На рубеже веков вопросами реактивного движения занимались многие европейские и американские исследователи. В 1896 г. Циолковскому попалась брошюра изобретателя А. П. Федорова «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу как опорную среду», в которой автор доказал, что летательный аппарат может лететь в безвоздушном пространстве. Циолковский рассчитал, что подобный летательный аппарат в безвоздушном пространстве будет лететь со значительно большей скоростью, чем в атмосфере, так как отпадет сопротивление воздуха. Это позволяло совершать межпланетные сообщения!
Самым главным теоретическим трудом в новой области стала статья Циолковского «Исследования мировых пространств реактивными приборами» (1903). Публикация опередила время. Официальный научный мир этот труд не заметил.
В советское время ученый получал персональную пенсию, спасшую его от голодной смерти, давшую ему возможность продолжить свои труды. Научная деятельность Циолковского получила поддержку на государственном уровне. Статья, переизданная в 1926 г., привлекла внимание ученых всего мира и отдала Циолковскому приоритет в изобретении реактивного звёздолета.
В своей работе автор впервые доказал, что ракета является тем единственным аппаратом, который способен совершить полет в космос; рассмотрел схемы ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий, теорию движения ракеты. Циолковский вывел формулу, установившую зависимость между скоростью ракеты в любой момент, необходимой для выхода в космос, скоростью истечения газов из сопла, массой ракеты и массой взрывных веществ.
Формула Циолковского первоначально имела вид:
V/V1 = ln (1 + M2/M1),
где V конечная скорость ракеты;
V1 скорость вырывающихся элементов относительно ракеты;
M2 масса ракеты без взрывчатых веществ (т. е. без топлива);
M1 масса взрывчатых веществ.
Выведенная более 100 лет назад формула Циолковского и сегодня составляет важную часть математического аппарата, используемого при проектировании ракет и в поверочных расчетах, при определении массы топлива и массы ракеты (в том числе многоступенчатой) и т. д. Формула определяет т. н. характеристическую скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил.
Ученый математически обосновал возможность достижения космических скоростей, причем не на «допотопной» пороховой ракете, а на жидкостном реактивном двигателе (ЖРД) на водороде и кислороде, опередив французских и немецких исследователей на 10 и 20 лет соответственно. Он первый предсказал явление космической турбулентности; запуск искусственных спутников Земли, создание «космического лифта» ; описал условия жизнедеятельности экипажа звёздолета; предложил внеземные космические станции в качестве промежуточных баз для космического корабля; рассчитал оптимальную высоту для полета вокруг Земли (300700 км) и др. Фактически Константин Эдуардович дал старт самой космонавтике.
Если западных исследователей
ракеты интересовали как оружие большой разрушительной силы, русский ученый впервые стал рассматривать ракету как космический транспорт. Циолковский подробно разработал теорию полета жидкотопливной ракеты переменной массы в атмосфере и в космическом пространстве, определил КПД ракеты, исследовал влияние силы сопротивления воздуха на движение ракеты, решил задачу посадки звёздолета на поверхность планет, лишенных атмосферы. Теория движения составных многоступенчатых ракет, созданная ученым незадолго до своей кончины, стала базовой основой космонавтики.
К. Э. Циолковский с моделями летательных аппаратов
Один из пионеров ракетно-технической техники, В. П. Глушко (см. очерк в этой книге), в 1970 г. говорил о том, что значение этой работы трудно переоценить. «Работа Циолковского указала рациональные пути развития космонавтики и ракетостроения. Этим же проблемам были посвящены исследования Циолковского, изданные в 19111912, 1914, 1926 гг. В 1929 г. он опубликовал работу «Космические ракетные поезда», в которой рассмотрел теорию особого вида составных ракет».
Практически все идеи исследователя подтвердились практикой современной космонавтики и нашли воплощение во многих космических проектах.
P.S. «Многие думают, что я хлопочу о ракете и беспокоюсь о ее судьбе из-за самой ракеты. Это было бы грубейшей ошибкой. Ракеты для меня только способ, только метод проникновения в глубину космоса, но отнюдь не самоцель. Я прежде всего мыслитель!» (К. Э. Циолковский).
Пионер ракетостроения Роберт Хьюз Годдард (18821945)
17 июля 1969 г., на следующий день после старта «Аполлона-11» (напомним: запущенного к Луне), в газете появилось «Исправление», в котором сообщалось о передовице, напечатанной 13 января 1920 г., где высмеивался «недоучка» профессор Роберт Годдард, утверждавший в своей монографии «Способ достижения экстремальных высот» (1919), что ракета может «преодолеть космический вакуум» и долететь до Луны. «Как такое возможно, вопрошал безымянный автор, если это противоречит всем законам физики?.. Утверждать, что это возможно значит отрицать фундаментальный закон динамики. Только доктор Эйнштейн с дюжиной «избранных» имеют право заявлять это Похоже, профессору Годдарду не хватает знаний, ежедневно получаемых в старших классах».