ЦИОЛКОВСКИЙ, КОНСТАНТИН ЭДУАРДОВИЧ (1857–1935), русский ученый, пионер космонавтики и ракетной техники. Родился 17 (29) сентября 1857 в селе Ижевское под Рязанью. После перенесенной в детстве скарлатины почти полностью потерял слух, что лишило его возможности поступить в учебное заведение. Образование получил самостоятельно, в 1879 экстерном сдал экзамены на звание учителя. Преподавал физику и математику в Боровском уездном училище Калужской губернии, а затем в гимназии и епархиальном училище в Калуге, где проработал до выхода на пенсию в 1920. Циолковский проводил свои исследования в своего рода интеллектуальном вакууме, хотя его и поддерживали некоторые крупные ученые (одна из его работ получила благоприятный отзыв И.М.Сеченова). Первые работы посвящены разработке конструкций цельнометаллического управляемого дирижабля, обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке. В 1897 Циолковский построил первую в России аэродинамическую трубу и провел испытания простейших моделей.
В 1890-х годах Циолковский начал заниматься исследованиями, связанными с использованием реактивного движения для создания межпланетных летательных аппаратов. В 1903 увидела свет его статья Исследование мировых пространств реактивными приборами . В ней и последовавших работах (1911 и 1914) ученый вывел широко известное теперь уравнение движения ракеты как тела с переменной массой, обосновал возможность применения ракет для межпланетных сообщений, предсказал явление невесомости, изложил основы теории жидкостных ракетных двигателей, рассмотрел и рекомендовал к использованию различные топлива (в качестве наиболее эффективного – смесь жидких кислорода и водорода). Высказал идею создания околоземных орбитальных станций как промежуточных баз для межпланетных полетов.
Испытал влияние «философии общего дела» Н.Федорова . В своих сочинениях философского характера ученый развивал учение «панпсихизма» («монизма»), согласно которому космос представляет собой живое и одушевленное существо. Атомы образуют во Вселенной бесконечное разнообразие форм жизни, в том числе, человека (об этом шла речь в работах 1898–1914: Научные основания религии , Этика или Естественные основы нравственности , Нирвана и др). В позднем творчестве Циолковского центральное место занимает грандиозная планетарная и космическая утопия. В создании идеального общества Циолковский решающую роль отводил науке, ее новым, поистине фантастическим возможностям (социальному проектированию посвящены его работы: Горе и гений , 1916; Идеальный строй жизни , 1917; Общественный строй , 1917; Социология (фантазия), 1918; Приключения атома , 1918). С разочарованием ученого в цивилизации и возможностях научного познания связаны его религиозно-мистические искания последнего периода жизни и опыт построения новой этической системы (Живая Вселенная , 1923; Воля Вселенной , 1928; Будущее земли и человечества , 1928; Научная этика , 1930; Космическая философия , 1935).
Работы Циолковского не получили признания, и лишь после появления в 1923 в Германии статьи Г.Оберта по теории космического полета в СССР начали популяризировать исследования Циолковского. В 1924 Циолковский был избран почетным профессором Академии воздушного флота им. А.Е.Жуковского. Умер Циолковский в Калуге 19 сентября 1935.
Будущий основатель космонавтики родился в селе Ижевское под Рязанью . Его отец, Эдуард Игнатьевич, был польским дворянином не самого большого достатка, а мать, Мария Ивановна Юмашева, имела татарские корни. Обычно с детьми занималась мать. Именно она научила Константина читать и писать, познакомила с началами арифметики. В возрасте девяти лет Костя Циолковский заболел скарлатиной. В результате осложнения после болезни он потерял слух. Наступило то, что впоследствии он назвал «самым грустным, самым тёмным временем моей жизни». Тугоухость лишила мальчика многих детских забав и впечатлений, привычных его здоровым сверстникам. В он поступает в гимназию. Большими успехами будущий ученый не блистал. Предметов было много, и полуглухому мальчику учиться было нелегко. А вот за шалости он неоднократно попадал в карцер. В , когда Циолковскому было 13 лет, умерла его мама. Горе придавило осиротевшего мальчика. Гораздо острее ощущает он свою глухоту, делавшую его все более и более изолированным. Лишенный поддержки, мальчик учится все хуже и хуже… В году - отчисление из гимназии c характеристикой «… для поступления в техническое училище». Но именно в это время Константин Циолковский находит свое истинное призвание и место в жизни. Он занимается образованием самостоятельно. В отличие от гимназических учителей книги щедро оделяют его знаниями и никогда не делают ни малейших упреков. В это же время Константин Циолковский приобщается к техническому и научному творчеству. Он самостоятельно изготавливает астролябию (первое измеренное ей расстояние - до пожарной каланчи), домашний токарный станок, cамодвижущиеся коляски и локомотивы. Способности сына стали очевидны для Эдуарда Циолковского, и он решает послать мальчика в столицу. Константин сам находит себе квартиру и, живя буквально на хлебе и воде (отец присылал десять-пятнадцать рублей в месяц), упорно занимается. Каждодневно с десяти утра и до трех-четырех дня пополудни трудолюбивый юноша штудирует науки в библиотеке. За первый год жизни в Москве пройдены физика и начала математики . На втором Константин преодолевает дифференциальное и интегральное исчисление, высшую алгебру, аналитическую и сферическую геометрию.
Теория Циолковского
Первые научные исследования Циолковского относятся к - году. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу «Теория газов», в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа - «Механика животного организма» получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Циолковский был принят в Руское физико-химическое общество. Основные работы Циолковского после были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана , поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий. После знакомства с Николаем Жуковским , который был учеником Столетова, Циолковский стал заниматься механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат (слово «дирижабль» тогда ещё не придумали). Циолковский первым предложил идею цельнометаллического дирижабля, и построил его работающую модель, создал прибор для автоматического управления полетом дирижабля и схему регулирования его подъемной силы. Первым печатным трудом о дирижаблях был «Аэростат металлический управляемый» (), в котором дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии также не имело успеха. В году он обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Циолковскому принадлежит идея постройки аэроплана с металлическим каркасом. В статье «Аэроплан или Птицеподобная (авиационная) летательная машина» () 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. 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 он разработал теорию полёта реактивных самолётов в стратосфере и схемы устройства самолётов для полёта с гиперзвуковыми скоростями. Циолковский построил в первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью, разработал методику эксперимента в ней и в на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел. С года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в , однако строгая теория реактивного движения изложена им в . Циолковский вывел гениальную формулу (она получила название «формула Циолковского»), установившую зависимость между:
- скоростью ракеты в любой момент
- cкоростью истечения газов из сопла
- массой ракеты
- массой взрывных веществ
Закончив математические записи, Циолковский машинально поставил дату: 10 мая 1897 года .
