Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935)

Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) – признанный научный деятель, ученый-теоретик, мыслитель и писатель, изобретатель и педагог. История его жизни и научных достижений просто уникальна.



Константин Эдуардович родился 17 сентября 1857 года в селе Ижевское Рязанской области. В десятилетнем возрасте он тяжело переболел скарлатиной. Мальчик остался жив, но получил осложнение на слух. Со второго класса Костя вынужден был оставить школу и заняться самообразованием. «Книг было мало, и я погружался в собственные мысли. Я не останавливаясь думал», - напишет он позже.


В дальнейшем он преподавал в уездном училище г. Боровска и в Калуге, где прожил всю оставшуюся жизнь. Но сила разума уносила его в необъятную безграничность космического пространства, которое Циолковский всю жизнь пытался постичь.

Его исследования впервые показали возможность достижения космических скоростей, доказав осуществимость межпланетных полётов. Он первым изучил вопрос о ракете и высказал идею создания околоземных станций как искусственных поселений, использующих энергию Солнца; рассмотрел медико-биологические проблемы, возникающие при длительных космических полетах.

Циолковский – автор более 400 работ по самым различным областям знаний. Труды К. Э. Циолковского необычайно разнообразны и включают в себя работы по вопросам аэродинамики, реактивным летательным аппаратам, цельнометаллическим дирижаблям, по увеличению энергии тепловых двигателей и различным вопросам прикладной механики; сочинения по астрономии, геофизике, биологии, строению вещества и другим проблемам. Среди его работ не только труды по космонавтике и науке, но также ряд художественных произведений.

В 1883 году была написана одна из самых ранних работ Циолковского по воздухоплаванию и аэродинамике. В рукописи «Свободное пространство» были рассмотрены явления, происходящие в среде, где силы тяготения и сопротивления почти не действуют. Впервые рукопись была опубликована в 1954 году.


Рисунок Циалковского к рукописи «Свободное пространство»

В 1887 году Циолковский написал небольшую повесть «На Луне» — своё первое научно-фантастическое произведение. Повесть во многом продолжает традиции «Свободного пространства», но облечена в более художественную форму, имеет законченный сюжет.

Два безымянных героя — автор и его друг физик — неожиданно попадают на Луну. Главной задачей произведения является описание впечатлений наблюдателя, находящегося на её поверхности. Казалось, тот самый «маленький шажок для человека и огромный скачок для человечества» простой учитель совершил более чем за 80 лет до его воплощения – высадки «Аполлона».



Рассказ Циолковского отличается убедительностью, наличием многочисленных подробностей, богатым литературным языком:

«Мрачная картина! Даже горы обнажены, бесстыдно раздеты, так как мы не видим на них легкой вуали — прозрачной синеватой дымки, которую накидывает на земные горы и отдалённые предметы воздух… Строгие, поразительно отчётливые ландшафты! А тени! О, какие тёмные! И какие резкие переходы от мрака к свету! Нет тех мягких переливов, к которым мы так привыкли и которые может дать только атмосфера. Даже Сахара — и та показалась бы раем в сравнении с тем, что мы видели тут».

Кроме лунного пейзажа Циолковский описывает вид неба и светил (включая Землю), наблюдаемых с поверхности Луны. Им подробно проанализированы следствия малой силы тяжести, отсутствия атмосферы, других особенностей Луны (скорости вращения вокруг Земли и Солнца, постоянной ориентации относительно Земли).


Иллюстрация А. Гофмана к рассказу "На луне"

Циолковский словно наяву «наблюдает» солнечное затмение, когда диск Солнца полностью скрывается Землёй. Также в повести рассказывается о предполагаемом поведении газов и жидкостей, измерительных приборов. Описаны особенности физических явлений: нагрева и охлаждения поверхностей, испарения и кипения жидкостей, горения и взрывов.

Циолковский делает ряд намеренных допущений для того, чтобы продемонстрировать лунные реалии. Так, герои, оказавшись на Луне, обходятся без воздуха, они не испытывают неудобств, находясь на поверхности Луны.

