Костянтин Едуардович Ціолковський
Мимовільна заглибленість змусила Ціолковського не за віком уважно вдивлятися в світ. «Батько раптом уявив, що у мене технічні здібності і мене відправили в Москву». Три роки Ціолковський прожив в столиці, вивчаючи фізико-математичні науки по курсам середньої і вищої школи. «Я пам'ятаю, що крім води і чорного хліба в мене тоді нічого не було. Кожні три дні я ходив в булочну і купував там на 9 копійок хліба. Таким чином, я проживав в місяць 90 копійок. Все ж я був щасливий своїми ідеями і чорний хліб мене аніскільки не засмучував. Одночасно мене страшно займали різні питання, і я намагався зараз же їх вирішувати за допомогою набутих знань. Особливо мучив мене таке питання - чи не можна застосувати відцентрову силу, для того щоб піднятися за атмосферу, в небесні простори ?. ».
Одного разу Ціолковського здалося, що він близький до розв'язання проблеми.
«... Я був такий схвильований, навіть вражений, що не спав всю ніч, бродив по Москві, і все думав про великі наслідки мого відкриття. Але вже до ранку я переконався в помилковості мого винаходу. Розчарування було так сильно, як і чарівність. Ця ніч залишила слід на все моє життя: через тридцять років я ще бачу іноді уві сні, що піднімаюся до зірок на моїй машині, і відчуваю такий же захват, як і в ту незапам'ятну ніч ».
Восени 1879 року Ціолковський екстерном склав іспити і був призначений на посаду вчителя арифметики, геометрії і фізики в місто Боровськ Калузької губернії. «Одягнув свої навушники, кожушок, пальто, валянки і відправився в шлях». Учителем, писав він, «... прослужив я без перерви близько 40 років. Через мої руки пройшло приблизно 500 учнів і півтори тисячі учениць середньої школи. Я прочитав не менше 40 000 лекцій (по глухоті я не любив питати і тому дотримувався лекційного методу). Учні дуже любили мене за справедливість і невтомність в поясненнях. Ну і цікаві досліди я не скупився показувати; на ці досліди йшла частина моєї платні ».
Головні роботи, зроблені в ті роки Ціолковським, стосувалися наукового обґрунтування цельнометаллического аеростата (дирижабля), добре обтічного аероплана, і ракети для міжпланетних подорожей. Але з 1896 року він займався вже в основному теорією руху реактивних апаратів. Він навіть запропонував ряд схем ракет дальньої дії і ракет для міжпланетних подорожей. Мабуть, сама епоха була такою. Так з провінції і зірки видніше.
Наукове і технічне обгрунтування конструкції суцільнометалевого дирижабля Ціолковський дав в 1887 році в роботі «Теорія і досвід аеростата». До роботи було докладено докладні креслення. Дирижабль, розроблений Ціолковським, вигідно відрізнявся від усіх попередніх конструкцій. По-перше, це був дирижабль змінного обсягу, що дозволяло зберігати постійну підйомну силу при різних температурах навколишнього повітря і при різних висотах польоту, по-друге, газ, що наповнює дирижабль, можна було підігрівати за рахунок тепла вже відпрацьованих газів, що пропускаються за спеціальними змеевикам , а по-третє, оболонка дирижабля була виконана з тонкого гофрованого металу. Геометрична форма дирижабля і розрахунок міцності оболонки були виконані самим Ціолковським.
На жаль, проект суцільнометалевого дирижабля не був підтриманий науковими установами. Звернення Ціолковського в Генеральний штаб російської армії теж не мало успіху. По суті, все обмежилося публікацією роботи «Аеростат металевий керований».
У 1892 році Ціолковський переїхав до Калуги.
Там він почав викладати фізику і математику в гімназії і єпархіальному училище, а в науковій діяльності звернувся до нової, мало вивченою тоді області літальних апаратів, важчих за повітря.