Разумеется, он ни на секунду не подозревал, сколько радости доставит впоследствии историкам находка пожелтевших и измятых листков. Ведь написав дату вычислений, Циолковский, сам того не ведая, закрепил cвое первенство в вопросах научного освоения космоса. В 1903 году он опубликовал книгу «Исследования мировых пространств реактивными приборами», где впервые доказал, что единственным аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. В этой статье и последовавших её продолжениях ( и ) он заложил основы теории ракет и жидкостного ракетного двигателя. В этом пионерском труде Циолковский:
- полностью доказал невозможность выхода в космос на аэростате или с помощью артиллерийского орудия,
- вывел зависимость между весом топлива и весом конструкций ракеты для преодоления силы земного тяготения,
- высказал идею бортовой системы ориентации по Солнцу или другим небесным светилам
- проанализировал поведение ракеты вне атмосферы , в среде, свободной от тяготения
- была решена задача посадки космического аппарата на поверхность планет, лишенных атмосферы.
Так на берегах Оки взошла заря космической эры. Правда, результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные ученые не оценили исследования, которым сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало свое время. В 1911 году опубликована вторая часть труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета. На этот раз статья Циолковского наделала много шума в научном мире. Циолковский обрел много друзей в мире науки. В - годы Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости вытекающих из неё газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты. Расчет показывает: для того чтобы ракета с людьми развила скорость отрыва и отправилась в межпланетный полет, нужно взять топлива в сто раз больше, чем весит корпус ракеты, двигатель, механизмы, приборы и пассажиры, вместе взятые. А это вновь создает очень серьёзное препятствие. Ученый нашёл оригинальный выход - многоступенчатый межпланетный корабль. Он состоит из многих ракет, соединенных между собой. В передней ракете, кроме топлива, находятся пассажиры и снаряжение. Ракеты работают поочередно, разгоняя весь поезд. Когда топливо в одной ракете выгорит, она сбрасывается, при этом удаляются опустошенные баки и весь поезд становится легче. Затем начинает работать вторая ракета и т. д. Передняя ракета, как по эстафете, получает скорость, набранную всеми предыдущими ракетами. В эти же годы он оценил влияние сопротивления атмосферы на полет ракеты и дополнительные затраты топлива при этом. 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 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 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; оптимальные траектории спуска космического аппарата при возвращении из космоса и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами. Циолковский много и плодотворно работал над созданием теории полёта реактивных самолётов, изобрёл свою схему газотурбинного двигателя; в опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке. Он первый предложил «выдвигающиеся внизу корпуса» шасси. Космические полеты и дирижаблестроение были главными проблемами, которым он посвятил свою жизнь. Но говорить о Циолковском только как об отце космонавтики - значит обеднить его вклад в современную науку и технику. Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной , явился первым идеологом и теоретиком освоения человеком космического пространства, конечная цель которого представлялась ему в виде полной перестройки биохимической природы порождённых Землей мыслящих существ.
Писатель-фантаст
Научно-фантастические произведения Циолковского малоизвестны широкому кругу читателей. Возможно, потому, что они тесно связаны с его научными трудами. Очень близка к фантастике его ранняя работа «Свободное пространство», написанная в 1883 году (опубликована в 1954 г.). Константин Эдуардович Циолковский является автором научно-фантастических произведений: «Грезы о Земле и небе» (сборник произведений), «На Весте», повести «На Луне» (впервые была опубликована в приложении к журналу «Вокруг света» в 1893 году, неоднократно переиздавалась в советское время).
Работы по ракетоплаванию и межпланетным сообщениям
- - «Исследование мировых пространств реактивными приборами. (Ракета в космическое пространство)»
- - «Исследование мировых пространств реактивными приборами (Дополнение)»
- - «Космический корабль»
- - «Исследование мировых пространств реактивными приборами»
- - «Космическая ракета. Опытная подготовка»
- - «Труды о космической ракете 1903-1907 гг.»
- - «Космические ракетные поезда»
- - «Реактивный двигатель»
- - «Цели звёздоплавания»
- - «Звёздоплавателям»
- - «Реактивное движение»
- - - «Топливо для ракеты»
- - «Звездолёт с предшествующими ему машинами»
- - «Снаряды, приобретающие космические скорости на суше или воде»
- - «Наибольшая скорость ракеты» Труды по космонавтике. Исследование мировых пространств реактивными приборами (русск.) ; К. Э. Циолковский; Под ред. и М. К. Тихонравова - Москва: Машиностроение, 1967. - 376 с., ил.
СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Институт геодезии и менеджмента
Кафедра астрономии и гравиметрии
Реферат по дисциплине “Общая астрономия”
«Циолковский. Биография и основные научные труды»
Новосибирск 2010
Введение
1. Детство и самообразование К.Э. Циолковского
2. Научные труды
3. Научные достижения
4. Циолковский как противник теории относительности Эйнштейна
5. Награды Циолковского и увековечение его памяти
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Я выбрала данную тему, потому что Константин Эдуардович Циолковский – это ученый с большой Буквы. Его научные труды изучались, и будут изучаться еще долгое время. Циолковский внес большой вклад в развитие естественных наук, поэтому такого человека нельзя оставить без внимания. Он автор по аэродинамике, воздухоплаванию и многих других. Представитель русского космизма, член Русского общества любителей мироведения. Автор научно-фантастических произведений, сторонник и пропагандист идеи освоения космического пространства с использованием орбитальных станций, выдвинул идею космического лифта. Считал, что развитие жизни на одной из планет Вселенной достигнет такого могущества и совершенства, что это позволит преодолевать силы тяготения и распространять жизнь по Вселенной.
