Марк Левин - Машина-двигатель

…В семье лесничего Циолковского стряслась беда: младший сын Костя тяжело заболел скарлатиной. В рязанской глуши в те далекие годы нельзя было рассчитывать на хорошую медицинскую помощь, — лечили как могли. И болезнь не прошла бесследно. Костя поправился, но резко ухудшился слух.

Недоступными сделались детские игры, школа… Читать и писать Костю обучали дома; пока жива была мать, учился он регулярно. Но вот новое несчастье потрясло семью: спустя два года, умирает мать. Еще тяжелее стало жить покинутому, почти глухому мальчику. На дворе бегали и резвились ребята — среди них и старшие братья Кости, — о чем-то весело болтали, смеялись… У них были какие-то свои интересы, своя счастливая жизнь.

В их мире Костя чувствовал себя чужим. Зато у Кости стал появляться свой интересный мир. Удобно примостившись на подоконнике, обложившись картоном и бумагой, Костя с увлечением склеивал разные игрушки. Ему доставляло радость сознание, что склеенные им часы с гирями очень похожи на настоящие, что его кукольные домики очень нравятся соседским девочкам, которые из-за этих домиков готовы поиграть и с ним.

Но годы шли. С большим трудом, прочитывая учебники и книги своих братьев, он начал постигать различные школьные знания. Только в 14 лет Константин впервые взялся за учебник арифметики. Всё оказалось понятным. И страница за страницей, книга за книгой приносили ему всё новые и новые радости, — он стал уже многое понимать, а жажда к знаниям всё росла и росла. Вместе с тем и совершенствовалась изобретательность: уже не игрушки, а токарный станок по дереву сооружает пятнадцатилетний Костя. Уже не кукольные домики, а автомобиль с паровой тягой, аэростат и летательные аппараты с крыльями занимают его…

Старик отец, видя незаурядные способности сына, решается отпустить его в Москву — продолжать учебу.

И вот шестнадцатилетний парнишка с тяжелым физическим недостатком, один, без друзей и знакомых, оказывается среди шумных московских улиц. В университет поступить не удалось, и, сняв дешевый угол у бедной прачки, Константин начинает учиться самостоятельно. Строго распределив свое время, он с утра уезжает в библиотеку и лишь к вечеру ее покидает. По пути домой юноша заходит в магазин, где на свои скудные средства приобретает кое-какие материалы, препараты. Вечером он изготовляет различные приборы и сам проводит опыты по физике и химии.

Так проходит еще два года. Многое достигнуто, но хочется большего. Однако отец, опасаясь за здоровье сына, забирает его домой — в Рязань. Здесь в 1878 году, двадцати одного года от роду, Константин Циолковский сдает экзамен на звание учителя уездной школы.

Сначала его посылают учительствовать в город Боровск, под Москву. Там начинается научная работа молодого учителя. Он связывается с Петербургским физико-техническим обществом, где ряд его работ получает одобрение.

Однако наиболее интересные и важные работы молодой учитель физики развернул в Калуге, куда он был переведен в 1892 году.

Еще в 1883 году Константин Эдуардович Циолковский в одном из своих ранних сочинений, которое называлось «Свободное пространство», писал: «Положим, что дана была бочка, наполненная сильно сжатым газом. Если отвернуть один из ее кранов, то газ непрерывной струей устремится из бочки, причем упругость газа, отталкивающая его частицы в пространство, будет так же непрерывно отталкивать и бочку. Результатом этого будет непрерывное изменение движения бочки».

Так пришел к мысли об использовании реактивного принципа движения человек, который затем решил посвятить всю свою жизнь дальнейшей разработке этого принципа.

То, что говорил Циолковский о бочке, сильно напоминает идеи Третесского. О тепловом двигателе здесь еще также нет речи.

В 1896 году Циолковский прочитал небольшую брошюру инженера Федорова — «Новый способ воздухоплавания, исключающий воздух, как опорную среду». Автор описывал возможность использования ракетного принципа для полета снаряда в безвоздушном пространстве. Но в книжке не всё было ясно, она не имела большой ценности. Однако молодому учителю физики показалась заманчивой раскрывшаяся перспектива полета в межпланетное пространство с помощью ракеты. Он решил сам проверить все положения автора, всё рассчитать, доказать и, если надо, дополнить. Как потом говорил сам Циолковский, эта маловажная книга толкнула его на серьезные исследования.

В 1903 году вышла новая работа Циолковского — «Исследование мировых пространств реактивными приборами».

Здесь впервые были даны расчеты и научное обоснование межпланетного ракетоплавания. И, конечно, не бочка с газом, а ракетный тепловой двигатель должен был приводить в движение космический корабль.

Но порох, о котором говорил Кибальчич, всё же нельзя было сжигать в ракетном двигателе, если требовалось получить длительную работу такого двигателя.

Циолковский не мог рекомендовать порох как топливо, потому что порох обладал низкой теплотворной способностью, то есть один килограмм пороха при сгорании выделял мало тепла, и, следовательно, надо было бы слишком много такого топлива брать с собой в полет. Сгорание одного килограмма лучшего пороха дает только 800–900 больших калорий тепла.

Но у пороха зато есть и достоинство: при сгорании он не требует воздуха, порох сам — и горючее вещество и окислитель. А вот для другого топлива нужен воздух, или, точнее, кислород.

Циолковский предложил ракетный тепловой двигатель, который работал бы на жидком топливе — жидком водороде или бензине, керосине и так далее, а для окисления, чтобы поддерживать гонение, следовало брать с собой и кислород в жидком виде.

Ракета Циолковского похожа на каплю дождя. В носовой части корабля размещаются экипаж и приборы. Вся другая часть занята под топливохранилище. Половину этого хранилища занимает само топливо, а половину — жидкий кислород. Постепенно, порция за порцией, подаются топливо и кислород в камеру сгорания. Здесь поддерживается всё время горение, и нагретые до высокой температуры газы с огромной скоростью вылетают наружу, создавая силу реакции и заставляя ракетоплан тоже с большой скоростью нестись вперед.

Схема устройства космического корабля с реактивным тепловым двигателем, предложенная Циолковским.

Жидкий водород, по подсчетам Циолковского, соединяясь с кислородом в 1 килограмм воды, выделяет 3 825 калорий. Следовательно, такого груза (жидкий водород + жидкий кислород) можно взять примерно в пять раз меньше, чем пороха.

Циолковский не только выдвинул идею реактивного двигателя на жидком топливе, но и предложил ряд очень важных конструктивных решений: он указал на способы подачи топлива в камеру сгорания, на способы охлаждения двигателя, на способы управления двигателем и ракетой, на способы спуска ракеты.