Константин Циолковский

Введение

   - Я многого еще не понимаю!- прервал один из слушателей.

- Не будете ли вы любезны разрешить предварительно несколько моих вопросов относительно окружающего нас мира.

   - Спрашивайте, не стесняйтесь…

   - Почему, например, балахонщики, выскочив из ракеты, не упали на Землю под влиянием силы ее притяжения?

   - Это очень просто! Выскочив из ракеты, вы имеете почти ту же скорость, как и она, т.е. вы пролетаете каждую секунду 7 ½  километров; такая скорость в 10 раз больше скорости пушечного ядра, и ее достаточно, чтобы развить центробежную силу, равную притяжению Земли. Вы не можете на нее упасть по той же причине, по которой и Луна на нее не может упасть. Отнимите от Луны ее скорость, и она, как камень, через пять дней упадет на Землю, обратив ее частью в расплавленную, частью в парообразную массу. Своей скорости вы также потерять не можете, пока движетесь в эфире, сопротивление которого если и есть, то совершенно не замечено, или, по крайней мере, сомнительно Вы мчитесь как болид, который, пока не встретит атмосферу или не упрется в Землю, будет по инерции мчаться вечно…

   - Это все вполне понятно… но почему вот небо кажется черным? – спросил один из висящих в пространстве ….

   Это отрывок из научно-фантастической повести «Вне Земли»,  автор К.Э.Циолковский, школьного учителя по роду деятельности и гениального изобретателя по душевному порыву и стремлению к покорению воздушных просторов.

   Судьба одарила его тяжелой долей. Мать он потерял в 13-летнем возрасте. Отец, ученый лесовод Эдуард Игнатьевич, вечно находившийся в  разъездах по службе, не мог заниматься сыном. Сам Циолковский был тугоухим вследствие перенесенного в детстве заболевания скарлатиной, и поэтому учиться ни в школе, ни в институте не мог. Но, страстно желая учиться, он применял особую систему самостоятельных занятий.

   На могиле воздвигнут высокий обелиск из серого камня, на одной из сторон которого отлиты из бронзы вещие слова ученого: «Человечество не остается вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникает за пределы атмосферы, а потом завоюет все околосолнечное пространство».

Учителя. Работа

   В Чертковской библиотеке Циолковский встретился с основоположником русского космизма Николаем Фёдоровичем Фёдоровым, работавшим там помощником библиотекаря (служащий, постоянно находившийся в зале), но так и не признал в скромном служащем знаменитого мыслителя. «Он давал мне запрещённые книги. Потом оказалось, что это известный аскет, друг Толстого и изумительный философ и скромник. Он раздавал всё свое крохотное жалование беднякам. Теперь я вижу, что он и меня хотел сделать своим пансионером, но это ему не удалось: я чересчур дичился», — написал позже Константин Эдуардович в автобиографии. Циолковский признавал, что Фёдоров заменил ему университетских профессоров. Однако, это влияние проявилось много позже, через десять лет после смерти Московского Сократа, а во время своего проживания в Москве Константин ничего не знал о взглядах Николая Фёдоровича, и они так ни разу и не заговорили о Космосе. Работа в библиотеке была подчинена чёткому распорядку. С утра Константин занимался точными и естественными науками, требовавшими сосредоточенности и ясности ума. Затем переключался на более простой материал: беллетристику и публицистику. Активно изучал «толстые» журналы, где публиковались как обзорные научные статьи, так и публицистические. Увлечённо читал Шекспира, Льва Толстого, Тургенева, восхищался статьями Дмитрия Писарева: «Писарев заставлял меня дрожать от радости и счастья. В нём я видел тогда своё второе „Я“».

     К сожалению, отец больше не смог оплачивать его проживание в Москве и к тому же плохо себя чувствовал и собирался на пенсию. С полученными знаниями Константин уже вполне мог начать самостоятельную работу в провинции, а также продолжать своё образование за пределами Москвы. Осенью 1876 года Эдуард Игнатьевич вызвал сына обратно в Вятку, и Константин вернулся домой.

В Вятку Константин вернулся ослабшим, исхудавшим и измождённым. Тяжёлые условия жизни в Москве, напряжённая работа привели также к ухудшению зрения. После возвращения домой Циолковский стал носить очки. Восстановив силы, Константин начал давать частные уроки по физике и математике. Первый урок получил благодаря связям отца в либеральном обществе. Проявив себя талантливым педагогом, в дальнейшем не имел недостатка в учениках.

