Константин Циолковский: «Все наши знания, прошлое, настоящее и будущее – ничто по сравнению с тем, что мы никогда не будем знать»
Олег Озеров
В сентябре исполняется 165 лет со дня рождения гениального русского и советского ученого-самоучки Константина Циолковского, который разрабатывал теоретические вопросы космонавтики и занимался философскими проблемами освоения космоса.
Поразительно даже не столько то, что над всем этим работал ученый-самоучка, а то, что он более 130 лет назад стал изучать принципы ракетостроения – области, к которой ученые вплотную приступили только к середине ХХ века.
Константин Эдуардович Циолковский родился 5 (17) сентября 1857 года в селе Ижевское Рязанской губернии, в семье польского дворянина, служившего по ведомству государственного имущества. В 1860 году семья Циолковских переехала в Рязань. В возрасте девяти лет Константин заболел скарлатиной, что сказалось на его учебе. В результате осложнения после болезни он частично потерял слух.
В 1868 году семья Циолковских переехала в Вятку. В 12 лет Константин поступил в гимназию, но учеба ему плохо давалась: сильно мешали проблемы со слухом. Его отчислили из гимназии на третий год учебы, и с этого дня он занимался самообразованием. Погрузившись в мир чтения, он стал все больше интересоваться наукой и техникой.
Прошло два года, и отцу стали очевидны редкие способности сына. Он отправил его в Москву для продолжения образования. Там Константин в течение трех лет усердно изучал химию, физику, астрономию, высшую математику, аналитическую геометрию и в 1876 году вернулся в Вятку с большим багажом знаний и технических идей. Именно с этого времени началось его увлечение аэродинамикой.
В 1878 году семья Циолковских вернулась в Рязань, а год спустя Константин Циолковский построил первую в мире центробежную машину (предшественницу современных центрифуг) и провел на ней опыты с разными животными. Вес цыпленка в ходе опыта увеличился в 10 раз, а вес рыжего таракана – в 300 без малейшего для них вреда.
В 1880 году Циолковский сдал экзамены на звание учителя уездной школы и переехал в Боровск по назначению от Министерства просвещения. В том же году он женился на Варваре Соколовой.
Молодой ученый продолжал физические опыты и техническое творчество. В доме у Циолковского появилось множество механических устройств и электрических приборов.
Циолковский самостоятельно разработал кинетическую теорию газов и отправил рукопись в Русское физико-химическое общество в Петербург, незадолго до этого основанное Д. И. Менделеевым. И вскоре получил ответ от великого ученого: кинетическая теория газов уже открыта 25 лет назад! Но как раз эта неудача принесла Циолковскому известность в мире науки: в Русском физико-химическом обществе поверили в самостоятельность разработок Циолковского и пригласили его войти в состав этого общества.
Ученый окончательно выбрал для себя аэродинамику как область научных изысканий. Он решил воплотить свои идеи в жизнь, создав проект цельнометаллического аэростата. Но ему не удалось довести дело до реализации проекта. На протяжении всей жизни Циолковский мечтал осуществить этот проект, который он задумал еще в возрасте 30 лет. Спустя почти 40 лет, 3 мая 1925 года, в Политехническом музее Москвы состоялся диспут о целесообразности постройки дирижабля Циолковского. Но металлический дирижабль так и не был построен.
В 1891 году в трудах Общества любителей естествознания была впервые опубликована статья Циолковского «Давление жидкости на равномерно движущуюся в ней плоскость». А через год семья Циолковских переехала в Калугу в связи с новым назначением ученого по службе. Начался период не только научной, но и писательской деятельности ученого: он пишет статьи, фантастические рассказы и повести, высказывает научные идеи и предположения.
В 1897 году Циолковский строит аэродинамическую трубу, вторую в России (первую в 1871 году построил в Петербурге инженер Пашкевич для исследования вопросов баллистики). Циолковский же первым занялся вопросами поиска закономерностей полета с малыми скоростями. Он стал одним из основателей новой науки – экспериментальной аэродинамики.
10 мая 1897 года Циолковский вывел формулу, установившую зависимость между скоростью ракеты в любой момент, скоростью истечения газов из сопла, массой ракеты и массой взрывных веществ. Закончив математические записи, Циолковский машинально поставил дату: 10 мая 1897 года, и, сам того не ведая, закрепил свое первенство в вопросах научного освоения космоса.
В 1900 году Академия наук приняла решение помочь Циолковскому в проведении опытов по аэродинамике, в результате которых ученый вывел формулу, связывающую потребную мощность двигателя с аэродинамическим коэффициентом сопротивления и коэффициентом подъемной силы. Эти труды легли в основу его работы «Исследование мировых пространств реактивными приборами», первая часть которой была опубликована в 1903 году в «Научном обозрении». В этом новаторском труде Циолковский 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.
Правда, результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные ученые не оценили эти исследования.
В 1911 году «Вестник воздухоплавания» опубликовал вторую часть труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В ней Константин Эдуардович вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, скорость и время полета. На этот раз статья Циолковского наделала много шума в научном мире.
В 1914 году выходит дополнение к данной работе. Этот ценный труд закрепляет первенство Циолковского в исследовании вопросов космической техники.
Циолковский принял социалистическую революцию в России. Новая власть оценила его труды; в 1921 году Совет Народных Комиссаров РСФСР принял решение о назначении ученому персональной пенсии. К этому времени у него насчитывалось примерно полторы сотни трудов.
Циолковский был первым в истории науки ученым, который строго сформулировал и исследовал прямолинейное движение ракет как тел переменной массы. Уравнение ракеты Циолковского, классическое уравнение ракеты, или уравнение идеальной ракеты, представляет собой математическое уравнение, описывающее движение транспортных средств, которые следуют основному принципу ракеты: устройство, которое может придавать ускорение самому себе с помощью тяги, выбрасывая часть своей массы с высокой скоростью. Таким образом, ракета может двигаться из-за сохранения импульса.
В 1926 году был опубликован расширенный труд Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В 1926–1927 годах он завершил разработку теории многоступенчатых ракет. Ученый первым решил задачу о движении ракеты (вывел так называемую формулу Циолковского) в неоднородном поле тяготения и рассмотрел влияние атмосферы на полет ракеты, а также вычислил необходимые запасы топлива для преодоления сил земного притяжения.
Константин Циолковский умер 19 сентября 1935 года на 78-м году жизни. Он оставил после себя чертежи, научную фантастику и много идей, которые в его время сочли безумными. Однако именно он получил высокое звание «отца космонавтики».