У статті 1894 «Аероплан або птицеподобная (авіаційна) літальна машина» Ціолковський дав докладний опис і креслення моноплана, який за зовнішнім виглядом і аеродинамічній компоновці передбачав конструкції літаків, що з'явилися тільки через п'ятнадцять-двадцять років. У аероплані Ціолковського крила мали товстий профіль із закругленою передньою кромкою, а фюзеляж - обтічну форму.
У 1897 році Ціолковський своїми силами побудував аеродинамічну трубу, як він її називав - повітродувку, і розробив спеціальну методику експериментів. Але найзначніші результати він все ж отримав в області теорії руху ракет.
Поглиблюючи свої дослідження, в 1929 році Ціолковський запропонував оригінальну теорію ракетних «поїздів».
У першому варіанті його теорії повинна була використовуватися велика ракета, складена з декількох інших послідовно з'єднаних одна за одною ракет. При зльоті такого «поїзда» штовхає була остання (нижня) ракета. Використавши паливо, вона відокремлювалася від «поїзда» і падала на землю. Далі включався і починав працювати двигун наступної нижньої ракети. Виробивши паливо, вона також відокремлювалася від «поїзда». До кінцевої мети приходила головний ракета, що досягла швидкості, якою вона ніколи не змогла б досягти будучи одинарної. У другому варіанті «поїзд» складався з паралельного з'єднання ракет, названого Ціолковським ескадрильєю. Всі ракети такої ескадрильї повинні були працювати одночасно - до моменту використання половини свого палива. Після цього запас палива з крайніх ракет зливався в напівпорожні баки внутрішніх, а самі ракети відділялися від ескадрильї. Зазначений процес повинен був повторюватися до тих пір, поки залишалася тільки одна ракета. Вона і досягала мети.
Ціолковський не тільки вирішив задачу про рух ракет в однорідному полі тяжіння і підрахував необхідні запаси палива для подолання сили тяжіння Землі, він ще, нехай і наближено, розглянув вплив атмосфери на політ ракети і обчислив запас палива для подолання сил опору повітряної оболонки Землі. Дослідження Ціолковського вперше науково показали можливість здійснення польотів з космічними швидкостями. Він перший вивчив питання про штучному супутнику Землі, а також висловив ідею про створення позаземних станцій як проміжних баз при міжпланетних повідомленнях. Він висунув ідею газових рулів для управління польотом ракети в безповітряному просторі і запропонував гіроскопічну стабілізацію ракети у вільному польоті в просторі, де не діють сили тяжіння і сили опору. Щоб ракета не згоріла, як метеорит, при поверненні з простору на Землю, Ціолковський обчислив спеціальні траєкторії для погашення швидкості при наближенні до Землі, а також запропонував спеціальні способи охолодження стінок ракети рідким окислювачем. Дослідивши велике число можливих окислювачів і горючих, для рідинних реактивних двигунів Ціолковський рекомендував наступні паливні пари: спирт і рідкий кисень, вуглеводні і рідкий кисень або озон.
«... Спочатку можна літати на ракеті навколо Землі, - мріяв Ціолковський, - потім можна описати той чи інший шлях щодо Сонця, досягти бажаної планети, наблизитися або віддалитися від Сонця, впасти на нього або піти зовсім, зробившись кометою, блукає багато тисяч років у мороці, серед зірок, до наближення до однієї з них, яка зробиться для мандрівників або їх нащадків новим Сонцем.
Людство, - писав він, - утворює ряд міжпланетних баз навколо Сонця, використавши в якості матеріалу для них блукаючі в просторі астероїди (малі місяця). Реактивні прилади завоюють людям безмежні простори і дадуть сонячну енергію в два мільярди разів більшу, ніж та, яку людство має на Землі. Крім того, можливе досягнення і інших сонць, до яких реактивні поїзда дійдуть протягом декількох десятків тисяч років. Краща частина людства, ймовірно, ніколи не загине, але буде переселятися від сонця до сонця, у міру їх згасання. Немає кінця життя, кінця розуму і вдосконалення людини. Прогрес його вічний.