Детство и самообразование К.Э. Циолковского
Константин Эдуардович Циолковский родился 5 сентября 1857 года, в семье польского дворянина, служившего по ведомству государственных имуществ, в селе Ижевское под Рязанью. Был крещен в Никольской церкви. Имя Константин было совершенно новым в роду Циолковских, оно дано по имени священника, крестившего младенца.
В Ижевском Константину довелось прожить совсем недолго - первые три года жизни, и воспоминаний об этом периоде у него почти не осталось. У Эдуарда Игнатьевича (отца Константина) начались неприятности на службе - начальство было недовольно его либеральным отношением к местным крестьянам. В1860 годуотец Константина получил перевод вРязаньна должность делопроизводителя Лесного отделения, а вскоре стал преподавать естественную историю в землемерно-таксаторских классах Рязанской гимназии и получил чинтитулярного советника.
Начальным образованием Циолковского и его братьев занималась мама. Именно она научила Константина читать (причем мать научила его только алфавиту, а как складывать из букв слова Циолковский догадался сам), писать, познакомила с азами арифметики.
В возрасте 9 лет Циолковский, катаясь зимой на санках, простудился и заболел скарлатиной. В результате осложнения после болезни он потерял слух. Наступило то, что впоследствии Константин Эдуардович назвал «самым грустным, самым темным временем моей жизни». В это время Циолковский впервые начинает проявлять интерес к мастерству.
В 1868 году семья Циолковских переезжает в Вятку. В 1869 вместе с младшим братом Игнатием поступил в первый класс мужской Вятской гимназии. Учеба давалась с большим трудом, предметов было много, преподаватели строгие. Очень мешала глухота. В том же году пришло печальное известие из Петербурга - умер старший брат Дмитрий, учившийся вМорском училище. Эта смерть потрясла всю семью, но особенно Марию Ивановну. В1870 годумать Кости, которую он горячо любил, неожиданно скончалась. Горе придавило осиротевшего мальчика. И без того не блиставший успехами в учёбе, угнетённый свалившимися на него несчастьями, Костя учился всё хуже и хуже. Гораздо острее ощутил он свою глухоту, делавшую его всё более и более изолированным. За шалости он неоднократно подвергался наказаниям, попадал в карцер
Во втором классе Циолковский остался на второй год, а с третьего последовало отчисление. После чего Константин Эдуардович уже никогда и нигде не учился – занимался исключительно самостоятельно. Единственными друзьями мальчика становятся книги. В отличие от гимназических учителей книги щедро оделяют его знаниями и никогда не делают ни малейших упреков.
В это же время Константин Циолковский приобщается к техническому и научному творчеству. Он самостоятельно изготовил домашний токарный станок, самодвижущиеся коляски и локомотивы. Увлекался фокусами, думал над проектом машины с крыльями.
Для отца становятся очевидными способности сына, и он решает послать мальчика в Москву для продолжения образования. Ежедневно с 10 утра и до 3 – 4 часов дня юноша штудирует науки в Чертковской публичной библиотеке – единственной бесплатной библиотеке в Москве того времени.
Работа в библиотеке была подчинена чёткому распорядку. С утра Константин занимался точными и естественными науками, требовавшими сосредоточенности и ясности ума. Затем переключался на более простой материал:беллетристикуи публицистику. Активно изучал «толстые» журналы, где публиковались как обзорные научные статьи, так и публицистические. Увлечённо читалШекспира,Льва Толстого,Тургенева, восхищался статьямиДмитрия Писарева: «Писарев заставлял меня дрожать от радости и счастья. В нём я видел тогда своё второе „Я“». За первый год жизни в Москве Циолковским изученыфизикаи началаматематики. В1874 годуЧертковская библиотека переехала в здание Румянцевского музея. В новом читальном зале Константин изучаетдифференциальноеиинтегральное исчисление,высшую алгебру,аналитическуюисферическуюгеометрию. Затемастрономию, механику,химию. За три года Константин полностью освоил гимназическую программу, а также значительную часть университетской. К сожалению, отец больше не смог оплачивать его проживание в Москве и к тому же плохо себя чувствовал и собирался на пенсию. С полученными знаниями Константин уже вполне мог начать самостоятельную работу в провинции, а также продолжать своё образование за пределами Москвы. Осенью1876 годаЭдуард Игнатьевич вызвал сына обратно в Вятку, и Константин вернулся домой.
В Вятку Константин вернулся ослабшим, исхудавшим и измождённым. Тяжёлые условия жизни в Москве, напряжённая работа привели также к ухудшению зрения. После возвращения домой Циолковский стал носить очки. Восстановив силы, Константин начал давать частные уроки по физике и математике. Первый урок получил благодаря связям отца в либеральном обществе. Проявив себя талантливым педагогом, в дальнейшем не имел недостатка в учениках. При ведении уроков Циолковский применял собственные оригинальные методы, главным из которых была наглядная демонстрация - Константин делал бумажные моделимногогранниковдля уроков геометрии, вместе с учениками проводил многочисленные опыты на уроках физики, чем заслужил славу преподавателя, хорошо и понятно объясняющего материал, на занятиях с которым всегда интересно. Всё свое свободное время проводил в ней или в библиотеке. Читал очень много - специальную литературу, беллетристику, публицистику. Согласно автобиографии, в это время прочитал «Начала» Исаака Ньютона, научных взглядов которого Циолковский придерживался всю дальнейшую жизнь.
В конце1876 годаумер младший брат Константина Игнатий. Братья с детства были очень близки, Константин доверял Игнатию свои самые сокровенные мысли, и смерть брата стала тяжёлым ударом. К1877 годуЭдуард Игнатьевич был уже очень слаб и болен, сказалась трагическая смерть жены и детей (кроме сыновей Дмитрия и Игнатия в эти годы Циолковские потеряли самую младшую дочь - Екатерину- она скончалась в 1875 году, во время отсутствия Константина), глава семейства вышел в отставку. В1878 годувся семья Циолковскихвернулась в Рязань.