При ведении уроков Циолковский применял собственные оригинальные методы, главным из которых была наглядная демонстрация — Константин делал бумажные модели многогранников для уроков геометрии, вместе с учениками проводил многочисленные опыты на уроках физики, чем заслужил славу преподавателя, хорошо и понятно объясняющего материал, на занятиях с которым всегда интересно.

   Для продолжения работы учителем была необходима определённая, документально подтверждённая квалификация. Осенью 1879 года в Первой губернской гимназии Константин Циолковский держал экзамен экстерном на уездного учителя математики. Как «самоучке», ему пришлось сдавать «полный» экзамен — не только сам предмет, но и грамматику, катехизис, богослужение и прочие обязательные дисциплины. Этими предметами Циолковский никогда не интересовался и не занимался, но сумел подготовиться за короткое время.

   Успешно сдав экзамен, Циолковский получил направление от Министерства просвещения в Боровск, расположенный в 100 километрах от Москвы, на свою первую государственную должность и в январе 1880 года покинул Рязань.

   В Боровске, неофициальной столице старообрядчества, Константин Циолковский жил и преподавал 12 лет, создал семью, приобрёл нескольких друзей, написал свои первые научные работы. В это время начались его контакты с российским научным сообществом, вышли первые публикации.

    В Боровском уездном училище Константин Циолковский продолжал совершенствоваться как педагог: преподавал арифметику и геометрию нестандартно, придумывал увлекательные задачи и ставил удивительные, особенно для боровских мальчишек, опыты. Несколько раз запускал с учениками огромный бумажный воздушный шар с «гондолой», в которой находились горящие лучины, для нагрева воздуха. Однажды шар улетел и это чуть не привело к пожару в городе.

   Научные работы

   Самая первая работа Циолковского была посвящена механике в биологии. Ей стала написанная в 1880 году статья «Графическое изображение ощущений». В ней Циолковский развивал свойственную для него в то время пессимистическую теорию «взбаламученного нуля», математически обосновывал идею бессмысленности человеческой жизни. Этой теории, по позднейшему признанию учёного, суждено было сыграть роковую роль в его жизни и в жизни его семьи. Циолковский отослал эту статью в журнал «Русская мысль», но там её не напечатали и рукопись не вернули. Константин переключился на другие темы.

     В 1881 году Циолковский написал свою первую подлинно-научную работу «Теория газов»]. Однажды его посетил студент Василий Лавров. Он предложил свою помощь, так как направлялся в Петербург и мог передать рукопись на рассмотрение в Русское физико-химическое общество (РФХО), весьма авторитетное научное сообщество в России того времени. В дальнейшем Лавров передал в РФХО и две следующие работы Циолковского.

«Теория газов» была написана Циолковским на основе имевшихся у него книг. Циолковский самостоятельно разработал основы кинетической теории газов. Статья была рассмотрена, своё мнение об исследовании высказал профессор П. П. Фан-дер-Флит:

    Хотя статья сама по себе не представляет ничего нового и выводы в ней не вполне точны, тем не менее она обнаруживает в авторе большие способности и трудолюбие, так как автор не воспитывался в учебном заведении и своими знаниями обязан исключительно самому себе… Ввиду этого желательно содействовать дальнейшему самообразованию автора…

Общество постановило ходатайствовать… о переводе г. Циолковского… в такой город, в котором он мог бы заниматься научными пособиями.

(Из протокола заседания общества от 23 октября 1882 год)

Вскоре Циолковский получил ответ от Менделеева: кинетическая теория газов открыта 25 лет назад. Этот факт стал неприятным открытием для Константина, причинами его неосведомлённости были изолированность от научного сообщества и отсутствие доступа к современной научной литературе. Несмотря на неудачу, Циолковский продолжил исследования.

