Циолковский Константин Эдуардович
Циолковский Константин Эдуардович [5(17).9.1857, с. Ижевское, ныне Рязанской области, — 19.9.1935, Калуга], русский советский учёный и изобретатель в области аэродинамики, ракетодинамики, теории самолёта и дирижабля; основоположник современной космонавтики.
Родился в семье лесничего. После перенесённой в детстве скарлатины почти полностью потерял слух: глухота не позволила продолжать учёбу в школе, и с 14 лет он занимался самостоятельно. С 16 до 19 лет жил в Москве, изучал физико-математические науки по циклу средней и высшей школы. В 1879 экстерном сдал экзамены на звание учителя и в 1880 назначен учителем арифметики и геометрии в Воровское уездное училище Калужской губернии.
К этому времени относятся первые научные исследования Циолковского. Не зная об уже сделанных открытиях, он в 1880—81 написал работу "Теория газов", в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа "Механика животного организма" (те же годы) получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Циолковский был принят в Русское физико-химическое общество.
Основные работы Циолковского после 1884 были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий. С 1896 Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов и предложил ряд схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий.
После Октябрьской революции 1917 он много и плодотворно работал над созданием теории полёта реактивных самолётов, изобрёл свою схему газотурбинного двигателя; в 1927 опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке.
Первым печатным трудом о дирижаблях был "Аэростат металлический управляемый" (1892), в котором дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковский не был поддержан: автору было отказано в субсидии на постройку модели. Обращение Генеральный штаб русской армии также не имело успеха.
В 1892 Циолковский переехал в Калугу, где преподавал физику и математику в гимназии и епархиальном училище. В этот период он обратился к новой и мало изученной области - созданию летательных аппаратов тяжелее воздуха.
Циолковскому принадлежит идея постройки аэроплана с металлическим каркасом. В статье "Аэроплан, или Птицеподобная (авиационная) летательная машина" (1894) даны описание и чертежи моноплана, который по своему внешнему виду и аэродинамической компоновке предвосхищал конструкции самолётов, появившихся через 15-18 лет. В аэроплане Циолковского крылья имеют толстый профиль с округлённой передней кромкой, а фюзеляж — обтекаемую форму.
Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью, разработал методику эксперимента в ней и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и др. тел.
Но работа над аэропланом, так же как над дирижаблем, не получила признания у официальных представителей русской науки. На дальнейшие изыскания Циолковский не имел ни средств, ни даже моральной поддержки.
Много лет спустя, уже в советское время, в 1932 он разработал теорию полёта реактивных самолётов в стратосфере и схемы устройства самолётов для полёта с гиперзвуковыми скоростями.
Важнейшие научные результаты получены Циолковским в теории движения ракет (ракетодинамике). Мысли об их использовании в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883, однако создание им математически строгой теории реактивного движения относится к 1896. Только в 1903 ему удалось опубликовать часть статьи "Исследование мировых пространств реактивными приборами", в которой он обосновал реальную возможность их применения для межпланетных сообщений. В этой статье и последовавших продолжениях её (1911, 1914) он заложил основы теории ракет и жидкостного ракетного двигателя (ЖРД).
Рассмотрение практической задачи прямолинейного движения ракеты привело Циолковского к решению новых проблем механики тел переменной массы. Им впервые была решена задача посадки космического аппарата на поверхность планет, лишённых атмосферы. В 1926—29 Циолковский разработал теорию многоступенчатых ракет. Он первым решил задачу о движении ракеты в неоднородном поле тяготения и рассмотрел (приближённо) влияние атмосферы на полёт ракеты, а также вычислил необходимые запасы топлива для преодоления сил сопротивления воздушной оболочки Земли.
Циолковский - основоположник теории межпланетных сообщений. Его исследования впервые показали возможность достижения космических скоростей, доказав осуществимость межпланетных полётов. Он первым изучил вопрос о ракете — искусственном спутнике Земли (ИСЗ) — и высказал идею создания околоземных станций как искусственных поселений, использующих энергию Солнца и промежуточных баз для межпланетных сообщений; рассмотрел медико-биологические проблемы, возникающие при длительных космических полётах. Циолковский написал ряд работ, в которых уделил внимание использованию ИСЗ в народном хозяйстве и др.