Научные труды
Самая первая работа Циолковского была посвящена механике в биологии. Ей стала написанная в 1880 году статья «Графическое изображение ощущений». В ней Циолковский развивал свойственную для него в то время пессимистическую теорию «взбаламученного нуля», математически обосновывал идею бессмысленности человеческой жизни. Циолковский отослал эту статью в журнал «Русская мысль», но там её не напечатали и рукописи не вернули. Циолковский переключился на другие темы.
В 1881 году Циолковский написал свою первую подлинную научную работу «Теории газов». Циолковский самостоятельно разработал основы кинетической теории газов.
Хотя статья сама по себе не представляла ничего нового и выводы в ней не вполне точны, тем не менее, она обнаруживает в авторе большие способности и трудолюбие, так как автор не воспитывался в учебном заведении и своими знаниями обязан исключительно самому себе…
Второй научной работой стала статья 1882 года «Механика подобно изменяемого организма».
Третьей работой стала статья «Продолжительность лучеиспускания Солнца» 1883 года, в которой Циолковский описывал механизм действия звезды. Он рассмотрел Солнце как идеальный газовый шар, постарался определить температуру и давление в его центре, время жизни Солнца. Циолковский в своих расчетах использовал лишь основные законы механики и газов.
Следующая работа Циолковского «Свободное пространство» 1883 года была написана в форме дневника. Это своеобразный мысленный эксперимент, повествование ведется от имени наблюдателя, находящегося в свободном безвоздушном пространстве и не испытывает действия сил притяжения и сопротивления. Циолковский описывает ощущения такого наблюдателя, его возможности и ограничения в передвижении и манипуляции с различными объектами. Он анализирует поведение газов и жидкостей в «свободном пространстве», функционирование различных приборов, физиологию живых организмов – растений и животных. Главным результатом этой работы можно считать впервые сформулированный Циолковским принцип о единственно возможном методе передвижения в «свободном пространстве» - реактивном движении.
В 1885 Циолковский разработал аэростат собственной конструкции, результатом чего стало объемистое сочинение «Теория и опыт аэростата, имеющего в горизонтальном направлении удлиненную форму». В нем было дано научно-техническое обоснование создания совершенно новой и оригинальной конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой. Циолковский привел чертежи общих видов аэростата и некоторых важных узлов его конструкции. Основные особенности разработанного Циолковским дирижабля:
Объем оболочки был переменным, что позволило сохранять постоянную подъемную силу при различной высоте полета и температуре атмосферного воздуха, окружающего дирижабль.
Циолковский ушел от применения взрывоопасного водорода, его дирижабль наполнялся горячим воздухом. Высоту подъема дирижабля можно было регулировать с помощью отдельно разработанной системы подогрева.
Тонкая металлическая оболочка также была гофрированной, что позволяло увеличить её прочность и устойчивость.
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, хотя и очень условный, сюжет. Два безымянных героя – автор и его друг – неожиданно попадают на Луну. Главной и единственной задачей произведения является описание впечатлений наблюдателя, находящегося на её поверхности.
Циолковский описывает вид неба и светил, 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). Также в повести рассказывается о предполагаемом поведении газов и жидкостей, измерительных приборов.
В период с 6 октября 1890 – 18 мая 1891 на основе опытов по сопротивлению воздуха Циолковским была написана большая работа «К вопросу о летании посредством крыльев». Рукопись была передана А.Г Столетову, тот отдал её на рецензию Н.Е. Жуковскому, который написал сдержанный, но вполне благоприятный отзыв.
В феврале 1894 года Константин Эдуардович написал работу «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) машина». В ней он привел схему сконструированных им аэродинамических весов.
Так же он построил специальную установку, которая позволяет измерять некоторые аэродинамические показатели летательных аппаратов.
Изучение аэродинамических свойств тел различной формы и возможных схем воздушных летательных аппаратов постепенно привело Циолковского к размышлениям о вариантах полёта в безвоздушном пространстве и о покорении космоса. В 1895 году была опубликована его книга «Грёзы о земле и небе», а через год вышла статья о других мирах, разумных существ с других планет и об общении землян с ними.
В 1896 году Константин Эдуардович приступил к написанию своего главного труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В 1903 году в журнале "Научное обозрение" К.Э.Циолковский опубликовал эту работу ", в которой впервые была научно обоснована возможность осуществления космических полетов при помощи жидкостных ракет и даны основные расчетные формулы их полета. Константин Эдуардович был первым в истории науки, кто строго сформулировал и исследовал прямолинейное движение ракет как тел переменной массы.
Открытие К.Э.Циолковского указало основные пути совершенствования ракет: повышение скорости истечения газа и увеличения относительного запаса горючего. Вторая часть труда "Исследование мировых пространств реактивными приборами" была опубликована в 1911-1912гг. в журнале "Вестник воздухоплавания". В 1914 году вышло дополнение к первой и второй части труда того же названия отдельной брошюрой в издании автора. В 1926 году работа "Исследование мировых пространств реактивными приборами" была переиздана с некоторыми дополнениями и изменениями. Особенностью творческого метода ученого было единство научно-теоретического исследования и анализ и разработка возможных путей их практического осуществления. К.Э.Циолковский научно обосновал проблемы, связанные с ракетным космическим полетом. Детально рассмотрел все, что касается ракеты (одно- и многоступенчатой): законы движения ракеты, принцип ее конструкции, вопросы энергетики, управления, проведение испытаний, обеспечения надежности систем, создание приемлемых условий обитаемости и даже подбор психологически совместимого экипажа. Циолковский не ограничился тем, что указал на средство проникновения человека в космос - ракету, но и дал подробное описание двигателя. Пророческими оказались его идеи о выборе жидкого двухкомпонентного топлива, о регенеративном охлаждении камеры сгорания и сопла двигателя компонентами топлива, керамической изоляции элементов конструкции, раздельном хранении и насосной подаче компонентов топлива в камеру сгорания, об управлении вектором тяги путем поворота выходной части сопла и газовыми рулями. Думал Константин Эдуардович и о возможности использования других видов топлива, в частности, энергии распада атомов. Мысль об этом он высказал в 1911 году. В том же году К.Э.Циолковский выдвинул идею создания электрореактивных двигателей, указав, что "может быть с помощью электричества можно будет со временем придавать громадную скорость выбрасываемым из реактивного прибора частицам".