     Второй научной работой, переданной в РФХО, стала статья 1882 года «Механика подобно изменяемого организма». Профессор Анатолий Богданов занятия «механикой животного организма» назвал «сумасшедствием». Отзыв Ивана Сеченова был в целом одобрительным, но к печати работу не допустили:

    « Труд Циолковского несомненно доказывает его талантливость. Автор солидарен с французскими биологами-механистами. Жаль, что он не закончен и не готов к печати…»

    Третьей работой, написанной в Боровске и представленной научному обществу, стала статья «Продолжительность лучеиспускания Солнца» (1883), в которой Циолковский описывал механизм действия звезды. Он рассмотрел Солнце как идеальный газовый шар, постарался определить температуру и давление в его центре, время жизни Солнца. Циолковский в своих расчётах использовал лишь основные законы механики (закон всемирного тяготения) и газовой динамики (закон Бойля-Мариотта). Статью рассматривал профессор Иван Боргман. По мнению Циолковского, она ему понравилась, но так как в первоначальном её варианте практически не было вычислений, «возбудила недоверие». Тем не менее, именно Боргман предлагал опубликовать представленные учителем из Боровска работы, что, впрочем, не было сделано.

Члены Русского физико-химического общества единогласно проголосовали за принятие Циолковского в свои ряды, о чём сообщили в письме. Однако Константин не ответил: «Наивная дикость и неопытность», — сокрушался он позже.

     Следующая работа Циолковского «Свободное пространство» 1883 года была написана в форме дневника. Это своеобразный мысленный эксперимент, повествование ведётся от имени наблюдателя, находящегося в свободном безвоздушном пространстве и не испытывающем действия сил притяжения и сопротивления. Циолковский описывает ощущения такого наблюдателя, его возможности и ограничения в передвижении и манипуляции с различными объектами. Он анализирует поведение газов и жидкостей в «свободном пространстве», функционирование различных приборов, физиологию живых организмов — растений и животных. Главным результатом этой работы можно считать впервые сформулированный Циолковским принцип о единственно возможном методе передвижения в «свободном пространстве» — реактивном движении:

     « В 1885 году, имея 28 лет, я твёрдо решился отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат».

    Применявшиеся в то время аэростаты с оболочками из прорезиненной ткани имели существенные недостатки — ткань быстро изнашивалась, срок службы аэростатов был небольшим. Кроме того, из-за проницаемости ткани водород, которым тогда наполняли аэростаты, улетучивался, а внутрь оболочки проникал воздух. Образовывался гремучий газ (водород+ воздух), достаточно было случайной искры, и происходил взрыв.

    Циолковский разработал аэростат собственной конструкции, результатом чего стало объёмистое сочинение «Теория и опыт аэростата, имеющего в горизонтальном направлении удлинённую форму» (1885—1886). В нём было дано научно-техническое обоснование создания совершенно новой и оригинальной конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой. Циолковский привёл чертежи общих видов аэростата и некоторых важных узлов его конструкции. Основные особенности разработанного Циолковским дирижабля:

Объём оболочки был переменным, что позволило сохранять постоянную подъёмную силу при различной высоте полёта и температуре атмосферного воздуха, окружающего дирижабль. Эта возможность достигалась за счёт гофрированных боковин и особой стягивающей системы.

     Циолковский ушёл от применения взрывоопасного водорода, его дирижабль наполнялся горячим воздухом. Высоту подъёма дирижабля можно было регулировать с помощью отдельно разработанной системы подогрева. Воздух нагревался путём пропускания по змеевикам отработанных газов моторов.

Тонкая металлическая оболочка также была гофрированной, что позволяло увеличить её прочность и устойчивость.

 Научно-фантастическое произведение «На Луне»

     В 1887 году Циолковский написал небольшую повесть «На Луне» — своё первое научно-фантастическое произведение. Повесть во многом продолжает традиции «Свободного пространства», но облечена в более художественную форму, имеет законченный, хотя и очень условный, сюжет. Два безымянных героя — автор и его друг физик — неожиданно попадают на Луну. Главной и единственной задачей произведения является описание впечатлений наблюдателя, находящегося на её поверхности. Рассказ Циолковского отличается убедительностью, наличием многочисленных подробностей, богатым литературным языком:

     «Мрачная картина! Даже горы обнажены, бесстыдно раздеты, так как мы не видим на них легкой вуали — прозрачной синеватой дымки, которую накидывает на земные горы и отдалённые предметы воздух… Строгие, поразительно отчётливые ландшафты! А тени! О, какие тёмные! И какие резкие переходы от мрака к свету! Нет тех мягких переливов, к которым мы так привыкли и которые может дать только атмосфера. Даже Сахара — и та показалась бы раем в сравнении с тем, что мы видели тут».

