руками.
Портрет Д. И. Менделеева работы Анны Ивановны Менделеевой (карандаш)
В Англии заведующий Вульвинским арсеналом сэр Фредерик Абель сразу показал Менделееву извещение контрразведки о цели появления в стране русских ученых и сказал, что для такого химика задача вполне разрешима, как бы тому не препятствовали. Считая последнее недостойным их дружбы, он думает, что лучше сразу показать все производство. И показал.
У читателя может возникнуть впечатление, что Менделеев просто занимался военно-промышленным шпионажем, но это отнюдь не так. Целью было не изготовление в России пороха по французскому или английскому образцу, а создание с учетом полученной информации нового вида бездымного пороха. Менделеев решил исходить не из смеси, а из химического индивидуума — нитроклетчатки, растворимой в смеси спирта и выделяющей наибольшее количество газов на единицу веса. Он получил новую форму нитроклетчатки, названную им пироколлодием. Поездка за рубеж убедила Менделеева, что западноевропейские исследователи не ведут работ в каком-нибудь уже совершенно новом, не предусмотренном им направлении. Полезным оказалось и ознакомление с устройством специальных лабораторий по изучению порохов и взрывчатых веществ. Были сделаны заказы для оснащения аналогичной отечественной лаборатории в Морском министерстве.
Здание Главной палаты мер и весов в годы работы в ней Д. И. Менделеева
В 1892 году (меньше чем через год после открытия такой лаборатории) была произведена первая артиллерийская стрельба пироколлоидным порохом Менделеева, в 1893 году — первые в мире опыты стрельбы из 12-дюймовых орудий. Инспектор морской артиллерии адмирал Макаров поздравил Дмитрия Ивановича с блестящим успехом. Сразу же после удачных опытов с бездымным порохом поступило предложение от дружественной в военном отношении Франции продать секрет его изготовления за миллион золотых франков. Французам, конечно, отказали. А Менделеев написал своим военным заказчикам: «Мне кажется особо печальной та возможность, что пироколлоидный порох будет держаться у нас в большом секрете, но не будет, отчасти в силу секретности, признан во всех своих достоинствах, а между тем 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».
Как в воду глядел! Порох Менделеева не был принят Военным министерством. Для флота он готовился на небольшом морском заводе в ничтожных количествах. Победили те чиновники, чьи интересы тесно переплетались с интересами иностранных фирм. А во время Первой мировой войны Россия вынуждена была спешно заказывать в США несколько тысяч тонн бездымного пироколлоидного пороха. Американцы не скрывали, кому принадлежит изобретение пороха, который у них покупали русские. В американском официальном издании о пироколлоидном порохе говорилось как о «специальной форме нитроцеллюлозы, отвечающей содержанию азота 12,44 % и вполне разработанной в России знаменитым химиком проф. Д. Менделеевым».
А знаменитый химик в 1894 году вынужден был уйти из научно-морской лаборатории по причине, которую его ученик и соратник С. П. Викулов определил так: «Из-за несочувственного, я бы сказал, враждебного отношения к его идеям некоторых крупных деятелей морской артиллерии». Впрочем, к этому времени Менделеев уже занимает серьезную должность управляющего Главной палатой мер и весов (ГПМВ), и его интересы сосредоточились на метрологии.
Когда в ноябре 1892 года Дмитрию Ивановичу предложили эту должность, то вверенное ему учреждение с 50-летней историей еще именовалось Депо образцовых мер и весов, да и сама должность называлась по-другому: «ученый-хранитель». Депо было приспособлено главным образом к проверке торговых железных саженей, аршинов и различных чугунных гирь. Руководство такой конторой казалось местом тихим, спокойным. Но не с характером и темпераментом Менделеева заниматься рутинным делом. Деятельный и живой ум не позволял ему примириться со званием «хранителя мер и весов». Это навевало мысли о неподвижности, о неизменности хранимого. «Управляющий» — вот это другое дело! И управляющий не «Депо образцовых мер и весов», а «Главной палатой мер и весов». Дату 1 (13) июля 1893 года, когда было утверждено подготовленное Менделеевым «Положение о Главной палате мер и весов», русские метрологи считают началом новой эры в истории отечественной науки об измерениях — метрологии.
