100 великих россиян
Шрифт:
Все свободное время Циолковский посвящал научным опытам В своей квартире он устроил маленькую лабораторию, где проделывал множество экспериментов В 1881 г. он самостоятельно разработал основы кинетической теории газов, послал работу в Петербургское физико-химическое общество и получил ответ от Менделеева. Знаменитый химик очень благожелательно оценил исследование молодого учителя, но сообщил, что аналогичное открытие недавно сделано в Германии. Та же судьба постигла вторую работу Циолковского «Механика животного организма», благоприятный отзыв на которую дал известный физиолог Сеченов. То, что кто-то опередил его в своих открытиях, нисколько не смущало Циолковского. Совпадение найденных резульгатов с открытиями других ученых лишь убеждало его в собственных силах Он писал в автобиографии: «Сначала я делал открытия давно известные, потом не так давно, а затем и совсем новые».
В средине 80-х гг. определилась сфера научных интересов Циолковского.
Он решил посвятить себя разработке летательных аппаратов «В 1885 г., имея 28 лет, — писал он, — я твердо решил отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат». Результатом его исследования в этой области стало сочинение «Теория и опыт аэростата», в котором было дано научно-техническое обоснование конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой (Этот дирижабль имел следующие характерные особенности: 1) за счет гофрированных боковин он мог менять свой объем, что позволяло сохранять постоянную подъемную силу при различных температурах окружающего воздуха; 2) отработанные газы мотора через специальный змеевик можно было направить для нагревания газа в баллоне.) Несмотря на оригинальность проект Циолковского, отправленный в воздухоплавательный отдел Русского технического общества, не заинтересовал его членов и остался нереализованным. Такая же судьба ждала в будущем большинство его разработок. В 1893 г. Циолковский выпустил небольшую брошюру «Аэростат металлический управляемый». Вскоре у него появилась мысль о создании цельнометаллического аэроплана.
Интерес к летательным аппаратам тяжелее воздуха возник у Циолковского в начале 90-х гг. В 1891 г. он опубликовал работу «К вопросу о летании посредством крыльев». А в 1894 г. появилась статья Циолковского «Аэроплан, или Птицеподобная (авиационная) летательная машина». Здесь он сделал попытку путем расчетов определить основные летные характеристики аэроплана для установившегося горизонтального полета. Для своего времени это была очень содержательная работа, но более популярного, чем научного характера.
Не офаничиваясь теоретическими рассуждениями, Циолковский соорудил у себя дома в Калуге самодельную воздуходувную (аэродинамическую) трубу (первую в России!) и провел в ней много экспериментов по определению сопротивления тел различной формы. В 1900 г., получив небольшое денежное пособие от Академии наук, он создал аэродинамическую трубу большей мощности с аэродинамическими весами. К сожалению,'результаты экспериментов Циолковского не были своевременно опубликованы и потому не оказали никакого влияния на развитие авиации. Многие закономерности, им впервые установленные, были обнаружены потом другими учеными (прежде всего, Эйфелем и Прандтлем).
Увлечение Циолковского авиацией сохранялось и впоследствии. В старости он заинтересовался реактивными самолетами и в статье «Реактивный аэроплан» (1930) подверг подробному рассмотрению вопрос о преимуществах и недостатках реактивного самолета по сравнению с винтовым аэропланом.
Прогноз его в этом случае (как и во многих других) оказался совершенно точен. «За эрой аэропланов винтовых, — писал Циолковский, — должна последовать эра аэропланов реактивных, или аэропланов стратосферы». Еще в двух статьях «Ракетоплан» и «Стратоплан полуреактивный» Циолковский дал первые наброски теории движения самолетов с реактивным двигателем и развил идею турбокомпрессорного винтового реактивного самолета.
Однако главным образом имя Циолковского связывается теперь с развитием теории реактивного движения (ракетодинамики), основы которой он заложил. Первая его статья на эту тему «Исследование мировых пространств реактивными приборами» появилась в 1903 г. в журнале «Научное обозрение». (Вторая часть вышла в 1912 г.) В этом труде Циолковский впервые в истории предложил использовать ракету для исследований космических пространств и межпланетных полетов. Он первым задумался над вопросами: каковы основные законы, управляющие движением ракеты, заметно меняющей в процессе полета свою массу? Как рассчитать скорость полета реактивного аппарата? Как выбраться на реактивном приборе за пределы атмосферы? Как выбраться за пределы притяжения Земли? В этой же статье Циолковский впервые дал описание жидкостной ракеты, в которой горючим является жидкий водород, а окислителем — жидкий кислород. «Представим себе, — писал он, — такой снаряд: металлическая продолговатая камера… Камера имеет большой запас веществ, которые при своем смешении тотчас же образуют взрывчатую массу. Вещества эти, правильно и равномерно взрываясь в определенном для того месте, текут в виде горючих газов по расширяющимся к концу трубам вроде рупора или духового музыкального инструмента… и вырываются наружу… с громадной относительной скоростью».
Циолковский попытался сделать математический расчет движения такой ракеты в свободном пространстве. Понятно, что в ходе полета масса ракеты из-за расхода топлива будет постепенно уменьшаться. Циолковский учел это и вывел формулу, позволяющую определить скорость ракеты при постепенном изменении ее массы. Эта формула называется теперь формулой Циолковского. Благодаря ей впервые стало возможным путем вычислений заранее определять летные характеристики ракет. Позже Циолковский попробовал разрешить более сложную задачу ~ рассчитать движение ракеты при ее вертикальном старте с поверхности Земли, то есть тогда, когда на нее воздействуют гравитация и сила лобового сопротивления воздуха. Выведенные им формулы не учитывают многих обстоятельств, с которыми столкнулась позднее ракетодинамика (например, Циолковский не имел еще представления о силах сопротивления при сверхзвуковых скоростях, движение ракеты он рассматривал как прямолинейное, а влияние систем управления на летные характеристики вообще не учитывалось). Поэтому в наше время расчеты Циолковского можно рассматривать лишь как первое (грубое) приближение, но суть происходящего отражена в них верно.
Управлять полетом ракеты Циолковский предполагал или при помощи графитовых рулей, помещаемых в струе газа вблизи раструба (сопла) реактивного двигателя, или поворачивая сам раструб. Чтобы уменьшить отрицательное воздействие перегрузок на космонавтов при старте ракеты, Циолковский предлагал погружать их в жидкость равной плотности. Позже Циолковский пришел к очень плодотворной идее многоступенчатых ракет (ракетных поездов и эскадрилий ракет в его терминологии). Он же заложил основы расчета полета этих ракет. (В 1926 г. Циолковский разработал теорию полета двухступенчатой ракеты с последовательным отделением ступеней, а в 1929 г. — общую теорию полета многоступенчатой ракеты.) Но при всем увлечении Циолковского ракетодинамикой, ракета всегда оставалась для него только средством для преодоления земного притяжения и выхода в космос. Он много размышлял над теми проблемами, которые встретит человек, оказавшись в межпланетном пространстве и на других планетах, поэтому его с полным основанием можно считать также основоположником космонавтики. Многие предвидения Циолковского в этой области оказались чрезвычайно точными. Он, к примеру, красочно и очень верно описал ощущения, которые будет испытывать человек при старте ракеты и при выходе ее в космическое пространство, а также то, что он там увидит. Фантазия его далеко опережала свое время, Циолковский был твердо убежден, что выход человечества в космос совершенно неизбежен и что именно освоение космоса поможет решить многие современные проблемы землян. В своих книгах он описывал целые кольца космических поселений на громадных орбитальных станциях будущего, расположенных вокруг Солнца. Большую роль на них должны были играть космические оранжереи, так как в космосе можно собирать более значительные урожаи, чем на Земле. Он считал, что обилие дешевой солнечной энергии позволит человеку переместить в космос многие промышленные предприятия. «Завоевание солнечной системы, — писал Циолковский, — даст не только энергию и жизнь, которые в 2 миллиарда раз будут обильнее земной энергии и жизни, но и простор еще более обильный…»
Идеи Циолковского намного обогнали свое время. Современники не понимали его работ, правительство не спешило оказать ему материальную поддержку. В старости ученый с горечью писал: «Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни просвета, ни поддержки». И в самом деле, исследования его протекали в очень тяжелых условиях: мизерное жалование, большая семья, тесная и неудобная квартира, постоянная нужда, насмешки обывателей — все это сопутствовало Циолковскому на протяжении всей его жизни. Многие свои книги Циолковскому пришлось публиковать за свой счет и бесплатно рассылать их по библиотекам. Время-после 1917 г. оказалось для него еще более трудным: голод, холод огромные материальные трудности Циолковский испытал наравне с миллионами других русских людей. Но он чутко улавливал перемены, происходившие в жизни после Октябрьской революции, и эти перемены настраивали его на оптимистический лад. «Революцию я встретил радостно, с надеждой, — писал Циолковский. — Училища были преобразованы, и я попал в трудовую советскую школу преподавателем физики. Меня очень утешало отсутствие отметок, экзаменов, братское отношение с учениками и уничтожение классовой розни и враждебности».
Интерес к работам Циолковского в 20-е гг. заметно возрос. Его избирают членом различных научных обществ. В 1921 г. постановлением Совнаркома Циолковскому была назначена персональная пенсия в 500 000 рублей. После этого он смог оставить преподавание в школе и всецело сосредоточиться на научной деятельности. Начали переиздаваться его старые работы и печататься новые (с 1925-го по 1932 г. было опубликовано 60 работ Циолковского). Имя его в это время делается широко известным не только в нашей стране, но и за рубежом. Но особенно приятно было Циолковскому, что дело его нашло последователей — в Москве и Ленинграде создаются Группы по изучению реактивного движения (ГИРДы), поддерживавшие тесную связь с Циолковским Умер Циолковский в сентябре 1935 г.