    Кроме лунного пейзажа Циолковский описывает вид неба и светил (включая Землю), наблюдаемых с поверхности Луны. Им подробно проанализированы следствия малой силы тяжести, отсутствия атмосферы, других особенностей Луны (скорости вращения вокруг Земли и Солнца, постоянной ориентации относительно Земли).

    «…мы наблюдали затмение…

На Луне оно составляет частое и грандиозное явление... Тень покрывает или всю Луну, или в большинстве случаев значительную часть её поверхности, так что полная темнота продолжается целые часы...

Серп стал ещё уже и наряду с Солнцем едва заметен...

Серп совсем сделался не виден…

Вот как будто кто-то с одной стороны светила приплюснул невидимым гигантским пальцем его светящуюся массу.

Вот уже видна только половина Солнца.

Наконец исчезла последняя его частица, и всё погрузилось в мрак. Набежала и прикрыла нас огромная тень.

Но слепота быстро исчезает: мы видим месяц и множество звёзд.

Месяц имеет форму тёмного круга, охваченного великолепным багровым сиянием, особенно ярким, хотя и бледным с той стороны, где пропал остаток Солнца.

Я вижу цвета зари, которыми когда-то мы любовались с Земли.

И окрестности залиты багрянцем, как бы кровью».

     «Сумасшедший изобретатель»

     Жители Боровска  не понимали Циолковского и сторонились его, смеялись над ним, некоторые даже опасались, называли «сумасшедшим изобретателем». Чудачества Циолковского, его образ жизни, кардинально отличавшийся от образа жизни обывателей Боровска, часто вызывали недоумение и раздражение.

    Так, однажды, с помощью пантографа Циолковский сделал большого бумажного ястреба — увеличенную в несколько раз копию складной японской игрушки — раскрасил его и запускал в городе, причём жители принимали его за настоящую птицу.

      Зимой Циолковский любил кататься на лыжах и коньках. Придумал ездить по замерзшей реке с помощью зонта-«паруса». Вскоре по тому же принципу сделал сани с парусом:

   «По реке ездили крестьяне. Лошади пугались мчащегося паруса, проезжие ругались матерным гласом. Но по глухоте я долго об этом не догадывался».

       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.

        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.

         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» демонстрировалась Н. Е. Жуковским в Москве, на проходившей в январе этого года Механической выставке.

     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.

     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.

      17 ноября 1919 года 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, за Циолковского ходатайствовало некое высокопоставленное лицо, в результате чего учёного отпустили.

    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 1924 году переименована в Коммунистическую академию), а 9 ноября 1921 года учёному была назначена пожизненная пенсия за заслуги перед отечественной и мировой наукой. Эту пенсию выплачивали до 19 сентября 1935 года — в тот день Константин Эдуардович Циолковский умер от рака желудка в ставшем ему родным городе Калуге.

       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.

   « 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».  

Заключение

   Весь мир ждал реферата ученых об их необыкновенном и плодотворном путешествии.

    - Пространство в 34 тысячах километров от земной поверхности, Гед сейчас устраивается колония, неудобно, так как не имеется достаточного количества материала для работ. Поэтому я предлагаю новые поселения понемногу переводить в пространство между орбитами Земли и Марса. Оно переполнено богатейшими строительными материалами. Материал есть в виде незначительных болидов также между Землей и Луной.

    Зато многие наши потомки найдут в небесном пространстве приют, счастье и полное нравственное удовлетворение!

    Можем ли мы предвидеть, что сделают они через десятки миллионов лет, когда ослабнет сияние Солнца? Не отправятся  ли они к другим, еще не погасшим солнцам? Какие встретят планеты?...Ведь планет, годных для жизни, подобных Земле, бесконечное множество…  Отрывок из научно-фантастической повести «Вне Земли»

   Космос… Черная пустота на многие миллиарды километров, гигантские светила, в объеме которых разместятся орбиты планет солнечной системы, крошечные полузвезды-полупланеты из сверхтяжелого вещества, спичечную коробку с которым не поднимут самые мощные подъемные краны… И в этом бесконечном во времени и в пространстве мире есть Человек! Он стремиться постигнуть самые сокровенные тайны природы, пронизать мыслью всю Вселенную.

      К.Э.Циолковский страстно мечтал о межпланетных полетах и упорно шел к решению этой проблемы. Его заслуги признаны во всем мире, он считается основоположником ракетоплавания.