Константин Эдуардович Циолковский. Основные труды

 

После завершения преподавания, в 1921 году, Циолковскому была назначена  персональная пожизненная пенсия. С  этого момента и до самой своей  смерти Циолковский занимался исключительно  своими исследованиями, распространением своих идей, реализацией проектов.

 

В Калуге были написаны основные философские работы К. Э. Циолковского, сформулирована философия монизма, написаны статьи о видении им идеального общества будущего.

 

В Калуге у Циолковских  родились сын и две дочери. В  то же время именно здесь Циолковским  пришлось пережить трагическую смерть многих своих детей: из семи детей  К. Э. Циолковского пятеро умерли ещё  при его жизни.

 

В Калуге Циолковский  познакомился с учёными А. Л. Чижевским  и Я. И. Перельманом, ставшими его  друзьями и популяризаторами его  идей, а позднее и биографами.

 

Первые  годы жизни в Калуге (1892—1902)

 

В Калугу семья Циолковских  прибыла 4 февраля, поселилась в квартире в доме Н. И. Тимашовой на Георгиевской улице, заблаговременно снятой для  них Е. С. Еремеевым. Константин Эдуардович стал преподавать арифметику и геометрию  в Калужском уездном училище. 
 

 

Вскоре после  приезда Циолковский познакомился с Василием Ассоновым, податным инспектором, человеком образованным, прогрессивным, разносторонним, увлекающимся математикой, механикой и живописью. Прочитав первую часть книги Циолковского «Аэростат металлический управляемый», Ассонов использовал своё влияние  для организации подписки на вторую часть этой работы. Это позволило  собрать недостающие средства для  её издания.

 

8 августа 1892 года  у Циолковских родился сын  Леонтий, умерший от коклюша  ровно через год, в первый  день своего рождения. В это  время в училище были каникулы  и Циолковский всё лето находился  в имении Сокольники Малоярославецкого  уезда у своего давнего знакомого  Д. Я. Курносова (предводителя  боровского дворянства), где давал  уроки его детям. После смерти  ребёнка Варвара Евграфовна решила  сменить квартиру, и к возвращению  Константина Эдуардовича семья  переехала в дом Сперанских, расположенный  напротив, на той же улице.

 

Ассонов познакомил Циолковского с председателем Нижегородского кружка любителей физики и астрономии С. В. Щербаковым. В 6-ом выпуске сборника кружка была напечатана статья Циолковского «Тяготение как главнейший источник мировой энергии» (1893), развивающая  идеи ранней работы «Продолжительность лучеиспускания Солнца» (1883). Работы кружка регулярно публиковались в недавно  созданном журнале «Наука и жизнь», и в том же году в нём был  размещён текст этого доклада, а  также напечатана небольшая статья Циолковского «Возможен ли металлический  аэростат».13 декабря 1893 года Константин Эдуардович был избран почётным сотрудником  кружка.

 

В феврале 1894 года Циолковский  написал работу «Аэроплан или  птицеподобная (авиационная) машина», продолжающую тему, начатую в статье «К вопросу о летании посредством  крыльев» (1891). В ней, кроме прочего, Циолковский привёл схему сконструированных  им аэродинамических весов. Действующая  модель «вертушки»тдемонстрировалась Н. Е. Жуковским в Москве, на проходившей  в январе этого года Механической выставке.

 

Примерно в то же время Циолковский сошёлся  с семьёй Гончаровых. Оценщик Калужского банка Александр Николаевич Гончаров — племянник знаменитого писателя И. А. Гончарова — был всесторонне  образованным человеком, знал несколько  языков, переписывался со многими  видными литераторами и общественными  деятелями, сам регулярно издавал  свои художественные произведения, посвящённые, в основном, теме упадка и вырождения русского дворянства. Гончаров решил  поддержать издание новой книги  Циолковского — сборника очерков  «Грёзы о земле и небе» (1894), второго  его художественного произведения, в то время как жена Гончарова, Елизавета Александровна, выполнила  перевод статьи «Железный управляемый  аэростат на 200 человек, длиною с большой  морской пароход» на французский  и немецкий языки и разослала  их в иностранные журналы. Однако, когда Константин Эдуардович захотел  отблагодарить Гончарова и без  его ведома разместил на обложке  книги надпись Издание А. Н. Гончарова, это привело к скандалу и разрыву  отношений между Циолковскими и  Гончаровыми.

 

30 сентября 1894 года  у Циолковских родилась дочь  Мария.

 

В Калуге Циолковский  также не забывал о науке, об астронавтике и аэронавтике. Он построил специальную  установку, которая позволяла измерять некоторые аэродинамические показатели летательных аппаратов. Поскольку  Физико-химическое общество не выделило ни копейки на его эксперименты, ученому пришлось использовать семейные средства для проведения исследований. К слову, Циолковский на свои средства построил более 100 экспериментальных  моделей и протестировал их. Через  некоторое время общество все  таки обратило внимание на калужского гения и выделило ему финансовую поддержку — 470 рублей, на которые  Циолковский построил новую, усовершенствованную  установку — «воздуходувку».

