Циолковский. Биография и основные научные труды (стр. 2 из 3)
- Объем оболочки был переменным, что позволило сохранять постоянную подъемную силу при различной высоте полета и температуре атмосферного воздуха, окружающего дирижабль.
- Циолковский ушел от применения взрывоопасного водорода, его дирижабль наполнялся горячим воздухом. Высоту подъема дирижабля можно было регулировать с помощью отдельно разработанной системы подогрева.
- Тонкая металлическая оболочка также была гофрированной, что позволяло увеличить её прочность и устойчивость.
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 – неожиданно попадают на Луну. Главной и единственной задачей произведения является описание впечатлений наблюдателя, находящегося на её поверхности.
Циолковский описывает вид неба и светил, 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). Также в повести рассказывается о предполагаемом поведении газов и жидкостей, измерительных приборов.
В период с 6 октября 1890 – 18 мая 1891 на основе опытов по сопротивлению воздуха Циолковским была написана большая работа «К вопросу о летании посредством крыльев». Рукопись была передана А.Г Столетову, тот отдал её на рецензию Н.Е. Жуковскому, который написал сдержанный, но вполне благоприятный отзыв.
В феврале 1894 года Константин Эдуардович написал работу «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) машина». В ней он привел схему сконструированных им аэродинамических весов.
Так же он построил специальную установку, которая позволяет измерять некоторые аэродинамические показатели летательных аппаратов.
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 «Грёзы о земле и небе», а через год вышла статья о других мирах, разумных существ с других планет и об общении землян с ними.
В 1896 году Константин Эдуардович приступил к написанию своего главного труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В 1903 году в журнале "Научное обозрение" К.Э.Циолковский опубликовал эту работу ", в которой впервые была научно обоснована возможность осуществления космических полетов при помощи жидкостных ракет и даны основные расчетные формулы их полета. Константин Эдуардович был первым в истории науки, кто строго сформулировал и исследовал прямолинейное движение ракет как тел переменной массы.
Открытие К.Э.Циолковского указало основные пути совершенствования ракет: повышение скорости истечения газа и увеличения относительного запаса горючего. Вторая часть труда "Исследование мировых пространств реактивными приборами" была опубликована в 1911-1912гг. в журнале "Вестник воздухоплавания". В 1914 году вышло дополнение к первой и второй части труда того же названия отдельной брошюрой в издании автора. В 1926 году работа "Исследование мировых пространств реактивными приборами" была переиздана с некоторыми дополнениями и изменениями. Особенностью творческого метода ученого было единство научно-теоретического исследования и анализ и разработка возможных путей их практического осуществления. К.Э.Циолковский научно обосновал проблемы, связанные с ракетным космическим полетом. Детально рассмотрел все, что касается ракеты (одно- и многоступенчатой): законы движения ракеты, принцип ее конструкции, вопросы энергетики, управления, проведение испытаний, обеспечения надежности систем, создание приемлемых условий обитаемости и даже подбор психологически совместимого экипажа. Циолковский не ограничился тем, что указал на средство проникновения человека в космос — ракету, но и дал подробное описание двигателя. Пророческими оказались его идеи о выборе жидкого двухкомпонентного топлива, о регенеративном охлаждении камеры сгорания и сопла двигателя компонентами топлива, керамической изоляции элементов конструкции, раздельном хранении и насосной подаче компонентов топлива в камеру сгорания, об управлении вектором тяги путем поворота выходной части сопла и газовыми рулями. Думал Константин Эдуардович и о возможности использования других видов топлива, в частности, энергии распада атомов. Мысль об этом он высказал в 1911 году. В том же году К.Э.Циолковский выдвинул идею создания электрореактивных двигателей, указав, что "может быть с помощью электричества можно будет со временем придавать громадную скорость выбрасываемым из реактивного прибора частицам".
Ученый рассмотрел многие конкретные вопросы, касающиеся устройства космического корабля. В 1926 году К.Э.Циолковский для достижения первой космической скорости предложил применить двухступенчатую ракету, а в 1929 году в работе "Космические ракетные поезда" дал стройную математическую теорию многоступенчатой ракеты. В 1934-1935 гг. в рукописи "Основы построения газовых машин, моторов и летательных аппаратов" предложил еще один способ достижения космических скоростей, получивший название "эскадры ракет". Особенно большое значение придавал ученый проблеме создания межпланетных станций. В решении этой задачи он видел возможность осуществления давней мечты о завоевании человеком околосолнечного пространства, создания в будущем "эфирных поселений". К.Э.Циолковский наметил грандиозный план завоевания мировых пространств, который в настоящее время успешно осуществляется.
циолковский межпланетный ракетостроение аэродинамика
Научные достижения
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 ввиду их сомнительных ценностей.
Первые научные исследования Циолковского относятся к 1880 – 1881 году. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу «Теория газов», в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторя его работа – «Механика животного организма» получил благоприятный отзыв И.М. Сеченова, и Циолковский был принят в Русское физико-химическое общество.
Основные работы Циолковского после 1884 были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснование цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий.
В своей квартире создал первую в России аэродинамическую лабораторию. Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей часть, разработал методику эксперимента в ней, и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей. Определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел. Циолковский описал обтекание воздушным потоком тел различной геометрической формы.
Циолковский занимался механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат. Константин Эдуардович первым предложил идею цельнометаллического дирижабля и построил его модель. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели.
В 1892 он обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Циолковскому принадлежит идея постройки аэроплана с металлическим каркасом.
С 1896 года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским ещё в 1883, однако строгая теория реактивного движения изложена им в 1896. Циолковский вывел формулу (она получила название «формула Циолковского»), установившую зависимость между:
· Скоростью ракеты в любой момент;
· Удельным импульсом топлива;
· Массой ракеты в начальный и конечный момент времени
В 1903 году он опубликовал статью «Исследование мировых пространств реактивными приборами», где впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. В этой статье и последовавших её продолжениях (1911 и 1914) он разработал некоторые идеи теории ракет и использования жидкостного ракетного двигателя.
Результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Константин Эдуардович. Ни соотечественники, ни зарубежные учёные не оценили исследования, которым сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало своё время. В 1911 году опубликована вторая часть труда. Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета. На этот раз статья наделала много шума в научном мире. Циолковский обрел много друзей в мире науки.
В 1926 – 1929 годы Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы получить скорость отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости вытекающих из неё газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты.