Жизнь и деятельность К. Э. Циолковского
Содержание
Введение
1. Детские годы
2. Путь к науке
3. Учитель уездной школы
4. Цельнометаллический аэростат.
5. Работа над реактивными самолётами
6. Формула Циолковского.
7. 1917 год – период перемен.
Заключение
Используемая литература
Введение
С момента возникновения космонавтика была предметом особой национальной гордости россиян. Русский мыслитель Циолковский первым из землян задумался об исследовании космического пространства, первая ракета, поборовшая земное притяжение, была разработана русскими конструкторами во главе с Королёвым, а первым человеком, поднявшимся на космическую орбиту, стал наш соотечественник Юрий Гагарин. Значит, было в этой тяге к внеземным просторам что-то очень созвучное русскому характеру и русской душе, раз было дано России сделаться первой космической державой и успехом этим ещё раз утвердить свой статус великой страны.
1. Детские годы
Константин Эдуардович Циолковский родился в сентябре 1857 г. в селе Ижевском Рязанской губернии, где его отец служил лесничим. Сам Циолковский писал об отце: «Среди знакомых отец слыл умным человеком и оратором. Среди чиновников – красным и нетерпеливым по идеальной честности… Вид имел мрачный. Был страшный критикан и спорщик… Отличался сильным и тяжёлым для окружающих характером…» Ввиду этого семья Циолковских часто переезжала с места на место. Обычно с детьми занималась мать.
Первые годы его детства были очень счастливыми. Циолковский рос живым, смышлёным и впечатлительным ребёнком. Вспоминая об этой поре, он писал: Я страстно любил читать и читал всё, что можно было читать.
На девятом году жизни Циолковский простудился и заболел скарлатиной. Тяжёлое осложнение, которое оставила болезнь – мальчик потерял слух. Тугоухость лишила мальчика впечатлений, привычных его здоровым сверстникам. Хотелось восполнить их сем-то иным, более острым. Отсюда, рискованные прыжки по льдинам и отчаянное лазание к маковке старой колокольни.
В 1869 году Эдуард Игнатьевич отдал Константина вместе с его младшим братом Игнатием в первый класс мужской Вятской гимназии. Двенадцати лет Циолковский стал гимназистом.
Большими успехами будущий учёный не блистал. За шалости попадал в карцер. Во втором классе остался на второй год, а в третьем и вовсе распрощался с гимназией. Каждый из педагогов требовал внимания к своему предмету. Предметов было много, и учиться было нелегко. Что же мог получить в гимназии полуглухой Константин Циолковский? В своей рукописи «Фатум» он писал: «Учиться в школе я не мог. Учителей совершенно не слышал или слышал одни неясные звуки. Но постепенно мой ум находил другой источник идей – в книгах…»
На тринадцатом году жизни Константин потерял мать. Горе придавило осиротевшего мальчика. Гораздо острее ощутил он свою глухоту. Пришлось покинуть гимназию. В отличие от гимназических учителей книги щедро оделяют его знаниями и никогда не делают ни малейших упрёков. Книги просто не пускали вперёд, если что-то не усваивалось, не укладывалось в голове. И странное дело – то, что с таким трудом доходило на уроках в гимназии, после размышлений над книжными страницами становилось простым и понятным.
«Лет с четырнадцати - пятнадцати пишет об этой поре Циолковский, - я стал интересоваться физикой, химией, механикой, астрономией, математикой и т.д. Книг было мало, и я больше погружался в собственные мои мысли.
2. Путь к науке
Видя интерес сына к точным наукам и технике, Эдуард Игнатьевич решил дать ему техническое образование, он отправляет его в Москву для поступления в Высшее техническое училище. Так в 1873 году молодой Циолковский оказался в столице. В училище он, впрочем, не поступил, но решил не возвращаться и посвятить все свои силы самообразованию. Его самообразование проходило в известной Румянцевской или Чертановской библиотеке. Всемирно известная библиотека имени Ленина и в ту пору была первоклассной. Туда поступали, причём бесплатно, «по экземпляру всего в России печатаемого, гравируемого и литографируемого как частными лицами, так и казёнными ведомствами… по экземпляру фотографируемых в России рукописей и книг…» Многих выдающихся людей русской культуры можно было встретить в залах библиотеки. Здесь бывали Толстой и Островский, Сеченов и Тимирязев, Жуковский и Столетов.
Рабочий день начинался рано. Весь день он не отрывался от стола, пока к трём – четырём часам пополудни звонок возвещал: читальный зал закрывается, пора сдавать книги. И если в биографиях большинства учёных можно заметить ясно очерченную грань, отделяющую учёбу от самостоятельного творчества, то у Циолковского такой грани не было. Самостоятельность и революционная смелость суждения характерны для всей его жизни.