А якщо це так, то неможливо сумніватися і в досягненні безсмертя ».
Тільки при Радянській владі Ціолковський отримав можливість працювати, не думаючи про матеріальну сторону справи.
«... Засновано була в Москві Соціалістична (названа потім Комуністичної) Академія. Я заявив їй про себе і послав свою друковану автобіографію. Був обраний членом. Але я вже був руїною, - з гіркотою писав Ціолковський, - і не міг би мати бажання Академії переїхати в Москву ».
У 1919 році Ціолковського обрали членом Російського товариства любителів міроведенія в Петрограді, в 1927 році - членом Південного астрономічного товариства, в 1928 - членом Комісії з наукового повітроплавання, в 1932 - членом Союзу Тсоавіахіму, а в 1934 році - почесним професором Академії повітряного флоту. Багато в Калузі добре знали людини в довгому чорному пальто, в чорному капелюсі, з чорним шарфиком через плече, разговаривавшего тільки за допомогою слухової труби, яку він сам називав «слухач».
Дослідження Ціолковського залишили яскравий слід в аеродинаміці, філософії, лінгвістиці, в працях про суспільний устрій життя людей на штучних островах, плаваючих навколо Сонця між орбітами Землі і Марса ( «ефірні острова»). Деякі з цих досліджень спірні, деякі повторюють створене до нього, тим не менш, роботи, виконані в провінційній Калузі людиною, багато в чому відірваним від світової культури, не можуть не захоплювати.
«Я - найчистіший матеріаліст, - не раз відзначав Ціолковський. - Нічого не визнаю, крім матерії. У фізиці, хімії та біології бачу одну механіку. Весь космос тільки нескінченний і складний механізм. Складність його так велика, що межує зі свавіллям, несподіванкою і випадковістю ».
Насправді погляди Ціолковського були набагато складніше.
Чудове тому свідчення залишено відомим радянським вченим А. Л. Чижевським, добре знав великого калузького самоука.
«... Є питання, на які ми можемо дати відповідь, - згадував Чижевський слова Ціолковського, - хай не точний, але задовільний для сьогоднішнього дня. Є питання, про які ми можемо говорити, що ми можемо обговорювати, сперечатися, не погоджуватися, але є питання, які ми не можемо ставити ні іншому, ні навіть самому собі, але неодмінно задаємо собі в хвилини найбільшого розуміння світу. Ці питання: навіщо все це? Якщо ми поставили собі питання такого роду, значить, ми не просто тварини, а люди з мозком, в якому є не просто сеченовский рефлекси і павловські слину, а щось інше, інше, зовсім не схоже ні на рефлекси, ні на слину. Чи не прокладає чи матерія, зосереджена в мозку людини, деяких особливих шляхів, незалежно від сеченовский і павловських примітивних механізмів? Інакше кажучи, чи немає в мозковій матерії елементів думки і свідомості, вироблених протягом мільйонів років і вільних від рефлекторних апаратів, навіть найскладніших? ...
Так-с, Олександре Леонідовичу, - говорив Ціолковський, - як тільки ви поставите собі питання такого роду, значить ви вирвалися з традиційних лещат і злетіли в нескінченні вершини: навіщо все це - навіщо існують матерія, рослини, тварини, людина і його мозок - теж матерія, - вимагає відповіді на питання: навіщо все це? Навіщо існує світ, Всесвіт, Космос? Навіщо? ...