Ученый рассмотрел многие конкретные вопросы, касающиеся устройства космического корабля. В 1926 году К.Э.Циолковский для достижения первой космической скорости предложил применить двухступенчатую ракету, а в 1929 году в работе "Космические ракетные поезда" дал стройную математическую теорию многоступенчатой ракеты. В 1934-1935 гг. в рукописи "Основы построения газовых машин, моторов и летательных аппаратов" предложил еще один способ достижения космических скоростей, получивший название "эскадры ракет". Особенно большое значение придавал ученый проблеме создания межпланетных станций. В решении этой задачи он видел возможность осуществления давней мечты о завоевании человеком околосолнечного пространства, создания в будущем "эфирных поселений". К.Э.Циолковский наметил грандиозный план завоевания мировых пространств, который в настоящее время успешно осуществляется.
циолковский межпланетный ракетостроение аэродинамика
Научные достижения
К.Э. Циолковский утверждал, что теорию ракетостроения он разработал лишь как приложение к своим философским изысканиям. Им написано более 400 работ, большинство которых мало известны широкому читателю ввиду их сомнительных ценностей.
Первые научные исследования Циолковского относятся к 1880 – 1881 году. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу «Теория газов», в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторя его работа – «Механика животного организма» получил 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 обоснование цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий.
В своей квартире создал первую в России аэродинамическую лабораторию. Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей часть, разработал методику эксперимента в ней, и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей. Определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел. Циолковский описал обтекание воздушным потоком тел различной геометрической формы.
Циолковский занимался механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат. Константин Эдуардович первым предложил идею цельнометаллического дирижабля и построил его модель. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели.
В 1892 он обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Циолковскому принадлежит идея постройки аэроплана с металлическим каркасом.
С 1896 года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883, однако строгая теория реактивного движения изложена им в 1896. Циолковский вывел формулу (она получила название «формула Циолковского»), установившую зависимость между:
· Скоростью ракеты в любой момент;
· Удельным импульсом топлива;
· Массой ракеты в начальный и конечный момент времени
В 1903 году он опубликовал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. В этой статье и последовавших её продолжениях (1911 и 1914) он разработал некоторые идеи теории ракет и использования жидкостного ракетного двигателя.
Результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Константин Эдуардович. Ни соотечественники, ни зарубежные учёные не оценили исследования, которым сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало своё время. В 1911 году опубликована вторая часть труда. Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета. На этот раз статья наделала много шума в научном мире. Циолковский обрел много друзей в мире науки.
В 1926 – 1929 годы Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости вытекающих из неё газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты.
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; оптимальные траектории спуска космического аппарата при возвращении из космоса и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары; жидкие кислород с водородом, кислород с углеродами. Константин Эдуардович 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. Он первый предложил «выдвигающиеся внизу корпуса» шасси. Космические полеты и дирижаблестроение были главными проблемами, которым он посвятил свою жизнь.
Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, являлся первым теоретиком и пропагандистом освоения человеком космического пространства.
Циолковский как противник теории относительности Эйнштейна
Циолковский скептически относился к теории относительности Альберта Эйнштейна.
Он отрицал теорию расширяющейся Вселенной на основании спектроскопических наблюдений (красное смешение) по Э. Хабблу, считая это смещение следствием других причин. В частности, он объяснял красное смещение замедлением скорости света в космической среде, вызванное «препятствием со стороны всюду рассеянной в пространстве обыкновенной материи», и указывая при этом на зависимость: «чем скорее кажущееся движение, тем дальше туманность (галактика)».
По поводу ограничения на скорость света по Эйнштейну Циолковский в этой же статье писал:
«Второй вывод его: скорость не может превышать скорости света, то есть 300 тысяч километров в секунду. Это те же шесть дней, якобы употреблённые на создание мира».
Отрицал Циолковский и замедление времени в теории относительности:
«Замедление времени в летящем со субсветовой скоростью кораблях по сравнению с земным временем представляет собой либо фантазию, либо одну из очередных ошибок нефилософского ума. … Замедление времени! Поймите же, какая дикая бессмыслица заключена в этих словах!»
С горечью и возмущением говорил Циолковский о «многоэтажных гипотезах», в фундаменте которых нет ничего, кроме чисто математических упражнений, хотя и любопытных, но представляющих собой бессмыслицу.
Он утверждал:
«Успешно развиваясь и не встречая должного отпора, бессмысленные теории одержали временную победу, которую они, однако, празднуют с необычайно пышной торжественностью!»
Награды Циолковского и увековечение его памяти
Орден Святого Станислава3-й степени. За добросовестный труд представлен к награде в мае1906 года, выдана в августе.
Орден Святой Анны3-й степени. Награждён в мае1911 годаза добросовестный труд, по ходатайству совета Калужского епархиального женского училища.
За особые заслуги в области изобретений, имеющих огромное значение для экономической мощи и обороныСССРЦиолковский в1932 годунаграждён орденом Трудового Красного Знамени. Награждение приурочено к празднованию 75-летия ученого.
Накануне 100-летия со дня рождения Циолковского в1954АНСССРучредила золотую медаль им. К. Э. Циолковского «3а выдающиеся работы в области межпланетных сообщений».
ВКалугеиМосквесооружены памятники учёному; создан мемориальныйдом-музейвКалуге,дом-музейвБоровскеи дом-музей вКирове(бывшая Вятка); его имя носятГосударственный музей истории космонавтикии педагогический институт (ныне Калужский Государственный Педагогический университет), школа в Калуге, Московский авиационно-технологический институт.
Именем Циолковского названкратернаЛунеималая планета1590 Tsiolkovskaja.
ВМоскве,Санкт-Петербурге,Липецке,Тюмени,Кировеа также во множестве других населённых пунктов естьулицы его имени.
В Калуге, начиная с1966 года, проводятсяНаучные Чтения памяти К. Э. Циолковского.
В1991 годуучреждена Академии космонавтики им. К. Э. Циолковского. 16 июня1999 годаАкадемии присвоено наименовании «Российская».
В год 150-летия со дня рождения К. Э. Циолковского грузовому кораблю «Прогресс М-61» было присвоено имя «Константин Циолковский», на головном обтекателе был помещён портрет ученого. Запуск состоялся2 августа2007 года.
В феврале2008 годаК. Э. Циолковскому присуждена общественная наградамедаль «Символ Науки», «за создание истока всех проектов освоения человеком новых пространств в Космосе».
Заключение
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 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 полетах.
Константин Эдуардович явился первым идеологом и теоретиком 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.
При Советской власти условия жизни и работы Циолковского радикально изменились. Циолковскому была назначена персональная пенсия и обеспечена возможность плодотворной деятельности. Его труды в значительной степени способствовали развитию ракетной и космической техники в СССР и других странах.
Список использованных источников
1. Арлазоров М.С. Циолковский. Жизнь замечательных людей.-М., «Молодая гвардия», 1962-320 с.
2. Демин В.И. Циолковский. Жизнь замечательных людей.-М., «Молодая гвардия», 2005-336 с.
3. Алексеева В.И Философия бессмертия К.Э. Циолковского: истоки системы и возможности анализа // Журнал «Общественные науки и современность» № 3, 2001.
4. Казютинский В.В. Космическая философия К.Э. Циолковского: за и против. // «Земля и Вселенная» № 4, 2003, с. 43 - 54.
Биография Циолковского Константина Эдуардовича началась в деревеньке Ижевское недалеко от города Рязань. Отец, Эдуард Игнатьевич, работал местным лесником, а его супруга Мария Ивановна занималась воспитанием детей и домашней работой.
В 1860 году семья Циолковских переехала в губернский центр, где мать занялась обучением своих сыновей грамоте.
В 1868 году Циолковские вновь переезжают. В этот раз, чтобы их дети смогли учиться в гимназии, они поселились в Вятке. В 9-летнем возрасте юный Константин заболел скарлатиной, которая сделала его глухим на всю оставшуюся жизнь. В тот же год в их семье умер и старший брат - Дмитрий. На следующий год умерла и Мария Ивановна.
Такие удары судьбы сказались на учебном процессе и на развитии глухоты.
В 1873 году Циолковского за плохую успеваемость отчислили из гимназии. Всю дальнейшую жизнь он будет учиться в домашних условиях, читая книги.
Путь к знаниям
В 16 лет Циолковский переезжает в Москву. Он самостоятельно постигает химию, механику, астрономию, математику и посещает Чертковскую библиотеку. Там он знакомится с Н. Ф. Федоровым - одним из первых, кто стал развивать идеи русского космизма. Он практически лишился слуха и везде носил с собой слуховой аппарат.
Все деньги, которые имелись в распоряжении Константина Эдуардовича, были потрачены на покупку книг. Когда запасы финансов подошли к концу, юноша в 1876 году вернулся в Вятку, где стал работать репетитором. Он все время старался показать работу механизмов на наглядных примерах. Механизмы для детей он мастерил самостоятельно. Из-за постоянного чтения у него проявилась близорукость и будущему ученому пришлось носить очки.
В 1878 году Циолковский возвращается в Рязань. Там он получает диплом учителя, сдав все необходимые экзамены. В краткой биографии Циолковского есть такие печальные страницы: пожар 1887 года и затопление рекой его дома в ходе весеннего половодья. Тогда были утрачены самые важные труды ученого – модули, чертежи, макеты и прочее имущество.
Большое количество свободного времени ученый посвятил изучению теории аэростатов. Свои теоретические изыскания он изложил в работе «Теория и опыт аэростата», написанной в 1885-1886 годах.
Калужский период
Константин Эдуардович сменил свое место жительства на Калугу в 1892 году. Здесь он мог заниматься науками, связанными с космосом, и зарабатывать на жизнь, преподавая арифметику и геометрию. Для своих опытов он соорудил специальный тоннель, где изучал реактивное движение.
Циолковский, живя в Калуге, составил бесценный труд по космической биологии. Он верил, что за космонавтикой будущее и плодотворно работал в этом направлении.
Своих сбережений для проведения новых опытов не всегда хватало и Циолковский попросил материальной поддержки у Физико-химического общества, которое отказало в этом, не видя смысла в его исследованиях. Лишь когда практические опыты стали давать видимые результаты, ему было выделено 470 рублей.
В 1895 году он пишет работу «Грезы о земле и небе», а через год - «Исследование космического пространства с помощью реактивного двигателя». В своих трудах он более, чем на полвека опередил научную мысль человечества.
Последние годы жизни
Содержание трудов Циолковского вызвало неподдельный интерес у советской власти. В ноябре 1919 его арестовали и направили на Лубянку. О нем вспомнили после того, как в Германии Г. Оберт стал излагать подобные научные изыскания. Руководство СССР высоко оценило научные достижения ученого и предоставило Циолковскому оптимальные условия для продуктивной работы и назначило пожизненную пенсию.
Умер Циолковский в Калуге в 1935 году. Причиной смерти оказался рак желудка.
Циолко́вский Константи́н Эдуа́рдович (5 (17) сентября 1857, Ижевское, Рязанская губерния, Российская империя - 19 сентября 1935, Калуга, СССР) - русский и советский учёный-самоучка, исследователь, школьный учитель. Основоположник современной космонавтики. Обосновал вывод уравнения реактивного движения, пришёл к выводу о необходимости использования «ракетных поездов» - прототипов многоступенчатых ракет. Автор работ по аэродинамике, воздухоплаванию и другим наукам.