Отец мог посылать сыну не более – рублей в месяц. За вычетом квартплаты и того, что он тратил на покупку книг, реторт, физических приборов и реактивов, у Циолковского оставалось на еду не более рубля. «Я помню, - писал он позже, - что. кроме воды и чёрного хлеба, у меня тогда ничего не было. Каждые три дня ходил в булочную и покупал там на 9 копеек хлеба. Всё же я был счастлив своими идеями, и чёрный хлеб меня нисколько не огорчал». Всё это время он отдавал учению: сам делал опыты по физике, химии, много читал. Он тщательно изучил курсы начальной и высшей математики, аналитической геометрии, высшей алгебры.
В 1876 году отец, прослышав о полуголодном существовании сына в Москве, вытребовали его домой. Вернувшись под отчий кров, Циолковский начал подрабатывать тем, что давал частные уроки по математике плохо успевающим гимназистам.
3. Учитель уездной школы
В 1879 году он сдал экзамены на звание учителя народного училища, а в 1880 году был назначен на должность учителя арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Калужской губернии. В Боровске Циолковский снял две комнаты в доме мещанина Соколова и вскоре женился на его дочери Варваре Соколовой.
Боровчане не понимали Циолковского, а не понимая, осуждали. Подчас они смотрели на него как на блаженного. Ну в самом деле, можно ли всерьёз принимать человека, который вечером возвращаясь от гостей, подбирает гнилушку у колодца только потому, что она светиться, и несёт её домой, теряя при этом зонтик? Или вдруг выклеивает из бумаги ястреба и запускает его на незаметной тонкой нити?
Удивлялись боровские обыватели, недоверчиво косились товарищи учителя.
Иное дело детвора. Школьник очень любили доброго учителя. Он никогда не ставил двоек и показывал так много интересных вещей.
Всё свободное время Циолковский посвящал научным опытам. В своей квартире он устроил маленькую лабораторию, где проделывал множество экспериментов. В 1881 году он самостоятельно разработал основы кинетической теории газов, послал работу в петербургское физико - химическое общество и получил ответ от Менделеева. Знаменитый химик очень благожелательно оценил исследование молодого учителя, но сообщил, что аналогичное открытие недавно сделано в Германии. Циолковский чувствовал себя победителем, ему было приятно, что известные учёные отнеслись с уважением к его трудам. Та же судьба постигла вторую работ Циолковского «Механика животного организма», благоприятный отзыв на которую дал известный физиолог Сеченов. То, что кто-то опередил его в своих открытиях, нисколько не смущало Циолковского. Совпадение найденных результатов с открытиями других учёных лишь убеждало его в собственных силах. Он писал в автобиографии: «Сначала я делал открытия давно известные, потом не так давно, а затеи и совсем новые».
4. Цельнометаллический аэростат.
В один прекрасный день вдруг показалось, что увлекательные мечты о свободном пространстве ужасно далеки от реальной жизни (Циолковский вспоминает в книге «простое учение о воздушном корабле и способ его построения»). Внезапно захотелось заняться чем-то другим, более полезным. Циолковскому хочется обратиться к делу, где можно сочетать теоретические научные расчёты с искусством своих в полном смысле слов золотых рук. И тут вновь вспыхнула юношеская мечта о цельнометаллическом аэростате…
В середине 80-х гг. определилась сфера научных интересов Циолковского. Он решил посвятить себя разработке летательных аппаратов. «В 1885 г., имея 28 лет, - он писал, - я твёрдо решил отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат». Результатом его исследования в этой области стало сочинение «Теория и опыт аэростата», в котором было дано научно-техническое обоснование конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой. (Этот дирижабль имел следующие характерные особенности: 1) за счёт гофрированных боковин он мог менять свой объём, что позволяло сохранять подъёмную силу при различных температурах окружающего воздуха; 2) отработанные газы мотора через специальный змеевик можно было направить для нагревания газа в баллоне.) Несмотря на оригинальность проект Циолковского, отправленный в воздухоплавательный отдел Русского технического общества, не заинтересовал его членов и остался не реализованным. Такая же судьба ждала в будущем большинство его разработок. В 1893 г. Циолковский выпустил небольшую брошюру «Аэростат металлический управляемый». Вскоре у него появилась мысль о создании цельнометаллического аэроплана.
