Читать книгу Рязанский след на орбите «Бурана» - Группа авторов - Страница 5

Константин Эдуардович Циолковский (5 (17) сентября 1857 – 19 сентября 1935) родился в селе Ижевское Рязанской губернии.

«Корни мои в Рязанской земле. В этом краю протекли едва ли не лучшие годы, чего там только не испытал. И грамоте мать учила, и первые смелые мысли пришли», – писал К.Э. Циолковский.

В московском периоде жизни Циолковского (1873–1876 гг.) он встретился с гениальным учёным, теория которого стала основой практически для всех его работ, – с Николаем Фёдоровичем Фёдоровым.

Под влиянием Фёдорова Циолковский занялся детальной проработкой отдельных положений своего учителя, его философскую теорию перевёл в практическую плоскость. Он детально проработал многие вопросы практического освоения космоса: организацию межпланетных сообщений, создание спутников Земли, космических станций, городов и поселений на других планетах.

Для лучшего понимания специальных вопросов (см. рисунки из юношеской работы К.Э. Циолковского 1879 года) воспользуемся фрагментами описаний, составленных К.Э. Циолковским 21 июня 1933 г.[14] В них Константин Эдуардович рассматривает некоторые условия и проблемы, связанные с космическими полётами и условиями существования человека в космической среде.

Отсутствие тяжести. Твёрдые тела. Покой.

Когда в условиях невесомости при соприкосновении тела не давят друг на друга, груза не существует. Направление тела произвольно: нет верха и низа, нет горизонтальных и отвесных линий, нет ни отвеса, ни уровня (ватерпас). Всякая поза возможна. Неподвижное тело навсегда остаётся неподвижным, если не имеет опору или какой-либо среды: воды, воздуха и проч. Чтобы привести такое тело в движение, надо давить на него тем сильнее и дольше, чем масса его больше и желаемая скорость значительнее.

Вращение

Вращающееся тело вертится во веки веков, если этому не препятствует сопротивление среды или соприкасающихся тел. Вращение совершается вокруг свободной (воображаемой) оси, проходящей через центр тяжести тела. Чтобы остановить вращение, нужна тем больше сила, чем больше масса тела, его скорость и объём (момент инерции).

Прямолинейное движение

Если предмет движется прямо, то это движение также вечно. Направление и скорость его измениться без насилия не могут. Сила же для этого требуется тем большая, чем масса предмета и степень скорости изменения больше.

Сложное движение

Ещё возможно сложное движение, состоящее из двух описанных движений: вращательного и поступательного. Оно подобно колесу едущего экипажа или движению планет, если бы она не заворачивалась ещё кругом Солнца. Есть ещё дрожательное движение, но оно неустойчиво и через некоторое время превращается в одно из описанных.

Движение тел в невесомости. Рисунки К.Э. Циолковского

Природа силы тяжести и невесомость. Рисунки К.Э. Циолковского

Тяжесть вообще

Мы видим, что всё пространство Вселенной, все промежутки между небесными телами лишены тяжести, которая зависит только от величины и массы соприкасающихся наблюдаемых тел. Если они малы, как люди и их сооружения, или рассеяны в пространстве, то мы не усмотрим заметной тяжести. Тяжесть рождается только на планетах и зависит от них, без соприкосновения же с ними её не существует, или она поразительно слаба.

Если это явление так распространено во Вселенной, то интересно знать, чем же проявляется такое отсутствие тяжести?

Мы живём на очень массивной планете и потому испытываем большую тяжесть. На некоторых планетах она ещё больше, на большинстве же их она меньше, нисходя почти до нуля. Мы так привыкли к нашей тяжести, что не можем живо представить её отсутствие, или даже иную её величину, т. е. ни уменьшенную, ни увеличенную.

Тяжесть проявляется в ускоренном падении тел, в давлении их друг на друга, в разрушительном её действии, в препятствии к движению вверх. Она приковывает нас к планете, и лишь фантазия людей удаляет нас от Земли и позволяет совершать путешествия на небесные тела.

Получение тяжести движением

Тяжесть любой силы может быть создана движением без малейших хлопот и расходов. Если животное соскучится без тяжести или понуждается в ней, то она всегда к нашим услугам. Почва растений нуждается хотя в малой тяжести, иначе она распылится и не может служить опорою или питанием для растений.

Представьте себе кольцеобразное жилище человека в виде скрученной кольцом колбасы. Если это жилище закружим вокруг какой-нибудь его воображаемой оси, например, как карусель, то вот вам и тяжесть. Величина её обратна поперечнику кольца и пропорциональна квадрату окружной скорости, т. е. она совершенно зависит от нас. По закону инерции тело вращается вечно. Надо только раз заставить кольцо вращаться, и оно никогда не остановится.

Можно получить тяжесть меньше земной и больше. Чтобы не было большего числа оборотов в час, можно поперечник кольца как можно более увеличить. Тогда не будет опасности от головокружения. Стоит только остановить кольцо, и тяжесть исчезнет без следа. Можно её увеличить или ослабить, если ускорить или замедлить вращение кольца.

