Русские учёные и изобретатели

С 1885 года К. Э. Циолковский начал усердно заниматься вопросами воздухоплавания. Он поставил своей задачей создать металлический управляемый дирижабль (аэростат). К. Э. Циолковский обратил внимание на весьма существенные недостатки дирижаблей с баллонами из прорезиненной материи: такие оболочки быстро изнашивались, были огнеопасны, обладали весьма незначительной прочностью, и наполняющий их газ быстро терялся вследствие их проницаемости. Результатом работы К. Э. Циолковского было объемистое сочинение «Теория и опыт аэростата». В этом сочинении дано теоретическое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой (железной или медной); для пояснения сути дела в приложениях разработаны многочисленные схемы и чертежи.

Эта работа над совершенно новой задачей, без литературы, без общения с учеными, требовала невероятного напряжения и сверхчеловеческой энергии. «Работал я два года почти непрерывно, — писал К. Э. Циолковский, — я был всегда страстным учителем и приходил из училища сильно утомленным, так как большую часть сил оставлял там. Только к вечеру я мог приняться за свои вычисления и опыты. Как же быть? Времени было мало, да и сил также, и я придумал вставать чуть свет и, уже поработавши над своим сочинением, отправляться в училище. После этого двухлетнего напряжения сил у меня целый год чувствовалась тяжесть в голове».

В 1892 году К. Э. Циолковский значительно дополнил и развил свою теорию цельнометаллического дирижабля. Результаты научных изысканий по этому вопросу К. Э. Циолковский издал на свои собственные скудные средства.

Наиболее важные научные достижения К. Э. Циолковского относятся к теории движения ракет и реактивных приборов. Долгое время он, как и его современники, не придавал большого значения ракетам, считая их делом забавы и развлечений. Но в конце XIX столетия К. Э. Циолковский начал теоретическую разработку этого вопроса. В 1903 году в журнале «Научное обозрение» появилась его статья «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В ней была дана теория полета ракеты и обоснована возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений.

Важными и оригинальными открытиями К. Э. Циолковского в теории реактивного движения являются исследование движения ракеты в космическом пространстве, определение коэффициента полезного действия ракеты (или, как называет К. Э. Циолковский, утилизация ракеты), исследование полета ракеты под влиянием тяжести в вертикальном и наклонном направлениях. К. Э. Циолковскому принадлежит подробное изучение условий взлета с различных планет, рассмотрение задач о возвращении ракеты с какой‑либо планеты или астероида на Землю. Он исследовал влияние силы сопротивления воздуха на движение ракеты и дал подробные расчеты необходимого запаса горючего для того, чтобы ракета пробила слой земной атмосферы. Наконец, К. Э. Циолковский выдвинул идею составных ракет или ракетных поездов для исследования космических пространств.

Результаты трудов К. Э. Циолковского в теории ракет стали сейчас классическими. В первую очередь нужно отметить закон К. Э. Циолковского, касающийся движения ракеты в безвоздушном пространстве под действием только реактивной силы, и его гипотезу о постоянстве относительной скорости истечения продуктов горения из сопла ракеты.

Из закона К. Э. Циолковского следует, что скорость ракеты возрастает неограниченно с увеличением количества взрывчатых веществ, причем величина скорости не зависит от быстроты или неравномерности сжигания, если только относительная скорость выбрасываемых из ракеты частиц остается постоянной. Когда запас взрывчатого вещества равен весу оболочки ракеты с людьми и приборами, тогда (при относительной скорости выбрасываемых частиц 5700 метров в секунду), скорость ракеты в конце горения будет почти в два раза больше той, которая нужна, чтобы удалиться навсегда из поля тяготения Луны- Если запас горючего в шесть раз больше веса ракеты, то в конце горения она приобретает скорость, достаточную для удаления от Земли и превращения ракеты в новую самостоятельную планету — спутник Солнца.