Циолковский выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении. Им предложены газовые рули (из графита) для управления полётом ракеты и изменения траектории её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки космического корабля (во время входа в атмосферу Земли), стенок камеры сгорания и сопла ЖРД; насосная система подачи компонентов топлива (для уменьшения массы двигательной установки); оптимальные траектории спуска космического аппарата при возвращении из космоса и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горячих для ЖРД; рекомендовал следующие топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами и др.
Циолковский - первый идеолог и теоретик освоения человеком космического пространства, конечная цель которого представлялась ему в виде полной перестройки биохимической природы порожденных Землёй мыслящих существ. В связи с этим он выдвигал проекты новой организации человечества, в которых своеобразно переплетаются идеи социальных утопий различных исторических эпох.
Циолковский - автор ряда научно-фантастических произведений, а также исследований в др. областях знаний: лингвистике, биологии и др.
При Советской власти условия жизни и работы Циолковского радикально изменились. Ему была назначена персональная пенсия и обеспечена возможность плодотворной деятельности. Его труды в огромной степени способствовали развитию ракетной и космической техники в СССР и др. странах. За "Особые заслуги в области изобретений, имеющих огромное значение для экономической мощи и обороны Союза ССР" Циолковский в 1932 награжден орденом Трудового Красного Знамени.
В связи со 100-летием со дня рождения Циолковского в 1954 АН СССР учредила золотую медаль им. К. Э. Циолковского "За выдающиеся работы в области межпланетных сообщений". В Калуге и Москве сооружены памятники учёному; создан мемориальный дом-музей в Калуге; его имя носят Государственный музей истории космонавтики и педагогический институт в Калуге, Московский авиационный технологический институт. Именем Циолковского назван кратер на Луне.
Большая Советская Энциклопедия
1969-1978 гг.
Циолковский
Газета "Долгопрудненская страница" от 19 сентября 1997 г.
Он был гениальным ученым, мыслителем, теоретиком, конструктором-экспериментатором, фантастом-реалистом, 140-летие которого отмечалось 17 сентября 1997 г.
Циолковский обладал изумительным даром предвидения, как к науке и технике, так и в природе, в жизни людей. Его знания и учения носили философский характер мыслителя, он был просветителем и беллетристом. Достаточно сказать, что только за 7 лет 1925-1932 гг.. им было опубликовано 60 работ, посвященных физике, астрономии, аэростатике, ракетодинамике, философии.
Работы его в области мышления, теории расчетов, изготовления экспериментальных моделей отразились на развитии воздухоплавания и ракетной техники.
Способы преодоления силы тяжести земли, используя закон Архимеда, устройство цельнометаллического дирижабля, ракет и ракетных поездов, указывают на гигантский научно-практический объем его деятельности.
Труды Циолковского значительно способствовали началу дирижаблестроения в нашей стране, особенно развитию ракетной и космической техники.
Не слишком ли велик диапазон знаний, творчества, работоспособности для одного человека? Может быть, он получил индивидуальное образование с наставниками, как дети царских особ? Сколько же университетов он закончил, был академиком, профессором!
Нет! На все возникающие вопросы ответ - нет! Он был рядовым учителем средней школы.
Проследим его жизнь. У него было всего 2 класса младшего образования и не в гимназии, а в церковно-приходской школе. В детские годы, после тяжелой болезни он потерял слух. Учиться в школе было бесполезно. Его исключили.
Для общения с миром он пользовался рупором, который сам же и изготовил. Он становится самоучкой, занимается самообразованием. Болезнь и бедность обострили в нем заложенные способности и таланты. Он учился и работал один. Всегда один, ученый, одиночка, провинциал из Боровска, Рязани, Калуги, где проходила его жизнь.
Открывался феномен предвидения и трудолюбия. Между прочим, мы знаем немало примеров, когда физическая ограниченность концентрировала энергию человека, открывала его уникальные возможности.
В 30-х гг. ослепший и парализованный Николай Островский, лежа в постели, слепым методом писал повести. Наконец, потерявший слух, великий композитор Бетховен продолжал создавать музыку, не слыша ее. Циолковский также был феноменом.
