26 августа 1879 года в Петербурге, в Лесном, Исполнительный комитет «Народной воли» утвердил смертный приговор, вынесенный на Липецком съезде императору Александру II Вешателю как тирану, палачу и государственному изменнику. Самодержца осудили за массовые казни русских революционеров, за жесточайший террор, за корыстное покровительство международным банкирам и прочим капиталистическим хищникам, за изменническую продажу Соединенным Штатам Северной Америки (так тогда назывались США) Аляски и Алеутских островов – земель, открытых, изученных, описанных, освоенных и частично уже заселенных русскими людьми. Народовольцы относили себя к истинным человеколюбцам и пламенным патриотам и не прощали правителям-деспотам ни убийств, ни предательства и торговли русской землей. Техническую подготовку приговора взял на себя Кибальчич. Взамен старой динамитной мастерской в Басковом переулке организовали новую – в Троицком, затем передислоцировались прямо на Невский проспект. Квартира находилась на шестом этаже дворового флигеля и состояла из трех комнат. Под руководством «Техника» динамит изготовляли С.Г. Ширяев и Л. Н. Гартман. К середине сентября 1879 года в мастерских уже было изготовлено около 100 килограммов динамита. К своим партийным обязанностям Кибальчич относился с необыкновенной пунктуальной добросовестностью. Он понимал, что для выполнения столь ответственных задач недостаточно знаний, полученных в институте. «Я прочел все, что мог достать на русском, немецком, французском, английском языках, касающееся литературы о взрывчатых веществах», – говорил он. А еще Николай ездил за город и в глухих местах метал свои «изобретения», испытывал, проверял. До дня ареста Кибальчич жил на конспиративных квартирах под постоянной угрозой или взорваться во время опытов, или быть арестованным «на месте преступления».

Первые партии динамита задействованы в покушениях на юге России. Среди главных лиц, готовящих взрыв царского поезда в Одессе, был и Кибальчич. Он не закладывал мину под железнодорожное полотно, не подавал сигнал к взрыву. Свое дело он сделал – изобрел лучшие запалы, доставил взрывчатку в город, рассчитал последствия взрыва. Эта подготовительная работа отняла у Николая Ивановича столько сил, что, по воспоминаниям товарищей, он при переезде из Одессы в Александровск просто уснул на вокзальном диване в зале первого класса Харьковского вокзала, так как перед этим в течение четырех суток не смыкал глаз. К тому же Кибальчич занимался не только динамитными мастерскими, но успевал быть легальным литератором Самойловым и публицистом Дорошенко сразу в нескольких нелегальных изданиях и хозяином тайной типографии Агаческуловым. Именно ему принадлежит программная статья под названием «Политическая революция и экономический вопрос», напечатанная в № 5 газеты «Народной воля» в феврале 1881 года.

Идеалом в жизни Кибальчич считал свободный труд на благо Родины. Впоследствии он скажет на суде: «Ту изобретательность, которую я проявил по отношению к метательным снарядам, я, конечно, употребил бы на изучение кустарного производства, на улучшение способа обработки земли, на улучшение сельскохозяйственных орудий и т. д.». Но так уж сложились российские обстоятельства и личная судьба, что вместо всего этого он должен был заниматься динамитом, гремучими смесями и метательными снарядами. Покушение в Одессе и взрыв царской столовой в Зимнем дворце и еще три теракта не удались. Николай Иванович внимательно проанализировал причины: оба раза народовольцев подвели не динамитные заряды, а отсыревшие или перерезанные чьей-то рукой минные электропровода. И Кибальчич решил найти такие средства, которые действовали бы наверняка. Так он начал первые в мире опыты по созданию ручных динамитных бомб мгновенного ударного действия. Это была настоящая научно-исследовательская работа, проводившаяся в чрезвычайно тяжелых и опасных для жизни Кибальчича условиях.

Накануне террористического акта 1 марта 1881 года на огромном пустыре за Невой, напротив Смольного института, Кибальчич обучал метальщиков обращению с новым, разработанным им снарядом. Заодно это были и первые полевые испытания, поскольку даже сам изобретатель до конца не представлял свойств смертоносного оружия. Перед испытаниями он только сказал, что «аппарат этот должен взрываться от удара и даже от сильного сотрясения…». Тимофей Михайлов по знаку «Техника» сильно бросает жестянку: взрыв, визг осколков, комья земли летят в разные стороны. Воронка разорвала белый снег, по ее краям – пятна копоти, по снегу вокруг будто прошлись метлой. Испытания закончились. Кибальчич уходит, ограничившись предположением, что при взрыве, судя по образцу, все живое должно быть уничтожено в радиусе 15–18 саженей. «Техник» вернулся в свою динамитную мастерскую, и после 15 часов непрерывной работы были готовы четыре роковых снаряда.

