Циолковский

Циолковский, Константин Эдуардович

[5 (17) сент. 1857-19 ceнт. 1935] - рус. ученый и изобретатель, сделавший ряд крупных открытий в аэродинамике, ракетной технике и теории межпланетных сообщений.

Род. в с. Ижевском Рязанской губ., в семье лесничего. После перенесенной в детстве тяжелой болезни (скарлатины) Ц. почти полностью потерял слух и был лишен возможности учиться в школе и активно общаться с людьми. Занимался самостоятельно; с 16 до 19 лет жил в Москве, изучая физико-математич. науки по циклу средней и высшей школы. В 1879 Ц. экстерном сдал экзамены на звание учителя и в 1880 был назначен учителем арифметики, геометрии и физики в Боровское уездное училище Калужской губ. К этому времени относятся первые научные исследования Ц. Самостоятельно, не зная об уже сделанных открытиях, он в 1881 разработал основы кинетич. теории газов. Вторая его работа - "Механика животного организма", получила благоприятный отзыв знаменитого физиолога И. М. Сеченова, и Ц. был принят в чл. Рус. физико-химич. об-ва.

Главные работы Ц., выполненные после 1884, были тесно связаны с тремя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллич. аэростата (дирижабля), хорошо обтекаемого аэроплана и ракеты для межпланетных путешествий. Большинство научных исследований по цельнометаллич. дирижаблю было выполнено Ц. в 1885-92. Описание и расчеты аэроплана были опубл. в 1894. С 1896 Ц. систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов и предложил ряд схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий. После Великой Окт. социалистич. революции он много и плодотворно работал над созданием теории полета реактивных самолетов.

Результатом исследовательской работы Ц. по дирижаблю было соч. "Теория и опыт аэростата" (1887), в к-ром дано научное и технич. обоснование конструкции дирижабля с металлич. оболочкой. К работе были приложены чертежи, поясняющие детали конструкции. Дирижабль Ц. выгодно отличался от предшествовавших ему конструкций рядом особенностей. Во-первых, это был дирижабль переменного объема, что позволяло сохранять постоянную подъемную силу при различных температурах окружающего воздуха и различных высотах полета. Возможность изменения объема конструктивно достигалась при помощи особой стягивающей системы и гофрированной оболочки. Во-вторых, газ, наполняющий дирижабль, можно было подогревать за счет тепла отработанных газов, пропускаемых по змеевикам. Третья особенность конструкции состояла в применении для увеличения прочности гофрированной тонкой металлич. оболочки, причем волны гофра располагались перпендикулярно к оси дирижабля. Выбор геометрич. формы дирижабля и расчет прочности его тонкой оболочки были впервые выполнены Ц.

Однако, прогрессивный для своего времени, проект дирижабля Ц. не был поддержан; автору было отказано даже в субсидии на постройку модели. Обращение Ц. в ген. штаб рус. армии также не имело успеха. Печатный труд Ц. "Аэростат металлический управляемый" (1892) получил нек-рое число сочувственных отзывов, и этим дело ограничилось.

В 1892 Ц. переехал в Калугу, где вел преподавание физики и математики в гимназии и епархиальном училище. В научной деятельности он обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха.

Ц. принадлежит замечательная идея постройки аэроплана с металлич. каркасом. В статье "Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина" (1894) даны описание и чертежи моноплана, к-рый по своему внешнему виду и аэродинамич. компоновке предвосхищал конструкции самолетов, появившихся через 15-18 лет. В аэроплане Ц. крылья имеют толстый профиль с округленной передней кромкой, а фюзеляж - обтекаемую форму. Ц. построил в 1897 первую в России аэродинамич. трубу, разработал методику эксперимента в ней и позднее (1900) на субсидию Академии наук выполнил продувки простейших моделей и определил коэффициенты сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и др. тел. Но работы над аэропланом также не получили признания у представителей официальной рус. науки. На дальнейшие изыскания в этой области Ц. не имел ни средств, ни даже моральной поддержки.

Важнейшие научные результаты получены Ц. в теории движения ракет. Мысли об использовании принципа реактивного движения для целей летания высказывались Ц. еще в 1883, однако создание им математически строгой теории реактивного движения относится к самому концу 19 в. В 1903 в статье "Исследование мировых пространств реактивными приборами" на основании общих теорем механики Ц. дал теорию полета ракеты с учетом изменения ее массы в процессе движения, а также обосновал возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений. Строгое математич. доказательство возможности применения ракеты для решения научных проблем, использования ракетных двигателей для создания движения грандиозных межпланетных кораблей целиком принадлежат Ц. В этой статье и в последовавших продолжениях ее он впервые в мире дал основы теории жидкостного реактивного двигателя, а также элементов его конструкции.

