Авиация Циолковский, Константин Эдуардович - Научные достижения

22 января 2011


Оглавление:
1. Циолковский, Константин Эдуардович
2. Биография
3. Научные достижения
4. Философские взгляды
5. Евгенические теории Циолковского
6. Сочинения
7. Награды
8. Интересные факты



Чертеж первого космического корабля К. Э. Циолковского.

К. Э. Циолковский утверждал, что теорию ракетостроения он разработал лишь как приложение к своим философским изысканиям. Им написано более 400 работ, большинство которых мало известны широкому читателю.

Первые научные исследования Циолковского относятся к 1880—1881 году. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу „Теория газов“, в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа — „Механика животного организма“ получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Циолковский был принят в Русское физико-химическое общество. Основные работы Циолковского после 1884 были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата, обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий.

В своей квартире Циолковский создал первую в России аэродинамическую лабораторию. Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью, разработал методику эксперимента в ней и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел. Работы Циолковского в области аэродинамики явились источником идей для Н. Е. Жуковского. Циолковский описал обтекание воздушным потоком тел различной геометрической формы.

Бюст К. Э. Циолковского, установленный на первом этаже Волгоградского планетария

Циолковский занимался механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат. Циолковский первым предложил идею цельнометаллического дирижабля и построил его модель. Первым печатным трудом о дирижаблях был „Аэростат металлический управляемый“, в котором дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии также не имело успеха. В 1892 году он обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Циолковскому принадлежит идея постройки аэроплана с металлическим каркасом. В статье „Аэроплан или Птицеподобная летательная машина“ даны описание и чертежи моноплана, который по своему внешнему виду и аэродинамической компоновке предвосхищал конструкции самолётов, появившихся через 15—18 лет. В аэроплане Циолковского крылья имеют толстый профиль с округлённой передней кромкой, а фюзеляж — обтекаемую форму. Но работа над аэропланом, так же как над дирижаблем, не получила признания у официальных представителей русской науки. На дальнейшие изыскания Циолковский не имел ни средств, ни даже моральной поддержки.

С 1896 года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883, однако строгая теория реактивного движения изложена им в 1896. Циолковский вывел формулу, установившую зависимость между:

  • скоростью ракеты в любой момент
  • удельным импульсом топлива
  • массой ракеты в начальный и конечный момент времени
W_x=I_0\ln\left

Закончив математические записи, Циолковский машинально поставил дату: 10 мая 1897. В этом же году вывод формулы для движения тела переменной массы был опубликован в диссертации русского математика И. В. Мещерского.

В 1903 году он опубликовал статью „Исследование мировых пространств реактивными приборами“, где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. В этой статье и последовавших её продолжениях он разработал некоторые идеи теории ракет и использования жидкостного ракетного двигателя.

Результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные учёные не оценили исследования, которыми сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало свое время. В 1911 году опубликована вторая часть труда „Исследование мировых пространств реактивными приборами“. Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему и время полета. На этот раз статья Циолковского наделала много шума в научном мире. Циолковский обрел много друзей в мире науки.

В 1926—1929 годы Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости вытекающих из неё газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты.

Циолковский выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении. Им предложены: газовые рули для управления полётом ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки космического аппарата, стенок камеры сгорания и сопла; насосная система подачи компонентов топлива; оптимальные траектории спуска космического аппарата при возвращении из космоса и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами. Циолковский много и плодотворно работал над созданием теории полёта реактивных самолётов, изобрёл свою схему газотурбинного двигателя; в 1927 опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке. Он первый предложил „выдвигающиеся внизу корпуса“ шасси. Космические полеты и дирижаблестроение были главными проблемами, которым он посвятил свою жизнь.

Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, явился первым теоретиком и пропагандистом освоения человеком космического пространства.

Проблемы со слухом не мешали учёному хорошо понимать музыку. Существует его работа „Происхождение музыки и её сущность“. В семье Циолковских были фортепиано и фисгармония.

Циолковский и Оберт

Герман Оберт

…Ваши заслуги не потеряют своего значения вовеки… Я испытываю глубокое удовлетворение от того, что имею такого последователя, как Вы..