Представитель русского космизма, член Русского общества любителей мироведения. Автор научно-фантастических произведений, сторонник и пропагандист идей освоения космического пространства. Циолковский предлагал заселить космическое пространство с использованием орбитальных станций, выдвинул идеи космического лифта, поездов на воздушной подушке. Считал, что развитие жизни на одной из планет Вселенной достигнет такого могущества и совершенства, что это позволит преодолевать силы тяготения и распространять жизнь по Вселенной.
Биография
Константин Эдуардович Циолковский родился 5 (17) сентября 1857 в селе Ижевское под Рязанью. Его отец, Эдуард Игнатьевич, был польским дворянином среднего достатка, а мать, Мария Ивановна Юмашева, имела татарские корни. Обычно с детьми занималась мать. Именно она научила Константина читать и писать, познакомила с началами арифметики. В возрасте девяти лет Костя Циолковский заболел скарлатиной. В результате осложнения после болезни он потерял слух. Наступило то, что впоследствии он назвал «самым грустным, самым тёмным временем моей жизни». Тугоухость лишила мальчика многих детских забав и впечатлений, привычных его здоровым сверстникам. В 1869 он поступает в гимназию. Большими успехами будущий ученый не блистал. Предметов было много, и полуглухому мальчику учиться было нелегко. А вот за шалости он неоднократно попадал в карцер. В 1870, когда Циолковскому было 13 лет, умерла его мама. Горе придавило осиротевшего мальчика. Гораздо острее ощущает он свою глухоту, делавшую его все более и более изолированным. Лишенный поддержки, мальчик учится все хуже и хуже… В 1871 году - отчисление из гимназии c характеристикой «… для поступления в техническое училище». Но именно в это время Константин Циолковский находит свое истинное призвание и место в жизни. Он занимается образованием самостоятельно. В отличие от гимназических учителей книги щедро оделяют его знаниями и никогда не делают ни малейших упреков. В это же время Константин Циолковский приобщается к техническому и научному творчеству. Он самостоятельно изготавливает астролябию (первое измеренное ей расстояние - до пожарной каланчи), домашний токарный станок, cамодвижущиеся коляски и локомотивы. Способности сына стали очевидны для Эдуарда Циолковского, и он решает послать мальчика в столицу. Константин сам находит себе квартиру и, живя буквально на хлебе и воде (отец присылал десять-пятнадцать рублей в месяц), упорно занимается. Каждодневно с десяти утра и до трех-четырех дня пополудни трудолюбивый юноша штудирует науки в библиотеке. За первый год жизни в Москве пройдены физика и начала математики. На втором Константин преодолевает дифференциальное и интегральное исчисление, высшую алгебру, аналитическую и сферическую геометрию.
Однако жизнь в Москве была достаточно дорогой, Циолковский, несмотря на все усилия, не смог обеспечить себя достаточными средствами, так что в 1876 году отец отозвал его в Вятку. Константин становится частным репетитором и зарабатывает самостоятельно, а в свободное время продолжает заниматься в городской публичной библиотеке. В 1880 году Константин Циолковский сдает экзамены на учительское звание и переезжает в Боровск, расположенный в 100 километрах от Москвы по назначению от Министерства просвещения на свою первую государственную должность. Там же он женился на Варваре Евграфовне Соколовой. Молодая чета начинает жить отдельно и молодой ученый продолжает физические опыты и техническое творчество. В доме у Циолковского сверкают электрические молнии, гремят громы, звенят колокольчики, пляшут бумажные куколки. Находясь вдали от основных научных центров России, Циолковский, оставаясь глухим, решил самостоятельно проводить исследовательские работы в интересовавшей его области - аэродинамике. Он начал с того, что разработал основы кинетической теории газов и отослал свои расчеты в Русское физико-химическое общество в Петербурге и вскоре получил ответ от Менделеева: кинетическая теория газов уже открыта… 25 лет назад. Но Циолковский пережил это известие, ставшее для него как ученого ударом, и продолжил исследования. В Петербурге заинтересовались одаренным и неординарным учителем из Вятки и пригласили его войти в состав вышеупомянутого общества.
В 1892 году Константин Циолковский был переведен учителем в Калугу. Там он также не забывал о науке, об астронавтике и аэронавтике. В Калуге Циолковский построил специальный туннель, который позволил бы измерять различные аэродинамические показатели летательных аппаратов. Поскольку Физико-химическое общество не выделило ни копейки на его эксперименты, ученому пришлось использовать семейные средства для проведения исследований. К слову, Циолковский на свои средства построил более 100 экспериментальных моделей и протестировал их - не самое дешевое удовольствие! Через некоторое время общество все таки обратило внимание на калужского гения и выделило ему финансовую поддержку - 470 рублей, на которые Циолковский построил новый, усовершенствованный туннель. В ходе аэродинамических экспериментов Циолковский все больше стал обращать внимание на космические проблемы. В 1895 году была опубликована его книга «Грезы о земле и небе», а через год вышла статья о других мирах, разумных существах с других планет и об общении землян с ними. В том же 1896 году Циолковский приступил к написанию своего главного труда «Исследование космического пространства с помощью реактивного двигателя». В этой книге были затронуты проблемы использования ракетных двигателей в космосе - навигационные механизмы, поставка и транспортировка топлива и другие.
Первые пятнадцать лет ХХ века были самыми тяжелыми в жизни учёного. В 1902 его сын Игнатий покончил жизнь самоубийством. В 1908 во время разлива Оки его дом затопило, многие машины, экспонаты были выведены из строя, а многочисленные уникальные расчеты утеряны. В Физико-химическом обществе не оценили значимость и революционность представленных Циолковским моделей. При Советской власти условия жизни и работы Циолковского радикально изменились. Ему была назначена персональная пенсия и обеспечена возможность плодотворной деятельности. Разработки Циолковского стали интересны новой власти, которая оказала ему значительную материальную поддержку. В 1918 Циолковский был избран в число членов-соревнователей Социалистической академии общественных наук (в 1923 году переименована в коммунистическую академию, а в 1936 её основные институты были переданы Академии наук СССР), а 9 ноября 1921 учёному была назначена пожизненная пенсия за заслуги перед отечественной и мировой наукой. Эту пенсию выплачивали до 19 сентября 1935 - в тот день величайший человек, Константин Эдуардович Циолковский умер в ставшем ему родным городе Калуге.