Если сооружения очень громадны, т. е. простираются на тысячи вёрст и, главное, массивны, то они будут обнаруживать между своими частями притяжение и склонны к смятию и разрушению. Тогда лёгкое их вращение будет противодействовать тяготению частей, и постройка, несмотря на её величину и массивность, не разрушится. Впрочем, в этом случае давление внутри газов может уравновесить несколько тяготение частей жилища.

Предмет размышлений Циолковского обширен – физические явления при движении маятника и качелей; вагона, начинающего либо оканчивающего своё движение; в пушечном ядре, где возникает «усиленная тяжесть». Учёного явно беспокоит вопрос о том, как перенесут «усиленную тяжесть» живые существа. Иначе Циолковский не нарисовал бы птицу в жерле пушки или людей в вагонах, движущихся и по прямой, и по кривой.

Мы видим на его рисунке канал, рассекающий Землю, и читаем, что «ядро падает через диаметральный земной канал и достигает центра через 20 минут. Относительная тяжесть в ядре исчезает». Невесомость и перегрузка, «веретенообразная башня, висящая без опоры над планетой и не падающая, благодаря центробежной силе» (легко узнается искусственный спутник), и «кольца, окружающие планету без атмосферы, с помощью которых можно восходить на небеса и спускаться с них, а также отправляться в космическое путешествие». – Многие проблемы, впоследствии ставшие предметом рассмотрения больших научно-исследовательских коллективов, нашли отражение в юношеских заметках К.Э. Циолковского, размещённых на страницах обычной школьной тетрадки.

Даже сегодня, в век бурного освоения космоса, далеко не всё, задуманное молодым учителем К.Э. Циолковским, успело свершиться. Эти бесценные записи были сделаны, пока министерство просвещения подыскивало для Циолковского место учителя в одном из уездных городов Российской империи. А пока назначение Константина Эдуардовича на должность учителя задерживалось, от теоретических предположений он перешёл к практическим опытам: построил центробежную машину – предшественницу центрифуг, на которых и сегодня тренируются космонавты.

Три десятка лет спустя К.Э. Циолковский вспоминал о своих юношеских опытах: «Я ещё давно делал опыты с разными животными, подвергая их действию усиленной тяжести на особых центробежных машинах. Ни одно живое существо мне убить не удалось, да я и не имел этой цели, но только думал, что это могло случиться. Помнится, вес рыжего таракана, извлечённого из кухни, я увеличивал в 300 раз, а вес цыплёнка – раз в 10; я не заметил тогда, чтобы опыт принёс им какой-нибудь вред».

В 1879 году мало кого интересовала судьба тараканов и цыплёнка, подвергнутых Циолковским испытаниям на перегрузки. А ведь они были первыми земными существами, прошедшими предкосмическую тренировку… Это они предвосхищали состоявшийся спустя три четверти века полёт собаки Лайки – первой космической путешественницы, Белки и Стрелки – собак-космонавтов, впервые возвратившихся на Землю.

Следует ещё раз отметить, что важнейшим делом жизни К.Э. Циолковского стали труды в области ракетно-космической техники, нацеленные на исследование и освоение межпланетного пространства. Решение этих проблем красной нитью проходит через всё его полувековое научное творчество.

В годы юности в трудах начинающего учёного К.Э. Циолковского не был ещё определён способ, который помог бы преодолеть путь к заветным космическим просторам. Но, спустя многие годы, наш гениальный земляк сосредоточил решение этой проблемы на одном определяющем слове: «ракета».

В трудах послеоктябрьского периода, посвящённых ракетно-космической технике, К.Э. Циолковский разработал важнейшие проблемы, относящиеся к организации полётов человека за пределы земной атмосферы. К их числу относятся вопросы создания теории многоступенчатых ракет («ракетных поездов» – по выражению Циолковского), достижения космических скоростей летательным аппаратом, определения условий посадки космических аппаратов на поверхность планет, лишённых атмосферы, и т. д.

Он первым среди учёных поставил задачу создания искусственных спутников Земли и орбитальных космических станций, обеспечивающих длительную работу человека в космическом пространстве. Он рассмотрел основные медико-биологические проблемы космического полёта.

«Время иногда неумолимо стирает облики прошлого, – сказал однажды академик С.П. Королёв, – но идеи и труды Константина Эдуардовича будут всё более и более привлекать к себе внимание по мере дальнейшего развития ракетной техники. Константин Эдуардович Циолковский был человеком, жившим намного впереди своего века, как и должно жить истинному и большому учёному».

Ярким подтверждением гениального предвидения К.Э. Циолковского стали такие эпохальные события, как запуск первого искусственного спутника Земли, первый в мире полёт космонавта Юрия Алексеевича Гагарина, который на следующий день после своего исторического полёта, рассказывая корреспонденту «Правды» Н. Денисову об испытанных им в космосе ощущениях, сказал о Циолковском: «Я просто поражаюсь, как правильно мог предвидеть наш замечательный учёный всё то, с чем только что довелось встретиться, что пришлось испытать на себе. Многие, очень многие его предположения оказались совершенно правильными. Вчерашний полёт наглядно убедил меня в этом»[15].