Этапы развития астрономии и космонавтики, хронология событий и достижений  
 

| на главную страницу сайта |

Циолковский и теоретическая космонавтика

Никому точно не известно, когда у человека появилась мечта о космосе и космических полетах. Вероятнее всего, что это произошло еще на заре человеческой истории. В то время, когда наш предок натянул тугую тетиву лука, чтобы послать в полет стрелу, мечта уже опережала действительность. Сказки о полете подобно птице и о ковре-самолете сопровождали целые поколения людей всю их жизнь и звали вперед и ввысь. Мечта о полетах стара так же, как и человечество. Мечта одухотворяет, дает человеку крылья, удесятеряет силы, позволяет приподнять завесу над вечно манящим и загадочным неизвестным. Люди хотели взлететь к Солнцу, к звездам, увидеть бесконечно далекие миры, мерцающие в ночном небе.

Первые научные изыскания и разработки, посвященные космосу и космическим полетам, принадлежат перу Константина Эдуардовича Циолковского (1857–1935), русского ученого, изобретателя, основоположника современной космонавтики.

Мечта о космосе и космических полетах
Юность Циолковского

За первый год жизни в Москве Циолковский основательно изучил физику и начала математики, на второй год принялся за интегральное и дифференциальное исчисление, высшую алгебру, аналитическую геометрию, сферическую тригонометрию - openaxiom.ru. Для того чтобы ввести вас в круг интересов Циолковского, следует перечислить некоторые из вопросов, ответы на которые он хотел бы получить:

- Нельзя ли практически воспользоваться энергией Земли?
- Нельзя ли устроить поезд вокруг экватора, в котором бы не ощущалась сила тяжести?
- Нельзя ли строить металлические аэростаты, вечно висящие в воздухе?
- Нельзя ли эксплуатировать в паровых машинах высокого давления мятый пар?
- Нельзя ли применить центробежную силу, чтобы подняться за атмосферу, в небесные пространства?

Румянцевская библиотека

В те дни, когда Циолковский посещал читальные залы Румянцевской библиотеки, такие известные ученые, как Менделеев, Жуковский и Можайский, уже занимались теорией воздухоплавания. Менделеев еще в 1856 году защитил диссертацию «Об удельных объемах», в которой он рассмотрел и исследовал физические свойства газов. Ведь без знания законов, по которым действуют газы, нельзя обойтись ни одному воздухоплавателю. Можайский ставил аэродинамические опыты, пользуясь моделями. Кстати, Циолковский впоследствии стал поступать так же.

Теория воздухоплавания
Тетрадь Циолковского
Научные изыскания Циолковского

Циолковский еще не полностью разобрался в возможностях ракеты, еще не придумал формулы, по которым можно было бы определить закономерности ее движения, но принцип реактивного движения уже занимал его мысли в 1883 году. Описывая мысленный космический полет, Константин Эдуардович «нащупал» силу, которая могла бы передвигать космический снаряд. Он рисует схему космического корабля, снабженного пушкой. Но это не оружие, это пушка-двигатель. Ее положение можно изменять, как трубы у теодолита - openaxiom.ru. Снаряды, которые будут вылетать из нее, создадут реактивную силу. А поскольку в свободном пространстве нет воздуха, то они не встретят на своем пути сопротивления. Значит, космические путешественники полетят в другую сторону. Таким образом, меняя положение ствола пушки, можно лететь в любом направлении.

Научное сочинение провинциального учителя
Циолковский в Москве
Чертежи и рукописи

Несмотря на то что Циолковский сделал те же выводы, что и многие его предшественники, он больше чем на 30 лет опередил своих современников по одному, но очень важному вопросу. Суть его состоит в следующем. Во время проведения опытов Циолковский был первым, кто подметил роль «продолговатости пластинки». В настоящее время ученые называют эту величину удлинением крыла. Исследователь пришел к определенному выводу, а именно: влияние удлинения (продолговатости) на величину аэродинамической силы очень велико. Это было ясно не только из формул, но и подтверждено опытами.

Проекты летательных аппаратов и теория подъемной силы

Как бы ни был прав Циолковский, какие бы он ни сделал открытия, пробиться наверх без денег ему не удалось бы никогда.

Пробиться наверх

Поскольку поначалу Циолковский отнесся к самолету предвзято, то он решил всесторонне исследовать проблему создания аэроплана. Самым главным Константин Эдуардович считал значение аэродинамической формы. Не нравились ему модели, созданные Максимом и Лилиенталем: они были громоздкими. Он считал, что не должно быть никаких расчалок, мачт и тяжей, потому что они будут создавать большое сопротивление. Данный вывод почти на 25 лет определил воззрение нескольких десятков авиаконструкторов с мировым именем. Циолковский предлагал строить свободнонесущий моноплан, а конкретно — свободнонесущий моноплан типа «Чайка». Эту схему применили на практике только в 30-х годах ХХ века, и она показала свои несомненные преимущества перед предшественниками.

Изучение аппаратов тяжелее воздуха
Опыты по изучению сопротивления воздуха

Положительный результат аэродинамических экспериментов дал мощный импульс Константину Эдуардовичу. Он решил, что опыты следует продолжать, чтобы добиться уточнения первых, пока очень приблизительных результатов. Но он думал отказаться от ветра, потому что это очень ненадежно (ветер часто меняет свое направление - openaxiom.ru). И Циолковский замыслил построить «воздуходувку», представляющую собой установку, которую бы сегодня назвали аэродинамической трубой. Она была призвана заменить естественный воздушный поток искусственным. Но эта мысль так и осталась не воплощенной в жизнь, так как у ученого просто-напросто не было денег на приобретение материалов и инструментов.