1 марта 1881 года на Екатерининском канале в Петербурге приговор, вынесенный народовольцами Александру II, был приведен в исполнение: взрывом бомбы, брошенной метальщиком Игнатием Гриневицким, был смертельно ранен император. Через восемь часов, раненный осколками, умер Гриневицкий, еще через час – российский самодержец. Николай Рысаков, бросивший первую бомбу, которая взорвала карету, был схвачен охраной. Начались повальные аресты членов организации «Народная Воля». Николая Кибальчича арестовали при выходе из библиотеки-читальни генерала Комарова 17 марта. Вместе со своими товарищами он предстал перед судом. Его выдали бывшие народовольцы Гирша (Григорий) Гольденберг и Иван Окладский, изменившие своим убеждениям. За несколько дней до ареста Николай Иванович отправил своему вологодскому другу письмо: «Дорогой друг! Податель сего расскажет Вам подробности свершившегося. Боюсь, что мы прожили основной капитал. Тиран казнен, а сил свергнуть систему у нас уже нет. Технику и типографию надобно перевести в Вологду. У вас там хороший народ. Если выживу, займусь ракетным воздухоплавательным аппаратом, о котором говорил с Морозовым. Николай Александрович одобрял меня. Мой девиз таков: “Дорога к звездам начинается в России!”. Передайте привет Астроному. Прощайте и не поминайте лихом! Ваш Н. Кибальчич. 5 марта 1881 года».

Процесс по делу «первомартовцев» был особенным. Охраны в зал суда было согнано гораздо больше, чем присутствующих, и, как заметил один из них, «только артиллерии в зале не было!..» В России впервые судили за цареубийство, ведь все предыдущие убиенные российские монархи пали жертвой дворцовых заговоров. Именно процесс показал, что Кибальчич не идеолог революционного движения, а настоящий большой ученый. По воспоминаниям современников, он был олицетворением простоты, скромности и доброты и менее всего походил на фанатика. Спокойный кабинетный ученый, на удивление легко способный увлечься любой специальной наукой, Кибальчич был мирным социалистом-пропагандистом, и, как это видно из сделанных им на суде заявлений, он, по основным своим воззрениям, остался таковым до последнего момента жизни. Если он примкнул к террору, то лишь потому, что убедился в невозможности иным путем принести пользу своей родине. Когда один из экспертов, генерал Мравинский, заявил, что гремучий студень не мог быть изготовлен в домашних условиях, а привезен из-за границы, судьи оживились. Это авторитетное мнение позволило бы суду распространить масштаб заговора «против особы государя императора» за пределы Российской империи. Но эти надежды лопнули после выступления Николая Ивановича, который заявил: «Я должен возразить против экспертизы о том, что гремучий студень – заграничного приготовления. Он сделан нами». Кибальчич прочел судьям и присутствующим настоящую лекцию о динамите, не забыв ознакомить слушателей с историей вопроса. Очевидцы вспоминают, что «Техник» охотно беседовал с экспертами по взрывчатым веществам, обсуждал конструктивные тонкости детонаторов, задавал вопросы и был глубоко удовлетворен высокой оценкой его мин и гранат (фактически изготовленные им бомбы были прообразом современных гранат).

Председатель суда Э. Я. Фукс напишет впоследствии: «Кибальчич – вот замечательный ум, необыкновенная выдержка, адская энергия и поразительное спокойствие». Но в ходе судебного разбирательства он просто пришел в бешенство, видя восхищение экспертов метательными снарядами «Техника» и выслушивая их сожаления о том, что таких гранат нет на вооружении русской армии. Хорошо еще, что не предоставили слово герою обороны Севастополя в Крымской кампании и русско-турецкой войны генералу Эдуарду Тотлебену, который так отозвался о террористе: «Что бы там ни было, что бы они ни совершили, но таких людей нельзя вешать! А Кибальчича я бы засадил крепко-накрепко до конца его дней, но при этом предоставил бы ему полную возможность работать над своими техническими изобретениями…»