Константин Эдуардович родился 17 сентября 1857 г. в селе Ижевское, Рязанской губернии. Фамилию унаследовал от польских предков, отец его по профессии был лесничим, по происхождению из дворян. Доходов с трудом хватало на скромное содержание семьи. Мать Циолковского была русской женщиной, воспитывался мальчик в русских традициях. Жизнь заставляла семью Циолковских в поисках средств к существованию переезжать в различные города.
Три года мальчик, с 14-16 лет, занимался дома, абсолютно самостоятельно. Пройден был курс за 8 классов. В 1873 г. он уезжает в Москву для продолжения самообразования. На скудные денежные переводы отца (10- 15 руб. в месяц) живет самостоятельно. Не имея «гимназии», в университет поступить не мог, да и платить было нечем. Он снимает угол и ежедневно занимается в публичной библиотеке. Это единственное место, где учеба - бесплатно. Курс самозанятий был необычайно широк: средняя и высшая математика, физика, теоретическая механика, химия, биология, астрономия.
К глухоте добавляется истощение организма и ухудшение зрения. Его интерес всесторонен и огромен ко всему. В 1876 г., в возрасте 19 лет, он возвращается домой в Вятку.
Только к 22 годам ему удается экстерном сдать экзамен на учителя. Его направляют в г. Боровск, в церковноприходскую школу учителем младших классов по арифметике и географии. У него создается своя семья.
Постепенно Циолковский оборудует дома свою мастерскую, где он изготовляет модели своими руками, макеты опытных образцов воздухоплавательной и ракетной техники, он идет по пути научного мышления. Первая его творческая работа была в области аэронавтики. «В 1875 г., - писал Циолковский, - я твердо решил отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический дирижабль».
Обратим внимание - он был первым, кто предложил цельнометаллический дирижабль. До этого все опытные дирижабли строились без каркаса, корпусом являлась прорезиненная оболочка, наполняемая водородом. Циолковский решил избавиться от мягкой оболочки. В его чертежах дирижабль был тоже бескаркасный, но корпус изготавливался из тончайшей листовой стали, имея гофрированную поверхность. Кроме этого по замыслу изобретателя предусматривался подогрев несущего газа, через змеевики от выхлопных газов двигателя. Это, в свою очередь, позволяло регулировать подъемную силу дирижабля, и не требовался балласт.
Первая книга, которую выпустил Циолковский в 1892 г., имела название «Аэростат металлический управляемый», представленные им материалы в Русско-техническое общество и Генеральный штаб были отвергнуты. Брошюра «Теория аэростата» осталась также без внимания.
Циолковский был убежден, что цельнометаллические дирижабли будут надежны и смогут поднимать большие грузы до 1000 человек. Он писал в тот период, когда сосуществовавшие летательные аппараты имели грузоподъемность не более 1,5 т.
Константин Эдуардович в принципе был прав, он видел большие возможности для развития дирижаблей. Через 40-50 лет отдельные американские, немецкие и английские дирижабли имели объем и грузоподъемность до 120 т. Ему принадлежат оценочные слова: «Постройте дирижабль даже из чистого золота, и он вам даст прибыль». Он в домашних условиях изготовил гофрированные листы, собирал макеты и модели металлического дирижабля.
Нужно сказать, что здесь, как и в других вопросах, он был ясновидящим в развитии науки, техники, но обгонял возможности их реальной реализации на 50-100 и более лет. Промышленность и технологии тогда еще не созрели для осуществления его проектов. Нужно сказать, что и дирижабли, стремительно вошедшие в жизнь с начала нашего века, тоже опередили уровень состояния производства наземной и летной эксплуатации.
Работая над дирижаблем, он хорошо понял, что нужно обязательно изучить динамику сопротивления воздушной среды, то есть аэродинамику.
Для этих целей Циолковский первым в России построил миниатюрную аэродинамическую трубу. Это был 1897 г. Построив, он сам лично проводил продувки различных конфигураций летательных аппаратов, получая впервые коэффициенты лобового сопротивления. Это гигантский шаг и вклад ученого-экспериментатора для аэродинамики.