В 1929 Ц. разработал весьма плодотворную теорию движения составных ракет или ракетных поездов; он предлагал к осуществлению два типа составных ракет. Один из типов - последовательная составная ракета, состоящая из нескольких соединенных одна за другой ракет. При взлете толкающей является последняя (нижняя) ракета. После использования ее топлива она отделяется от поезда и падает на землю. Далее начинает работать двигатель ракеты, оказавшейся последней. Эта ракета для оставшихся является толкающей до момента полного использования своего топлива, а затем также отделяется от поезда. К цели полета доходит лишь головная ракета, достигающая значительно более высокой скорости, чем одиночная ракета, т. к. она разогнана отброшенными в процессе движения ракетами.

Второй тип составной ракеты (параллельное соединение ряда ракет) был назван Ц. эскадрильей ракет. В этом случае, по мысли Ц., все ракеты работают одновременно, до момента использования половины своего топлива. Затем крайние ракеты сливают оставшийся запас топлива в полупустые баки остальных ракет и отделяются от ракетного поезда. Процесс переливания топлива повторяется до тех пор, пока от поезда останется лишь одна головная ракета, набравшая очень высокую скорость.

Создание разумной конструкции составной ракеты является одной из наиболее актуальных проблем, над к-рой работают ученые и инженеры.

Ц. первым решил задачу о движении ракеты в однородном поле тяготения и подсчитал необходимые запасы топлива для преодоления силы притяжения Земли. Приближенно он рассмотрел влияние атмосферы на полет ракеты и вычислил необходимые запасы топлива для преодоления сил сопротивления воздушной оболочки Земли.

Ц. является основоположником теории межпланетных сообщений. Вопрос о межпланетных путешествиях интересовал Ц. с самого начала его научных изысканий. Его исследования впервые строго научно показали возможность осуществления полета с космич. скоростями, несмотря на большие технич. трудности практич. осуществления этих полетов. Он первым изучил вопрос о ракете - искусственном спутнике Земли, и высказал идею о создании внеземных станций как промежуточных баз при межпланетных сообщениях, подробно рассмотрел условия жизни и работы людей на искусственном спутнике Земли и межпланетных станциях. Ц. выдвинул идею газовых рулей для управления полетом ракеты в безвоздушном пространстве; он предложил гироскопич. стабилизацию ракеты в свободном полете в пространстве, где нет сил тяжести и сил сопротивления. Ц. понимал необходимость охлаждения стенок камеры сгорания реактивного двигателя, и его предложение охлаждать стенки камеры компонентами топлива широко используется в совр. конструкциях реактивных двигателей.

Чтобы ракета не сгорела, как метеорит, при возвращении из космич. пространства на Землю, Ц. предложил специальные траектории планирования ракеты для погашения скорости при приближении к Земле, а также способы охлаждения стенок ракеты жидким окислителем. Он исследовал большое число различных окислителей и горючих и для жидкостных реактивных двигателей рекомендовал следующие топливные пары: жидкий кислород и жидкий водород; спирт и жидкий кислород; углеводороды и жидкий кислород или озон.

При Сов. власти условия жизни и работы Ц. радикально изменились. Его исследованиям правительство оказало всяческое содействие, к ним был проявлен большой интерес со стороны общественных и научных организаций. Ц. была назначена персональная пенсия и обеспечена возможность плодотворной работы.

Ц. принадлежит также ряд исследований в других областях знаний: в аэродинамике, философии, лингвистике, труды об общественном устройстве жизни людей на искусственных островах, плавающих вокруг Солнца между орбитами Земли и Марса. Нек-рые из этих исследований являются спорными, нек-рые повторяют результаты, полученные другими учеными. Это хорошо знал и сам Ц., но в условиях дореволюционной Калуги он не мог систематически следить за мировой научной литературой. В 1928 он писал: "Я многое открыл, что было уже открыто ранее меня. Значение таких работ я признаю только для самого себя, так как они давали мне уверенность в моих силах". Исследования Ц. по ракетной технике и теории межпланетных путешествий служат руководящим материалом для совр. конструкторов и ученых, занимающихся созданием реактивных аппаратов. Идеи Ц. успешно претворяются в жизнь.

Соч.: Собрание сочинений, т. 1-2, М., 1951-54; Избранные труды, кн. 1-2, Л., 1934; Труды по ракетной технике, М., 1947.

Лит.: Юрьев Б. Н., Жизнь и деятельность К. Э. Циолковского, в кн.: Труды по истории техники, вып. 1, М., 1952; Космодемьянский А. А., К. Э. Циолковский - основоположник современной ракетодинамики, там же; его же, Константин Эдуардович Циолковский, в кн.: Люди русской науки, с предисл. и вступ. статьей акад. С. И. Вавилова, т. 2, М.-Л., 1948 (имеется список трудов Ц. и лит. о hеm); Арлазоров M. С., Константин Эдуардович Циолковский. Его жизнь и деятельность, 2 изд., М., 1957