 

Изучение аэродинамических свойств тел различной формы  и возможных схем воздушных летательных  аппаратов постепенно привело Циолковского к размышлениям о вариантах полёта в безвоздушном пространстве и о  покорении космоса. В 1895 году была опубликована его книга «Грезы о земле и  небе», а через год вышла статья о других мирах, разумных существах  с других планет и об общении землян с ними. В том же, 1896 году Циолковский  приступил к написанию своего главного труда «Исследование мировых  пространств реактивными приборами», опубликованного в 1903 году. В этой книге были затронуты проблемы использования  ракет в космосе. 
 
 
 
Начало XX века (1902—1918)

 

Первые пятнадцать лет XX века были самыми тяжелыми в жизни  учёного. В 1902 его сын Игнатий  покончил жизнь самоубийством. В 1908 во время разлива Оки его дом  затопило, многие машины, экспонаты  были выведены из строя, а многочисленные уникальные расчёты утеряны. 5 июня 1919 года Совет Русского общества любителей  мироведения принял в свои члены  К. Э. Циолковского и ему, как члену  научного общества, была назначена  пенсия. Это спасло его от голодной смерти в годы разрухи, так как 30 июня 1919 года Социалистическая академия не избрала его в свои члены  и тем самым оставила его без  средств к существованию. В Физико-химическом обществе также не оценили значимость и революционность представленных Циолковским моделей. В 1923 году свёл счёты с жизнью и второй его  сын, Александр. 
 
 
 
Арест и Лубянка

 

В 1918 году в дом  Циолковских нагрянули пятеро людей. Обыскав дом, они забрали главу  семьи и привезли в Москву, где  посадили в тюрьму на Лубянке. Там  его допрашивали в течение  нескольких недель. По некоторым данным[79], за Циолковского ходатайствовало некое  высокопоставленное лицо, в результате чего учёного отпустили. 
 
 
 
Жизнь Циолковского при Советской власти (1918—1935) 
 

 

Лишь в 1923 году, после  публикации немецкого физика Германа  Оберта о космических полётах  и ракетных двигателях, советские  власти вспомнили об учёном. После  этого условия жизни и работы Циолковского радикально изменились. На него обратило внимание партийное  руководство страны. Ему была назначена  персональная пенсия и обеспечена возможность  плодотворной деятельности. Разработки Циолковского стали интересны некоторым  идеологам новой власти. В 1918 Циолковский  был избран в число членов-соревнователей Социалистической академии общественных наук (в 1923 году переименована в коммунистическую академию, а в 1936 её основные институты  были переданы Академии наук СССР), а 9 ноября 1921 учёному была назначена  пожизненная пенсия за заслуги перед  отечественной и мировой наукой. Эту пенсию выплачивали до 19 сентября 1935 — в тот день Константин Эдуардович Циолковский умер в ставшем ему  родным городе Калуге. В 1966 г., спустя 31 г. после смерти ученого, православный свящ. Александр Мень совершил над  могилой Циолковсого обряд отпевания.

 

Переписка Циолковского с Заболоцким (с 1932)

 

В 1932 году установилась переписка Константина Эдуардовича  с одним из талантливейших «поэтов  Мысли», своего времени, ищущем гармонию мироздания — Николаем Алексеевичем Заболоцким. Последний, в частности, писал Циолковскому:"…Ваши мысли  о будущем Земли, человечества, животных и растений глубоко волнуют меня, и они очень близки мне. В моих ненапечатанных поэмах и стихах я, как  мог, разрешал их". Заболоцкий рассказывал  ему о тяготах собственных  поисков, направленных на благо человечества: «Одно дело знать, а другое — чувствовать. Консервативное чувство, воспитанное  в нас веками, цепляется за наше сознание и мешает ему двигаться  вперёд». Натурфилософские изыскания  Циолковского наложили на творчество этого автора крайне весомый отпечаток. 
 
 
 
Научные достижения 
 

 

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 ввиду их сомнительной ценности. 
 
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 (дирижабля), 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.

 

Циолковский занимался  механикой управляемого полета, в  результате чего им был спроектирован  управляемый аэростат (слово «дирижабль»  тогда ещё не придумали). Циолковский  первым предложил идею цельнометаллического дирижабля и построил его модель. Первым печатным трудом о дирижаблях был «Аэростат металлический  управляемый» (1892), 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 (авиационная) летательная  машина» (1894) 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 (она получила название «формула Циолковского»), установившую зависимость между: 
 
скоростью ракеты в любой момент 
 
удельным импульсом топлива 
 
массой ракетыЗакончив 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 («Динамика точки переменной массы», И. В. Мещерский, СПб., 1897).

 

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 (1911 и 1914) 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, которым 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 («вторая космическая скорость») 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 (из графита) для управления полётом  ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов  топлива для охлаждения внешней  оболочки космического аппарата (во время  входа в атмосферу Земли), 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.