100 великих научных достижений России

Реактивный принцип основан на третьем законе Ньютона – действие равно противодействию. При взрыве пороха внутри герметичной камеры образовавшиеся газы разрывают ее – случай гранаты. Если же в камере есть отверстие, сжатый газ устремляется в него и «отталкивает» камеру в противоположную сторону. Именно это отталкивание ракеты истекающим из нее газом и направляет ее в полет. Сколько времени истекает газ, столько времени ракета и движется плюс инерция полета. Скорость полета ракеты увеличивается еще и за счет расширяющегося конического сопла, исходя из которого газы оказывают дополнительное давление еще и на стенки этого сопла. Такой механизм позволяет ракете двигаться в безвоздушном пространстве, где аппарату для движения не за что «цепляться» и не от чего отталкиваться.

Первые свидетельства о ракетах можно найти у китайских и античных авторов. Это были всевозможные трубки, «огненные стрелы», модели птиц, в частности деревянные голуби. Как правило, начинкой ракет служил открытый китайцами несколько тысячелетий назад порох. Простой принцип устройства, его эффективность и, что немаловажно, эффектность издавна привлекали военных. Из достоверных источников известно, что ракетами пользовались воины Чингисхана, Яна Гуса, запорожские казаки, индийские войска, боровшиеся с английскими колонизаторами… В первой половине XVII в. белорусский инженер К. Семенович впервые предложил принцип пороховой многоступенчатой ракеты.

В России в XIX в. математическую теорию и конструкции ракет разрабатывали офицеры и генералы, инженеры и ученые, озабоченные созданием ракетного оружия, – А.Д. Засядько, И.М. Третесский, Н.С. Соковнин, И.В. Мещерский, К.И. Константинов, Н.И. Тихомиров и др.

Революционер Н.И. Кибальчич накануне казни в тюрьме (1881) разработал первый проект ракетного самолета, о котором стало известно только после Октябрьской революции 1917 г.

На рубеже веков вопросами реактивного движения занимались и многие европейские и американские исследователи. Однако первый теоретический труд в этой области – статья Циолковского «Исследования мировых пространств реактивными приборами» – вышел в России в 1903 г. 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. Можно сказать, что именно этой статьей был дан старт и самой космонавтике.

Публикация явно опередила время и осталась незамеченной. Через 10 лет сочинение повторно вышло в журнале «Вестник воздухоплавания», но к этому времени за рубежом многие исследователи предложили свои варианты реактивных звездолетов и заявили о своем приоритете. Тем не менее благодаря первой публикации первенство осталось за русским ученым.

К 1914 г. Циолковский подробно разработал теорию полета жидкотопливной ракеты переменной массы в атмосфере и в космическом пространстве, а также решил задачу посадки звездолета на поверхность планет, лишенных атмосферы («Дополнение к “Исследованию мировых пространств реактивными приборами”»).

Несмотря на то что космические идеи Циолковского подхватили некоторые ученые и популяризаторы науки (А.Г. Столетов, Н.Е. Жуковский, В.В. Рюмин, Я.И. Перельман, Н.А. Рынин и др.), труды ученого были оценены только после Октябрьской революции. В 1921 г. ему была назначена персональная пенсия, которая спасла Константина Эдуардовича от голодной смерти и дала ему возможность продолжить свои труды.

Когда ученому было уже за семьдесят, он разработал теорию движения составных многоступенчатых ракет, ставшую базовой основой космонавтики; предложил идею ракеты – искусственного спутника Земли; описал условия жизнедеятельности экипажа звездолета; предложил внеземные космические станции в качестве промежуточных баз для космического корабля; рассчитал оптимальную высоту для полета вокруг Земли – 300–700 км; предложил свою формулу (названную его именем), ставшую главной формулой космонавтики. Согласно ей «конечная скорость ракеты прямо пропорциональна скорости истечения газа и натуральному логарифму отношения начальной массы ракеты к массе ракеты после израсходования топлива» («Космические ракетные поезда», 1929).

Практически все идеи исследователя подтвердились практикой современной космонавтики и нашли воплощение во многих космических проектах. Кроме реализованных у Циолковского было много оригинальных идей, не нашедших своего воплощения. Например, ученый предлагал производить дозаправку ракет во время полета от ракет-спонсоров. Из 32 стартующих ракет 16, выработав половину топлива, отдавали вторую половину остальным 16, а далее – 8 половину топлива отдавали 8, 4–4 ракетам и т. д., пока не останется одна ракета.

Априори заняв место одного из самых величайших ученых современности, Циолковский скромно признавался: «Все, что я пишу, конечно, навеяно чтением книг и работами других авторов… Что это так, видно из того, что я готов отречься от приоритета всего, что сообщаю».