Геннадий Прашкевич - Самые знаменитые ученые России

Невольная углубленность заставила Циолковского не по возрасту внимательно всматриваться в мир. «Отец вдруг вообразил, что у меня технические способности и меня отправили в Москву». Три года Циолковский прожил в столице, изучая физико-математические науки по курсам средней и высшей школы. «Я помню, что кроме воды и черного хлеба у меня тогда ничего не было. Каждые три дня я ходил в булочную и покупал там на 9 копеек хлеба. Таким образом, я проживал в месяц 90 копеек. Все же я был счастлив своими идеями и черный хлеб меня нисколько не огорчал. Одновременно меня страшно занимали разные вопросы, и я старался сейчас же их решать с помощью приобретенных знаний. Особенно мучил меня такой вопрос – нельзя ли применить центробежную силу, для того чтобы подняться за атмосферу, в небесные пространства?.».

Однажды Циолковскому показалось, что он близок к разрешению проблемы.

«…Я был так взволнован, даже потрясен, что не спал всю ночь, бродил по Москве, и все думал о великих следствиях моего открытия. Но уже к утру я убедился в ложности моего изобретения. Разочарование было так сильно, как и очарование. Эта ночь оставила след на всю мою жизнь: через тридцать лет я еще вижу иногда во сне, что поднимаюсь к звездам на моей машине, и чувствую такой же восторг, как и в ту незапамятную ночь».

Осенью 1879 года Циолковский экстерном сдал экзамены и был назначен на должность учителя арифметики, геометрии и физики в город Боровск Калужской губернии. «Надел свои наушники, полушубок, пальто, валенки и отправился в путь». Учителем, писал он, «…прослужил я без перерыва около 40 лет. Через мои руки прошло примерно 500 учеников и полторы тысячи учениц средней школы. Я прочел не менее 40 000 лекций (по глухоте я не любил спрашивать и потому придерживался лекционного метода). Учащиеся очень любили меня за справедливость и неутомимость в объяснениях. Ну и занимательные опыты я не скупился показывать; на эти опыты шла часть моего жалованья».

Ко времени жизни в Боровске относятся первые научные исследования Циолковского. Совершенно самостоятельно, ничего не зная об уже сделанных открытиях, он разработал основы кинетической теории газов. Работа «Механика животного организма» заслужила благоприятный отзыв знаменитого физиолога Сеченова. Впрочем, большинство работ, рассылаемых Циолковским по разным адресам, возвращались к нему с отрицательными отзывами, но он твердо верил в свою правоту. В свободное от преподавания и от научных занятий время Циолковский стриг на крылечке соседских ребятишек, а зимой гонял на коньках по льду реки.

Главные работы, сделанные в те годы Циолковским, касались научного обоснования цельнометаллического аэростата (дирижабля), хорошо обтекаемого аэроплана, и ракеты для межпланетных путешествий. Но с 1896 года он занимался уже в основном теорией движения реактивных аппаратов. Он даже предложил ряд схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий. Видимо, сама эпоха была такой. Да из провинции и звезды виднее.

Научное и техническое обоснование конструкции цельнометаллического дирижабля Циолковский дал в 1887 году в работе «Теория и опыт аэростата». К работе были приложены подробные чертежи. Дирижабль, разработанный Циолковским, выгодно отличался от всех предшествующих конструкций. Во-первых, это был дирижабль переменного объема, что позволяло сохранять постоянную подъемную силу при различных температурах окружающего воздуха и при различных высотах полета, во-вторых, газ, наполняющий дирижабль, можно было подогревать за счет тепла уже отработанных газов, пропускаемых по специальным змеевикам, а в-третьих, оболочка дирижабля была выполнена из тонкого гофрированного металла. Геометрическая форма дирижабля и расчет прочности оболочки были выполнены самим Циолковским.

К сожалению, проект цельнометаллического дирижабля не был поддержан научными учреждениями. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии тоже не имело успеха. В сущности, все ограничилось публикацией работы «Аэростат металлический управляемый».

В 1892 году Циолковский переехал в Калугу.

Там он начал преподавать физику и математику в гимназии и епархиальном училище, а в научной деятельности обратился к новой, мало изученной тогда области летательных аппаратов тяжелее воздуха.

В статье 1894 года «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина» Циолковский дал описание и чертежи моноплана, который по внешнему виду и аэродинамической компоновке предвосхищал конструкции самолетов, появившихся только через пятнадцать-двадцать лет. В аэроплане Циолковского крылья имели толстый профиль с округленной передней кромкой, а фюзеляж – обтекаемую форму.

В 1897 году Циолковский своими силами построил аэродинамическую трубу, как он ее называл – воздуходувку, и разработал специальную методику экспериментов. Но самые значительные результаты он все же получил в области теории движения ракет.

Об использовании принципа реактивного движения Циолковский заговорил еще в 1883 году. Однако только в 1903 году в знаменитой статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами», опубликованной в журнале «Научное обозрение», он дал теорию полета ракеты с учетом изменения ее массы в процессе движения, а также обосновал возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений. И строгое математическое доказательство возможности применения ракеты для решения научных проблем, и сама идея использования ракетных двигателей для создания движения грандиозных межпланетных кораблей – все целиком принадлежало Циолковскому. В той же статье он разработал основы теории жидкостного реактивного двигателя, а также элементов его конструкции.

Углубляя свои исследования, в 1929 году Циолковский предложил оригинальную теорию ракетных «поездов».

В первом варианте его теории должна была использоваться большая ракета, составленная из нескольких других последовательно соединенных одна за другой ракет. При взлете такого «поезда» толкающей являлась последняя (нижняя) ракета. Использовав топливо, она отделялась от «поезда» и падала на землю. Далее включался и начинал работать двигатель следующей нижней ракеты. Выработав топливо, она также отделялась от «поезда». К конечной цели приходила головная ракета, достигшая скорости, какой она никогда не смогла бы достигнуть будучи одинарной. Во втором варианте «поезд» состоял из параллельного соединения ракет, названного Циолковским эскадрильей. Все ракеты такой эскадрильи должны были работать одновременно – до момента использования половины своего топлива. После этого запас топлива из крайних ракет сливался в полупустые баки внутренних, а сами ракеты отделялись от эскадрильи. Указанный процесс должен был повторяться до тех пор, пока оставалась только одна ракета. Она и достигала цели.