«Всю свою жизнь я не только писал и вычислял, но и работал руками», - писал он о себе. Полученные им результаты были настолько ценны, что это признала царская Академия наук, он первый и последний раз от «власть имущих» получил денежную поддержку.
Циолковский впервые был избран членом физико-химического общества, но он отказался от членства, так как нужно было ежегодно платить взносы, а средств не было.
В этот период Константин Эдуардович исступленно работает, проектирует цельнометаллический самолет удобообтекаемой формы.
Прошло 25-30 лет, и современность подошла к его проекту. Самолеты, монопланы, уже не деревянные, а металлические, приобрели предсказанные им очертания. Российская авиация обязана Циолковскому его трудам на этапе зарождения. Последние десятилетия он работает с колоссальной нагрузкой, в своем мышлении он приходит к обоснованию средств для проникновения в космос.
«Человечество не останется вечно на земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы и затем завоюет себе все околосолнечное пространство», - так пишет он в одной из своих статей «Исследование мировых пространств реактивными приборами» - 1903 год.
Его статьи - познавательные, научные, философские, идут одна за другой, но он не чувствует своего читателя. Издатели зачастую расплачиваются с ним его же книгами. Доход только один - учительский, а средства нужны для ведения работ и для семьи.
Несчастье, большое несчастье обрушивается на него. В Москве студент университета, способный слушатель, его сын Игнатий в 1902 г. совершает самоубийство. Причина: беспросветная нужда и горечь, несправедливость со стороны богатых людей.
Тяжело перенес этот удар судьбы Константин Эдуардович, а ему самому тогда было 45 лет.
Жизнь его как ученого и изобретателя в дореволюционное время была тяжелейшей. Напрасно Циолковский обращался с призывами о помощи; казенная малоподвижная дореволюционная наука не умела смотреть так далеко в будущее. Его считали беспочвенным фантазером, над ним смеялись, и требовалась огромная сила воли и вера в свое дело, чтобы продолжать работы.
«Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни поддержки, ни просвета», -так пишет он в горькой статье «Горе и гений», опубликованной им в 1916 г. К этому времени им опубликовано в журналах около 30 научных и публицистических статей. Ему 59 лет, много сил израсходовано, а признания нет, хотя он уже был выдающимся мыслителем, ученым-экспериментатором.
Высокую оценку деятельности Циолковского дал видный ученый академик А. Е. Ферсман: «С одной стороны, скромный домик в захолустном городишке на грязной улице, какие-то самодельные приборы, полуглухой старик с горящими глазами, в простой одежде, среди нескольких популярных книг и сделанной собственными руками моделью, с другой стороны, нарядные залы VII научно-военного отдела Императорского общества в Петербурге. Залитые светом апартаменты, белые перчатки лакеев во время торжественных заседаний, усеянные звездами мундиры военных и морских чинов. Между этими двумя мирами не было ничего общего».
А семья Циолковского в это время содержала в домике козу, молоко которой позволяло вести полуголодное существование. Достаточно добавить, что царский двор отбросил идею цельнометаллического дирижабля Циолковского и отпустил средства на постройку дирижабля, предложенного австрийским изобретателем Шварцем глубоко ошибочной конструкции, выбросив деньги на ветер. Своему, русскому таланту не доверили!
Положение Циолковского существенно изменилось в послереволюционный период, несмотря на трудности, вызванные первой мировой и гражданской войнами. Новая власть создала ему сразу же необходимые условия для работы.
5 июля 1919 г. он был избран почетным членом Русского общества любителей Мироздания. Это было крупное научное общество.
В 1921 г. ему был установлен академпаек и назначена пожизненная персональная пенсия.
В 1924 г. он был избран почетным профессором Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского.
За период 1917-1935 гг. было издано в 4 раза больше его статей, брошюр и книг, чем за весь предреволюционный период его деятельности.
За период 1925-1932 гг. было опубликовано около 60 его работ.