Первые эксперименты по аэродинамике
Эксперименты Циолковского

Циолковский не расставался с идеей цельнометаллического дирижабля до конца своей жизни. Он сохранял ему верность даже тогда, когда у дирижабля практически не осталось ни одного сторонника. Если в настоящее время оценивать то, что сделал Циолковский для науки, то появляется двойственное ощущение. Дирижабли, как мамонты, давно стали достоянием истории. Они не выдержали конкуренции в борьбе сначала с самолетами, а потом с вертолетами. Время работало против них. И все же, несмотря на это, современники не должны осуждать страстное увлечение Циолковского дирижаблями. А все потому, что многое из того, что он сделал, явилось неоценимым вкладом в дальнейшее развитие авиационной и ракетной техники. Ценность его аэродинамических исследований несомненна.

Идея цельнометаллического дирижабля
Механическая птица

Образ мыслящего существа, который устроен несколько иначе, чем земляне, будоражит сознание ученых и писателей. Его можно встретить у разных авторов. Например, известный английский астрофизик Хойл в своем научно-фантастическом романе «Черное облако» сделал попытку нарисовать облик космического гиганта, не уступающего по размерам нашей солнечной системе. Он обладает поражающей воображение мощью и очень высоким интеллектом. Таково множество идей, авторы которых лишь догоняют фантазию Циолковского.

Образ мыслящего существа

Он не сомневался, что во Вселенной, кроме землян, есть еще разумные существа. Эта идея у Циолковского появилась в то время, когда он в пору юности занимался самообразованием в Москве. «Нет ничего невозможного в предположении, что эти пространства населены крайне странными для нас существами…»

Вера в обитаемость других миров

Но каким образом отправить в космос сигнал и каким он должен быть? Система геометрических фигур Циолковскому не нравится. Значит, остается только оптическая сигнализация, так как больше техника ничего не могла предложить ученым - openaxiom.ru. В том же 1896 году, когда калужский учитель арифметики и геометрии размышлял над системой сигнализации Марсу, Александр Степанович Попов в Петербурге провел первые блестящие опыты беспроволочной радиосвязи. Конечно же, Циолковский об этом даже не слышал. И уж точно не предполагал, что спустя много лет задумки его и Попова пересекутся друг с другом. А межпланетная сигнализация в данное время просто немыслима без радиотехники.

Оптическая сигнализация
Идеи Циолковского о технике космического полета
Исследование мировых пространств

В 1902 году, Циолковского постигло большое горе. В декабре Константин Эдуардович с женой получили известие из Москвы о том, что покончил с собой их сын Игнатий. Схоронив сына, он возвратился домой, в Калугу.

Смерть сына Игнатия

Ракета Циолковского отличалась от своих предшественниц. Секрет отличия заключался в топливе. Долгое время таковым считался порох. Использовать для космических полетов порох было невозможно, потому что нужны были огромные запасы топлива, а это утяжелило бы межпланетный корабль. И ученый нашел достойную замену пороху — водород и кислород. Эти вещества можно загрузить на борт корабля в жидком виде. Испаряясь, они образовали бы взрывчатую смесь, весьма выгодную для сжигания.

Работа у Константина Эдуардовича продвигалась быстро. Формулы давали возможность сделать самые оптимистические выводы: ракетный корабль способен двигаться с любой скоростью, сколь бы большой она не была. Для этого должно быть соблюдено только одно условие: масса ракетного топлива должна превышать массу конструкции. Если это превышение будет пяти- или шестикратным, то ракета оторвется от Земли и улетит в космос. Высказывая подобное предположение, Циолковский настолько опередил свое время, что ему пришлось сделать оговорку. Он вынужден был сказать, что это дело далекого будущего. Вообще, его смелость и прозорливость просто поразительны. Константин Эдуардович подчеркивает необходимость автоматизации, отмечает, что ручное управление ракетой может оказаться не только трудным, но и практически невозможным. Уже в который раз он возвращается к идее автопилота, использованной им в работах об аэростате и аэроплане.

Ракета Циолковского

Результат от первой публикации теории ракетных двигателей получился совсем не тот, которого ожидал Циолковский. Широкого отклика в научных кругах не последовало. Ни отечественные, ни зарубежные ученые не заметили научного труда, которым гордится сегодня наша наука. Скорее всего, это исследование просто обогнало свое время.

Первая публикация теории ракетных двигателей
Тогдашние будни ученого
Приоритет Циолковского в научном освоении космоса

1 октября 1921 года Комиссия по снабжению рабочих при Наркомпросе установила Циолковскому двойной академический паек, а 9 ноября того же года Совет Народных Комиссаров постановил: «Ввиду особых заслуг ученого-изобретателя, специалиста по авиации, назначить К. Э. Циолковскому пожизненную пенсию в размере пятисот тысяч рублей в месяц с распространением на этот оклад всех последующих повышений тарифных ставок».

Циолковский и власть советов

В 1925 году Циолковский начал работу над новой темой. Она касалась звездолетов и топлива для них. Электрический или атомный звездолет? Это было дилеммой. Ученые ждали этого часа и деятельно готовились к нему. Теоретики набрасывали не похожие друг на друга схемы ракетных двигателей, имеющих свое, особое назначение, а потому и разные конструкции - openaxiom.ru. Ракеты на химическом и ядерном горючем — тяжелоатлеты, способные разорвать оковы тяготения. Космический корабль с электростатическим двигателем рядом с ними — просто кроха. Циолковский еще тогда понял важность электрической ракеты, оценил все то, что сегодня стало предметом серьезных научных исследований.

Посвятить себя науке

 
 


2009-2015 © openaxiom.ru