Багато хто думає, що я дбаю про ракету і турбуюся про її долю через самої ракети. Це було б найглибшій помилкою. Ракети для мене тільки спосіб, тільки метод проникнення в глибину космосу, але аж ніяк не самоціль. Чи не доросли до такого розуміння речей люди говорять про те, чого не існує, що робить мене якимось однобоким техніком, а не мислителем. Так думають, на жаль, багато, хто говорить або пише про ракетний корабель. Не сперечаюся, дуже важливо мати ракетні кораблі, бо вони допоможуть людству розселитися по світовому простору. І заради цього розселення я-то і хлопочу. Буде інший спосіб пересування в космосі - прийму і його. Вся суть - у переселенні з Землі і в заселенні Космосу. Треба йти назустріч, так би мовити, космічної філософії! На жаль, наші філософи про це зовсім не думають. А вже кому-кому, як не філософам варто було б займатися цим питанням. Але вони або не хочуть, або не розуміють великого значення питання, або просто бояться. І то можливо! Уявіть собі філософа, який боїться. Демокрита, який боїться. Неможливо.
Дирижаблі, ракети, другий початок термодинаміки - це справа нашого дня, а ось вночі ми живемо іншим життям, якщо собі поставимо це прокляте питання. Кажуть, що задавати таке питання - просто безглуздо, шкідливо і ненауково. Кажуть - навіть злочинно. Згоден з таким трактуванням. Ну, а якщо він, це питання, все ж задається? Що тоді робити? Відступати, зариватися в подушки, п'янить себе, засліплювати себе? І задається він не тільки тут, в світлиці Ціолковського, але деякі голови повні їм, насичені їм - і вже не одне століття, не одне тисячоліття. Це питання не вимагає ні лабораторій, ні трибун, ні афінських академій. Його відмовив ніхто: ні наука, ні релігія, ні філософія. Він стоїть перед людством - величезний, безмежний, як весь цей світ, і волає: навіщо? Навіщо? Інші - розуміють - просто мовчать ».
«... Космічне буття людства, - згадував Чижевський слова Ціолковського, - як і все в космосі, може бути поділені на чотири основних ери. Ера народження, в яку вступить людство через кілька десятків років і яка триватиме кілька мільярдів років. Потім ера становлення. Ця ера буде ознаменована розселенням людства по всьому космосу. Тривалість цієї ери - сотні мільярдів років. Потім епоха розквіту людства. Тепер важко передбачити її тривалість - теж, очевидно, сотні мільярдів років. І, нарешті, ера термінальна займе десятки мільярдів років. Під час цієї ери людство повністю відповість на питання: навіщо. - і вважатиме за благо включити в дію другий закон термодинаміки в атомі, тобто з корпускулярного речовини перетвориться в променеве.
Що таке променева ера космосу - ми нічого не знаємо і нічого припускати не можемо. Допускаю, що через багато мільярдів років променева ера космосу знову перетвориться в корпускулярну, але більш високого рівня, щоб все почати спочатку: виникнуть сонця, туманності, сузір'я, планети. Але по більш досконалого закону. І знову в космос прийде новий, більш досконалий людина ... щоб перейти через всі високі ери і через довгі мільярди років згаснути знову, перетворившись в променеве стан, але теж більш високого рівня. Пройдуть мільярди років, і знову з променів виникне матерія вищого класу і з'явиться, нарешті, надновий людина, яка буде розумом настільки вище нас, наскільки ми вище одноклітинного організму. Він вже не буде питати: чому, навіщо? Він це знатиме. і, виходячи зі свого знання, буде будувати собі світ за тим зразком, який вважатиме найбільш досконалим ...
Така буде зміна великих космічних ер і великий ріст розуму!
І так буде тривати до тих пір, поки цей розум не дізнається все, тобто багато мільярдів мільйонів років, багато космічних народження і смерті. І ось, коли розум (або матерія) дізнається все, саме існування окремих індивідів і матеріального або корпускулярного світу він вважатиме непотрібним і перейде в променеве стан вищого порядку, яке буде все знати і нічого не бажати, тобто в той стан свідомості, яке розум людини вважає прерогативою богів. Космос перетвориться в велике досконалість ».
За своє життя Ціолковський видав безліч книжок.
Він видавав їх крихітними тиражами за свій рахунок. У цих книжках були точні розрахунки, складні креслення, філософські роздуми, але головне, в них було безліч незвичайних провидений. «Мої висновки більш втішні, ніж обіцянки самих життєрадісних релігій».