Константин Рыжов - 100 великих россиян
Значит, было в этой тяге к внеземным просторам чтото очень созвучное русскому характеру и русской душе, раз дано было России сделаться первой космической державой и успехом этим еще раз утвердить свой статус великой страны.
КОНСТАНТИН ЦИОЛКОВСКИЙ
Константин Эдуардович Циолковский родился в сентябре 1857 г. в селе Ижевском Рязанской губернии, где ею отец служил лесничим Первые годы его детства были очень счастливыми Циолковский рос живым, смышленым и впечатлительным ребенком Вспоминая об этой поре, он писал «Я страстно любил читать и читал все, что можно было достать… Любил мечтать и даже платил младшему брату за то, что он слушал мои бредни…» На десятом году жизни — в начале зимы — Циолковский, катаясь на санках, простудился и заболел скарлатиной Болезнь была тяжелой, протекала с осложнениями, в результате которых мальчик почти совершенно потерял слух и не смог продолжать учебу в школе С 14 лет Циолковский начал заниматься самостоятельно, пользуясь небольшой библиотекой отца, в которой были книги по естественным наукам и по математике. Видя интерес сына к точным наукам и технике, Эдуард Игнатьевич решил дать ему техническое образование — снарядил его в Москву для поступления в Высшее техническое училище Так в 1873 г. молодой Циолковский оказался в столице. В училище он, впрочем, не поступил, но решил не возвращаться домой и посвятить все силы самообразованию Родители могли посылать сыну не более 10–15 рублей в месяц За вычетом квартплаты и того, что он тратил на покупку книг, реторт, физических приборов и реактивов, у Циолковского оставалось на еду не более рубля «Я помню, — писал он позже, — что, кроме воды и черного хлеба, у меня тогда ничего не было Каждые три дня я ходил в булочную и покупал там на 9 копеек хлеба. Таким образом я проживал в месяц 90 копеек. Все же я был счастлив своими идеями, и черный хлеб меня нисколько не огорчал» Все время он отдавал учению сам делал опыты по физике, химии, много читал.
Он тщательно изучил курсы начальной и высшей математики, аналитической геометрии, высшей алгебры. «В 17 лет, — вспоминал Циолковский. — по книгам я уже прошел курс дифференциального и интегрального исчисления и решал задачи по аналитической механике, не имея о ней никакого понятия»
В 1876 г. родители, прослышав о полуголодном существовании сына в Москве, вытребовали его домой. Вернувшись под отчий кров, Циолковский начал подрабатывать тем, что давал частные уроки по математике и физике плохо успевающим гимназистам В 1879 г он сдал экстерном экзамены на звание учителя народного училища, а в 1880 г. был назначен на должность учителя арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Калужской губернии. (Позже он перебрался в Калугу, где прожил до самой смерти.) В Боровске Циолковский снял две комнаты в доме мещанина Соколова и вскоре женился на его дочери Варваре Соколовой.
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.