Вновь Циолковский обращается к своему проекту дирижабля, проявив большой интерес к аэронавтике, стратонавтике. У него уже большой круг учеников, помощников, последователей. Стоп, читатель! А прав ли вообще был Циолковский, когда начал заниматься дирижаблем? Для этого лучше показать общую картину развития дирижаблестроения в мире. Это позволит показать обоснованность его научных работ и изобретений. По неполным данным, в мире на сегодняшний день всего было построено около 800 дирижаблей.
Динамика их роста: до первой мировой войны все страны суммарно имели 55 дирижаблей. В период войны для боевого использования было построено еще 46 кораблей. Только германская фирма «Цеппелин» с 1900-1939 гг. построила 129 дирижаблей.
Во второй мировой войне США дали заказ на строительство 200 дирижаблей, из которых 169 боевых кораблей совершили 75900 вылетов, с пребыванием в воздухе 55000 часов. Дирижабли использовались для охраны караванов судов, направляемых в Европу, от нападения немецких подводных лодок.
За годы войны было проведено в конвоях 89 тысяч морских судов, при этом не было ни одного случая нападения подводных лодок противника.
Стоимость одного часа конвоя на дирижаблях была в 10 раз дешевле, чем при использовании самолетов (американцы умеют считать деньги).
В 30-х гг. дирижаблестроение быстро развивается в Германии, Англии, США и Италии.
Немецкий дирижабль LZ-127 «Граф Цеппелин» находился на службе с 1928 по 1937 г. Успешно совершил 590 полетов, покрыв расстояние 1700 тысяч км, перевез из Европы в Южную Америку 13000 пассажиров, почту и грузы, облетел земной шар, летал и через Северный полюс. Общий налет его составил 17177 часов.
Американские корабли «Акрон» и «Мейкон» могли совершить полеты продолжительностью 140-150 часов без посадки: в их внутренних ангарах могли находиться от 4 до 7 разведывательных самолетов, которые в полете выпускались и принимались обратно в корпус дирижабля.
В Англии для пассажирских перевозок по маршруту Англия-Индия-Австралия в 1925-29 гг. было построено два жестких дирижабля R-100 и R-101 с расчетом на размещение в каждом по 50 пассажиров и 7 тонн груза.
Значит, не зря трудился калужский мечтатель, самоучка, как его называла рафинированная знать ученых самодержавного времени.
А как шли дела отечественного воздухоплавания в эти 30-е годы?
Советское правительство в 1931 г. объявило своим постановлением комплексную государственную программу развития отечественного воздухоплавания.
Был создан научно-производственный комбинат «Дирижаблестрой», в который входили три конструкторских бюро, научный отдел, завод по строительству дирижаблей (ныне ДНПП), газовый завод (ныне завод ТОС), отдельная воздухоплавательная группа сферических аэростатов, на базе которой позднее была создана Центральная аэрологическая обсерватория.
Поселок, а затем город Долгопрудный стал центром отечественного воздухоплавания. Здесь находилась учебно-опытная эскадра по эксплуатации дирижаблей. Для подготовки кадров был создан Дирижаблестроительный комбинат (ДУК). Он включал в себя воздухоплавательную школу и институт.
Школа готовила пилотов и техников по наземному обслуживанию, а институт - инженеров - дирижаблестроителей широкого профиля.
В 1935 г. институту было присвоено имя К. Э. Циолковского, находился он в городе Тушино.
С 1940 г. местом базирования ДУКа стал наш город. Здесь были построены учебный корпус и студенческое общежитие ДУКа, которые позднее стали начальной базой строительства Московского физико-технического института (МФТИ).
За 5 лет в «Дирижаблестрое» было построено и модернизировано 13 дирижаблей, в том числе построен макетный цельнометаллический дирижабль, в конструкции которого была реализована одна из идей К. Э. Циолковского, - применена оболочка из тонкостенных гофрированных листов из нержавеющей стали.
В 1937 г. на дирижабле СССР-В6 был установлен мировой рекорд полета без посадки продолжительностью 5 1/2 суток.
В феврале 1938 г., направляясь в Арктику для снятия папанинцев с крошившейся льдины, этот дирижабль потерпел катастрофу, ударившись ночью в слепом полете в гору в районе побережья Белого моря.
(Окончание в следующем номере)
Вл. Устинович, А. Бернштейн