Теория Циолковского
Первые научные исследования Циолковского относятся к 1880-1881 году. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу «Теория газов», в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа - «Механика животного организма» получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Циолковский был принят в Руское 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. После знакомства с Николаем Жуковским, который был учеником Столетова, Циолковский стал заниматься механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат (слово «дирижабль» тогда еще не придумали). Циолковский первым предложил идею цельнометаллического дирижабля, и построил его работающую модель, создал прибор для автоматического управления полетом дирижабля и схему регулирования его подъемной силы. 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 Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии также не имело успеха. В 1892 году он обратился к новой и мало изученной области 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. 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. 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 других тел. С 1896 года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883, однако строгая теория реактивного движения изложена им в 1896. Циолковский вывел гениальную формулу (она получила название «формула Циолковского»), установившую зависимость между:
скоростью ракеты в любой момент
cкоростью истечения газов из сопла
массой ракеты
массой взрывных веществ
Разумеется, он ни на секунду не подозревал, сколько радости доставит впоследствии историкам находка пожелтевших и измятых листков. Ведь написав дату вычислений, Циолковский, сам того не ведая, закрепил cвое первенство в вопросах научного освоения космоса. В 1903 году он опубликовал книгу «Исследования мировых пространств реактивными приборами», где впервые доказал, что единственным аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. В этой статье и последовавших ее продолжениях (1911 и 1914) он заложил основы теории ракет и жидкостного ракетного двигателя. В этом пионерском труде Циолковский:
полностью доказал невозможность выхода в космос на аэростате или с помощью артиллерийского орудия,
вывел зависимость между весом топлива и весом конструкций ракеты для преодоления силы земного тяготения,
высказал идею бортовой системы ориентации по Солнцу или другим небесным светилам
проанализировал поведение ракеты вне атмосферы, в среде, свободной от тяготения
была решена задача посадки космического аппарата на поверхность планет, лишенных атмосферы.
Так на берегах Оки взошла заря космической эры. Правда, результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные ученые не оценили исследования, которым сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало свое время. В 1911 году опубликована вторая часть труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета. На этот раз статья Циолковского наделала много шума в научном мире. Циолковский обрел много друзей в мире науки. В 1926-1929 годы Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости вытекающих из нее газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты. Расчет показывает: для того чтобы ракета с людьми развила скорость отрыва и отправилась в межпланетный полет, нужно взять топлива в сто раз больше, чем весит корпус ракеты, двигатель, механизмы, приборы и пассажиры, вместе взятые. А это вновь создает очень серьезное препятствие. Ученый нашел оригинальный выход - многоступенчатый межпланетный корабль. Он состоит из многих ракет, соединенных между собой. В передней ракете, кроме топлива, находятся пассажиры и снаряжение. Ракеты работают поочередно, разгоняя весь поезд. Когда топливо в одной ракете выгорит, она сбрасывается, при этом удаляются опустошенные баки и весь поезд становится легче. Затем начинает работать вторая ракета и т. д. Передняя ракета, как по эстафете, получает скорость, набранную всеми предыдущими ракетами. В эти же годы он оценил влияние сопротивления атмосферы на полет ракеты и дополнительные затраты топлива при этом. 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 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 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; оптимальные траектории спуска космического аппарата при возвращении из космоса и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами. Циолковский 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. Он первый предложил «выдвигающиеся внизу корпуса» шасси. Космические полеты и дирижаблестроение были главными проблемами, которым он посвятил свою жизнь. Но говорить о Циолковском только как об отце космонавтики - значит обеднить его вклад в современную науку и технику. Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, явился первым идеологом и теоретиком освоения человеком космического пространства, конечная цель которого представлялась ему в виде полной перестройки биохимической природы порожденных Землей мыслящих существ.
Писатель-фантаст
Научно-фантастические произведения Циолковского мало известны широкому кругу читателей. Возможно, потому, что они тесно связаны с его научными трудами. Очень близка к фантастике его ранняя работа «Свободное пространство», написанная в 1883 году (опубликована в 1954 г.). Константин Эдуардович Циолковский является автором научно-фантастических произведений: «Грезы о Земле и небе», «На Весте», повести «На Луне» (впервые была опубликована в приложении к журналу «Вокруг света» в 1893 году, неоднократно переиздавалась в советское время).
Работы по ракетоплаванию и межпланетным сообщениям
- 1903 - «Исследование мировых пространств реактивными приборами. (Ракета в космическое пространство)»
- 1911 - «Исследование мировых пространств реактивными приборами»
- 1914 - «Исследование мировых пространств реактивными приборами (Дополнение)»
- 1924 - «Космический корабль»
- 1926 - «Исследование мировых пространств реактивными приборами»
- 1927 - «Космическая ракета. Опытная подготовка»
- 1928 - «Труды о космической ракете 1903-1907 гг.»
- 1929 - «Космические ракетные поезда»
- 1929 - «Реактивный двигатель»
- 1929 - «Цели звездоплавания»
- 1930 - «Звездоплавателям»
- 1932 - «Реактивное движение»
- 1932-1933 - «Топливо для ракеты»
- 1933 - «Звездолёт с предшествующими ему машинами»
- 1933 - «Снаряды, приобретающие космические скорости на суше или воде»
- 1935 - «Наибольшая скорость ракеты»
Награды Циолковского и увековечение его памяти
За особые заслуги в области изобретений, имеющих огромное значение для экономической мощи и обороны Союза ССР Циолковский в 1932 награжден орденом Трудового Красного Знамени. Накануне 100-летия со дня рождения Циолковского в 1954 АН СССР учредила золотую медаль им. К. Э. Циолковского «3а 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 (ныне Калужский Государственный Педагогический университет), школа в Калуге, Московский авиационно-технологический институт. Именем Циолковского назван кратер на Луне.