— Из письма Циолковского Оберту. Мемориальный музей Германа Оберта. Фойхт

Сам Герман Оберт так охарактеризовал свой вклад в космонавтику:

Моя заслуга состоит в том, что я теоретически обосновал возможность полёта человека на ракете…То, что в противоположность авиации, бывшей прыжком в неизвестное, где техника пилотирования отрабатывалась со многими жертвами, полёты на ракете оказались менее трагичными, объясняется тем, что основные опасности были предсказаны и найдены способы их устранения. Практическая космонавтика стала лишь подтверждением теории. И в этом заключается мой главный вклад в освоение Космоса.

Циолковский за работой

Циолковский как противник теории относительности Эйнштейна

Циолковский, наряду с другими деятелями советской космонавтики, среди которых был Сергей Павлович Королёв, скептически относился к теории относительности Альберта Эйнштейна. В письме к В. В. Рюмину от 30 апреля 1927 года Циолковский писал:

„Очень огорчает увлечение учёных такими рискованными гипотезами, как эйнштейновская теория, которая теперь поколеблена фактически“.

В архиве Циолковского были обнаружены вырезанные Константином Эдуардовичем из „Правды“ статьи А. Ф. Иоффе „Что говорят опыты о теории относительности Эйнштейна“ и А. К. Тимирязева „Подтверждают ли опыты теорию относительности“, „Опыты Дейтон-Миллера и теория относительности“.

7 февраля 1935 года в статье „Библия и научные тенденции Запада“ Циолковский опубликовал возражения против теории относительности, где он, в частности, отрицал ограниченность размера Вселенной в 200 миллионов световых лет по Эйнштейну. Циолковский писал:

„Указание на пределы Вселенной так же странно, как если бы кто доказал, что она имеет в поперечнике один миллиметр. Сущность одна и та же. Не те же ли это ШЕСТЬ дней творения“.

В этой же работе он отрицал теорию расширяющейся Вселенной на основании спектроскопических наблюдений по Э.Хабблу, считая это смещение следствием других причин. В частности, он объяснял красное смещение замедлением скорости света в космической среде, вызванное „препятствием со стороны всюду рассеянной в пространстве обыкновенной материи“, и указывая при этом на зависимость: „чем скорее кажущееся движение, тем дальше туманность“.

По поводу ограничения на скорость света по Эйнштейну Циолковский в этой же статье писал:

„Второй вывод его: скорость не может превышать скорости света, то есть 300 тысяч километров в секунду. Это те же шесть дней, якобы употреблённые на создание мира“.

Отрицал Циолковский и замедление времени в теории относительности:

„Замедление времени в летящих со субсветовой скоростью кораблях по сравнению с земным временем представляет собой либо фантазию, либо одну из очередных ошибок нефилософского ума. … Замедление времени! Поймите же, какая дикая бессмыслица заключена в этих словах!“

С горечью и возмущением говорил Циолковский о „многоэтажных гипотезах“, в фундаменте которых нет ничего, кроме чисто математических упражнений, хотя и любопытных, но представляющих собой бессмыслицу. Он утверждал:

„Успешно развиваясь и не встречая должного отпора, бессмысленные теории одержали временную победу, которую они, однако, празднуют с необычайно пышной торжественностью!“

Свои суждения на тему релятивизма Циолковский излагал также и в частной переписке. Лев Абрамович Кассиль в статье „Звездоплаватель и земляки“ утверждал, что Циолковский писал ему письма, „где сердито спорил с Эйнштейном, упрекая его … в ненаучном идеализме“. Однако, при попытке одного из биографов ознакомиться с этими письмами, выяснилось, что, по свидетельству Кассиля, „случилось непоправимое: письма погибли“.

Старт ракеты с эстакады

В качестве одной из идей Циолковский предложил старт ракеты с эстакады, что нашло отражение в ранних научно-фантастических фильмах. В настоящее время этот способ старта ракеты не применяется: ракета стартует строго вертикально и выходит на наклонную траекторию в процессе полёта.

Дозаправка ракет во время полёта

Рассчитывая взлетный вес ракеты в зависимости от топлива, Циолковский предлагает фантастическое решение переливания топлива „на ходу“ от ракет-спонсоров. Идеально в его схеме стартовало, например, 32 ракеты, 16 из которых, выработав половину топлива, должны были отдать его остальным 16-ти, которые, в свою очередь, выработав топливо наполовину, должны также разделиться на 8 ракет, которые летят дальше и получают топливо от других 8-ми ракет, и так далее, пока не останется одна ракета, которая и предназначена для достижения цели.





Просмотров: 15211


<<< Цеппелин, Фердинанд фон
Эккенер, Хуго >>>