Менделеев начал свою работу в ГПМВ с воссоздания новых прототипов основных мер длины и веса и их точных копий и тщательной сверки с уже существовавшими европейскими эталонами. Всем на удивление изготовление прототипов мер веса продолжалось всего шесть лет, включая и принципиальную разработку вопросов, тогда как в метрологических институтах других стран такая работа занимала 15–20 лет. Между тем, чтобы вывести точный вес прототипа фунта и его подразделений и снять с этих прототипов копии, понадобилось провести 20 тысяч отдельных наблюдений. Масса эталона фунта была определена Менделеевым с точностью до 0,000072 грамма. Он добился в сто раз большей точности взвешивания против той, которой достигали его предшественники, и все еще не был удовлетворен. В написанной им речи к десятому съезду русских естествоиспытателей в Киеве в 1898 году (из-за болезни Менделеева лекцию прочитал его ученик профессор Д. П. Коновалов) говорилось: «Так как все естествознание внушает мысль искать истинные и важнейшие законы в мельчайших долях — от дифференциальных частей и атомов до микроорганизмов, весящих обыкновенно менее одной миллионной доли миллиграмма, — то впереди остается еще много для достижения желаемой точности, как во всем океане точных знаний».
Рабочий кабинет Д. И. Менделеева в Главной палате мер и весов (ныне музей Д. И. Менделеева). 1949 г.
Требовательность Менделеева-метролога породила выражение «менделеевская точность», ставшее синонимом наиболее тонких измерений. Он, например, учел то, что теплота, распространяемая наблюдателем, может действовать на весы даже на расстоянии 4 метра и влиять на точность взвешивания. Поэтому при особо ответственных работах в ГПМВ наблюдатель отделялся от прибора особой перегородкой, состоящей из деревянной доски толщиной 12 миллиметров, обитой с обеих сторон жестью и еще оклеенной станиолем.
Озабоченный обязательностью единства мер по всей необъятной империи, Менделеев расширяет сеть отделений ГПМВ в России (при нем открылось до 25 новых), готовит необходимые для них кадры, организует строгий контроль над упорядоченной им же поверкой применявшихся мер и измерительных приборов. Кстати, именно тогда — в 1894 году — была установлена эталонная крепость «менделеевской» водки (40 градусов), введены спиртометрические таблицы, позволяющие по удельному весу раствора спирта с водой определить его крепость. Аршин как мера длины полностью вытеснил прежнюю сажень, и размер его (71,12 см) был установлен с точностью, допускавшей отклонение не более 3,7 микрона. При этом Менделеев с первых дней своего пребывания на посту управляющего ГПМВ добивался от правительства решения о переходе России на метрическую систему мер (килограммы и метры). Она была введена как факультативная, т. е. необязательная, в 1899 году. И когда 14 сентября 1918 года метрическая система была закреплена декретом Совнаркома РСФСР, страна уже вполне была готова к тому, чтобы повсеместно ею пользоваться.
Воздушный шар «Русский», на котором 7 августа 1887 г. Д. И. Менделеев совершил полет для наблюдения солнечного затмения
Главной палатой мер и весов Менделеев управлял до конца своих дней, но, как и в более молодые годы, не мог не увлекаться идеями и проектами, прямого отношения к служебным обязанностям не имевшим. В 1899 году он совершает большое путешествие на Урал, чтобы «разыскать на месте, где должно искать коренные причины малой возможности уральской железной промышленности». По итогам поездки выпущена книга «Уральская железная промышленность в 1899 г.», которая и десятилетия спустя оценивалась специалистами как «обширная и строго научная энциклопедия по Уралу».
Сделав изрядный крюк, Дмитрий Иванович заехал в Тобольск — попрощаться с родными местами. Встречали знаменитого земляка именитые люди города во главе с городским головой и членами местной думы, свозили в село Аремзянка, где когда-то у Менделеевых был стеклянный завод. Вдохнув «дым отечества» и растрогавшись, Дмитрий Иванович, тем не менее, не мог закрыть глаза на то, что «старая столица Сибири» находится в весьма захудалом состоянии. «Великая Сибирская дорога пробудила всю Сибирь, но этого одного пути, очевидно, мало, необходимы и другие; и первым по очереди, конечно, будет путь на Тобольск, потому что тут исторически и самой природой скоплены судьбы всей Западной Сибири. Тогда только когда дойдет железная дорога от центра России до Тобольска, родной мне город будет иметь возможность показать свое превосходнейшее положение и настойчивую предприимчивость своих жителей, хранящих память о старой силе древней Сибири», — писал он в своей книге об уральской командировке.