Интерес к летательным аппаратам тяжелее воздуха возник у Циолковского в начале 90 – х гг. В 1891 г. он опубликовал работу «К вопросу о летании посредством крыльев». А в 1894 г. появилась статья Циолковского «Аэроплан, или Птицеподобная (авиационная) летательная машина». Здесь он сделал попытку путём расчётов определить основные лётные характеристики аэроплана для установившегося горизонтального полёта. Для своего времени это была очень содержательная работа, но более популярного, чем научного характера. Не ограничиваясь теоретическими рассуждениями, Циолковский соорудил у себя дома в Калуге самодельную воздуховодную (аэродинамическую) трубу (первую в России) и провёл в ней много экспериментов по определению сопротивления тел различной формы. В 1900 г., получив небольшое денежное пособие от Академии наук, он создал аэродинамическую трубу большой мощности с аэродинамическими весами. К сожалению, результаты экспериментов Циолковского не были своевременно опубликованы и потому не оказали никакого влияния на развитие авиации. Многие закономерности, им впервые установленные, были обнаружены потом другими учёными (прежде всего, Эйфелем и Прандтлем).
С проблемой цельнометаллического аэростата Циолковский не расставался до конца жизни. Он сохранил верность ей даже в ту пору, когда у неё почти не осталось сторонников. Правда, впоследствии защита дирижаблей не носила столь бурного характера, как на рубеже XIX и XX столетий. Циолковский не бросался очертя голову в схватки вроде той, которую он вёл с VII отделом Русского технического общества.
Когда сегодня пытаешься оценить то, что сделала Циолковский, испытываешь несколько двойственное ощущение. Огромные, словно, мамонты, дирижабли давно уже достояние истории. Они не выдержали состязания сначала с самолётами, а затем и с вертолётами. Время работало против дирижаблей. Они быстро растеряли те преимущества, которые находил у них Циолковский по сравнению с другими летательными аппаратами.
И всё же, несмотря на смертельный приговор, вынесенный историей дирижаблям, мы ни на миг не должны осуждать страстное увлечение Циолковского. Напротив, многое из того, что он сделал, оказалось неоценимым вкладом в дальнейшее развитие авиационной и ракетной техники. Ценность его аэродинамических исследований, очевидно.
В 1918 году голодный, полузамёрший в своей светёлке Циолковский работает над брошюрой «Гондола металлического дирижабля». Проходит шесть лет, и известный советский специалист по ракетной технике Фридрих Артурович Цандер пишет ему: «У меня есть одна просьба к Вам. В вашей книге «Гондола металлического дирижабля» на странице 24. вы пишете: «Ещё 7 лет тому назад Эдисон гальваническим путём готовил листовой никель от 0,001 м толщины, при 2 метрах ширины 1600 метрах длины» Я крайне интересуюсь методом изготовления этих листов и прошу Вас мне не отказать в указании источника, из которого Вы черпали сведения об этих листах. По моим расчётам, такие листы могут быть использованы в межпланетном пространстве, и я хотел бы производить с ними опыты». Факт, о котором пишет Цандер, не случаен, он скорее закономерен.
Во многих работах Циолковский высказывал свидетельства взаимосвязи дирижабля и ракеты..
Свою лепту принесла и идея автоматического пилотирования. Ведь из автопилота дирижабля вырос гироскопический автопилот птицеподобной машины аэроплана, а вслед за ними появилась мысль о следящей автоматической системе навигации межпланетного корабля. Иными словами, всё полезное, что могло дать технике увлечение Циолковского цельнометаллическими управляемыми аэростатами, было использовано впоследствии. Нашла себе применение даже идея металлической обшивки.
Чудесные цельнометаллические дирижабли, установившие в 1959-1960 годах ряд удивительных рекордов, не только не приподнялись над нашей планетой ни на миллиметр, а, напротив, опустились на большие глубины. 23 января 1960 года батискаф под командованием Жака Пикара достигает глубины 10919 метров. Люди поникли на самое дно глубокой точки Тихого океана, знаменитой Марианской впадины.
Доживи Циолковский до наших дней, он, несомненно, обнаружил бы в батискафе Пикара много общего со своим цельнометаллическим дирижаблем. Такова история удивительного парадокса – великого заблуждения Циолковского.
5. Работа над реактивными самолётами
Увлечение Циолковского авиацией сохранялось и впоследствии. В старости он заинтересовался реактивными самолётами и в статье «Реактивный аэроплан» (1930) подверг подробному рассмотрению вопрос о преимуществах и недостатках реактивного самолёта по сравнения с винтовым аэропланом. Прогноз его в этом случае оказался совершенно точен. «За эрой аэропланов винтовых, - писал Циолковский, - должна последовать эра реактивных аэропланов, или аэропланов стратосферы». Ещё в двух статьях «Ракетоплан» и «Стратоплан полуреактивный» Циолковский дал первые наброски теории движения самолётов с реактивным двигателем и развил идею турбокомпрессорного винтового реактивного самолёта.