Повесть «На Луне» впервые была опубликована в приложении к журналу «Вокруг света» в 1893 году, затем неоднократно переиздавалась в советское время. В честь Циолковского, так подробно описавшего лунный пейзаж, был назван кратер на обратной стороне Луны.


Кратер им. Циолковского

В 1891 году в статье «К вопросу о летании посредством крыльев» Циолковский обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Продолжая работу над данной темой, он пришёл к идее постройки аэроплана с металлическим каркасом.

Затем в сочинении «Теория и опыт аэростата» (1892 г.) Циолковский впервые дал научно-техническое обоснование создания управляемого дирижабля с металлической оболочкой.

Слова «дирижабль» в то время и вовсе не существовало, а аэростаты имели небольшие объемы, купол их изготавливали из прорезиненной ткани, которая быстро изнашивалась и выпускала взрывоопасный водород.



Циолковский первым предложил совершенно новую и оригинальную идею аэростата с тонкой металлической оболочкой с гофрированными боковинами, которая позволила бы сохранять постоянную подъёмную силу при различной высоте полёта и температуре атмосферного воздуха.

Кроме того, такая оболочка была крайне прочной. Вместо водорода ученый предложил использовать нагретый воздух.


К. Э. Циолковский и модели дирижаблей

В статье 1894 года «Аэростат или птицеподобная (авиационная) летательная машина» Циолковский впервые дал описание, расчёты и чертежи цельнометаллического моноплана с толстым изогнутым крылом. Он первым обосновал положение о необходимости улучшения обтекаемости фюзеляжа аэроплана в целях получения больших скоростей. По своему внешнему виду и аэродинамической компоновке аэроплан Циолковского предвосхищал конструкции самолётов, появившихся через 15—18 лет.

Интересны два научно-фантастических произведения К. Э. Циолковского: «Грезы о Земле и небе» (1895) и «На Весте». В первом из них ученый в форме увлекательного рассказа излагает свои мысли о различных физических явлениях на Земле и во Вселенной, описывает вымышленное межпланетное путешествие и перспективы заселения Космоса людьми и в нём же Циолковский впервые выдвинул идею создания искусственных спутников Земли.

Набросок «На Весте» описывает предполагаемые условия жизни на самом большом астероиде солнечной системы, наблюдения и ощущения астронавта, якобы посетившего Весту. Повествование выдержано в юмористических тонах, насыщено различного рода подробностями и расчетными данными, показывающими, как всесторонне и проникновенно разрабатывал ученый проблему космических путешествий.



Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883 году, однако строгая теория реактивного движения изложена им в 1896 году. В 1903 г. в журнале «Научное обозрение» была напечатана статья К. Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой он, опираясь на простейшие законы теоретической механики (закон сохранения количества движения и закон независимости действия сил), разработал основы теории реактивного движения и провёл теоретическое исследование прямолинейных движений ракеты, обосновав возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений.





В 1911 году была опубликована вторая часть труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета.

Один из пионеров советской космонавтики, профессор М. К. Тихонравов, обсуждая вклад К. Э. Циолковского в теоретическую космонавтику, писал, что его труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами» можно назвать почти всеобъемлющим. Циолковский выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении. Им предложены: газовые рули (из графита) для управления полётом ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки космического аппарата (во время входа в атмосферу Земли), стенок камеры сгорания и сопла; насосная система подачи компонентов топлива и др.

В 1927 году в небольшой брошюре «Сопротивление воздуха и скорый поезд» Циолковский опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке:

«Трение поезда почти уничтожается избытком воздуха, находящегося между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорожным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путем. Она велика, между тем как подъемная сила поезда может быть громадна. Так, если сверхдавление в одну десятую атмосферы, то на каждый квадратный метр основания вагона придется подъемная сила в одну тонну. Это в 5 раз больше, чем необходимо для легких вагонов. Не нужно, конечно, колес и смазки. Тяга поддерживается задним движением вырывающегося из отверстия вагона воздуха. Работа накачивания тут также довольно умеренна (если вагон имеет хорошую, легко обтекаемую форму птицы или рыбы), является возможность получать огромные скорости», - писал Циолковский.

Эта теория легла в основу создания транспорта на воздушной подушке, реализованной спустя многие годы.



В 1929 году Циолковский издает новую книгу - «Космические ракетные поезда». «Ракетные поезда» Циолковского – это комплексы ракет, которые по мере отработки топлива сбрасываются на землю. Ученый предположил, что благодаря такому принципу к моменту отсоединения последней ракеты скорость поезда будет позволять ему унестись в космос.

В 1935 году в своей работе «Наибольшая скорость ракеты» Константин Эдуардович доказал, что при уровне технологии того времени достичь первой космической скорости (на Земле) можно только с помощью многоступенчатой ракеты. Это утверждение остается верным до сих пор, но проверить на практике теорию Циолковского смогли только в 1944 году, когда были запущены немецкие ракеты «Фау-2», совершившие суборбитальный космический полёт.



Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, являлся первым теоретиком и пропагандистом освоения человеком космического пространства. Целью общественного развития К. Э. Циолковский считал бесконечное развитие человека и человеческого общества, спасение человечества после истощения земных ресурсов и остывания нашего Солнца, освоение космоса. Все аспекты человеческой жизни рассматриваются им с точки зрения соответствия этой цели.

В статье «Планеты заселены живыми существами» К. Э. Циолковский рассуждает:

«В известной вселенной можно насчитать миллион миллиардов солнц. Стало быть, мы имеем столько же планет, сходных с Землей. Невероятно отрицать на них жизнь. Если она зародилась на Земле, то почему же не появится при тех же условиях на сходных с Землей планетах? Их может быть меньше числа солнц, но все же они должны быть. Можно отрицать жизнь на 50, 70, 90 процентах всех этих планет, но на всех — это совершенно невозможно. На чём основано отрицание разумных планетных существ вселенной? Нам говорят: если бы они были, то посетили бы Землю. Мой ответ: может быть, и посетят, но не настало ещё для того время. Должно прийти время, когда средняя степень развития человечества окажется достаточной для посещения нас небесными жителями...».

Книгу «Приключения атома» можно отнести и к философской, и к художественной литературе. Это история бесконечной жизни одного атома, его переселения из тела в тело, его жизнь в этих телах, впечатления его от пребывания в растениях, животных и людях. В этой повести изложена позиция К. Э. Циолковского на устройство Вселенной (монизм Вселенной), с позиции которого рассмотрено устройство человеческого общества.

Как панпсихист Циолковский утверждает, что всякая материя обладает чувствительностью (способностью психически «ощущать приятное и неприятное»), различна лишь степень. Чувствительность уменьшается от человека к животным и далее, но не исчезает совсем, так как не существует чёткой границы между живой и неживой материей.



Результаты некоторых своих работ К. Э. Циолковский облек в форму приключенческого научно-фантастического повествования. Так время действия повести «Вне Земли» - 2017-й и последующие годы. По сюжету группа ученых разных национальностей, построив космические корабли, отправляется в путешествие - сначала вокруг Земли, затем на Луну и, наконец, совершает полет в пределах Солнечной системы. Автор подробно рассказывает об условиях полета и жизни в ракете, о «колониях» на искусственных спутниках Земли, о посещении Луны и астероида.

«Факторы космического полета, с которыми я столкнулся, не отличались от описанных им в повести «Вне Земли», - вспоминал Юрий Гагарин.



Со дня рождения Константина Эдуардовича Циолковского прошло уже 160 лет, и за эти годы человечество совершило небывалый скачок в развитии космонавтики и положило начало новой эре человечества – космической. Космонавтика прошла путь от простейшего спутника до Международной космической станции, от первых снимков обратной стороны Луны до комплексных исследований системы Плутона на краю Солнечной системы.

Циолковский обосновал всю ракетную технику (в том числе реактивную авиацию) и предвосхитил многие современные достижения в освоении космического пространства. Запуск ракет-носителей в космическое пространство – ключевой элемент космической деятельности. Именно в запуске ракеты сосредоточены все научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы, проведение испытаний и производство космической техники. И все это стало возможным благодаря К. Э. Циолковскому, который придумал ракету, открывшую людям путь к звёздам.