Однако главным образом имя Циолковского связывается теперь с развитием теории реактивного движения (ракетодинамики), основы которой он заложил. Первая его статья на эту тему «Исследование мировых пространств реактивными приборами» появилась в 1903 г. в журнале «Научное обозрение». (Вторая часть вышла в 1912 г.) В этом труде Циолковский впервые в истории предложил использовать ракету для исследования космических пространств и межпланетных полётов. Он первым задумался над вопросами - каковы основные законы, управляющие движением ракеты, заметно меняющей в процессе полёта свою массу? Как рассчитать скорость полёта реактивного аппарата? Как выбраться на реактивном приборе за пределы атмосферы? Как выбраться на реактивном приборе за пределы притяжения Земли? В этой же статье Циолковский впервые дал описание жидкостной ракеты, в которой горючим является жидкий водород, а окислителем – жидкий кислород. «Представим себе, - писал он, - такой снаряд: металлическая продолговатая камера… Камера имеет большой запас веществ, которые при своём смешении тотчас же образуют взрывчатую массу. Вещества эти, правильно и равномерно взрываясь в определённом для того месте, текут в виде горючих газов по расширяющимся к концу трубам вроде рупора или духового музыкального инструмента…. И вырываются наружу… с громадной относительной скоростью».
6. Формула Циолковского.
Циолковский попытался сделать математический расчёт движения такой ракеты в свободном пространстве. Понятно, что в ходе полёта масса ракеты из-за расхода топлива будет постепенно уменьшаться. Циолковский учёл это и вывел формулу, позволяющую определить скорость ракеты при постепенном изменении её массы. Эта формула называется теперь формулой Циолковского. Благодаря ей впервые стало возможным путём вычислений заранее определять лётные характеристики ракет. Позже Циолковский попробовал разрешить более сложную задачу – рассчитать движение ракеты при её вертикальном старте с поверхности Земли, то есть тогда, когда на неё воздействует гравитация и сила лобового сопротивления воздуха. Выведенные им формулы не учитывают многих обстоятельств, с которыми столкнулась позднее ракетодинамика (например, Циолковский не имел ещё представления о силах сопротивления при сверхзвуковых скоростях, движение ракеты он рассматривал как прямолинейное, а влияние систем управления на лётный характеристики вообще не учитывалось). Поэтому в наше время расчёты Циолковского можно рассматривать лишь как первое (грубое) приближение, но суть происходящего отражена в них верно.
Управлять полётом ракеты Циолковский предполагал или при помощи графитовых рулей, помещаемых в струе газа вблизи раструба (сопла) реактивного двигателя, или поворачивая сам раструб. Чтобы уменьшить отрицательное воздействие перегрузок на космонавтов при старте ракеты, Циолковский предлагал погружать их в жидкость равной плотности. Позже Циолковский пришёл к очень плодотворной идее многоступенчатых ракет. Он же заложил основы расчёта полёта этих ракет. (В 1926 г. Циолковский разработал теорию полёта двухступенчатой ракеты с последовательным отделением ступеней, а в 1929 г. – общую теорию полёта многоступенчатой ракеты.)
Но при всём увлечении Циолковского ракетодинамикой, ракета всегда оставалась для него только средством для преодоления земного притяжения и выхода в космос. Он много размышлял над теми проблемами, которые встретит человек, оказавшись в межпланетном пространстве и на других планетах, поэтому его с полным основанием можно считать также основоположником космонавтики. Многие предвидения Циолковского в этой области оказались чрезвычайно точными. Он, к примеру, красочно и очень верно описал ощущения, которые будет испытывать человек при старте ракеты и при выходе её в космическое пространство, в также то. Что он там увидит. Фантазия его далеко опережала своё время. Циолковский был твёрдо убеждён, что выход человечества в космос совершенно неизбежен и что именно освоение космоса поможет решить многие современные проблемы землян. В своих книгах он описывал целые кольца космических поселений на громадных орбитальных станциях будущего, расположенных вокруг солнца. Большую роль должны были играть на них космические оранжереи, так как в космосе можно собирать более значительные урожаи, чем на Земле. Он считал. Что обилие дешёвой солнечной энергии позволит человеку переместить в космос многие промышленные предприятия. «Завоевание солнечной системы, - писал Циолковский, - даст не только энергию и жизнь, которые в два миллиарда раз будут обильнее земной энергии и жизни, но и простор ещё более обильный».
Идеи Циолковского намного обогнали своё время. Современники не понимали его работ, правительство не спешило оказать ему материальную поддержку. В старости учёный с горечью писал: «Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни просвета, ни поддержки». И в самом деле, исследования его протекали в очень тяжёлых условиях: мизерное жалование, большая семья, тесная и неудобная квартира, постоянная нужда, насмешки обывателей – всё это сопутствовало Циолковскому на протяжении всей его жизни. Многие свои книги Циолковскому пришлось публиковать за свой счёт и бесплатно рассылать по библиотекам.
7. 1917 год – период перемен.
Время после 1917 г. оказалось для него ещё более трудным: голод, холод, огромные материальные трудности Циолковский испытал наравне с миллионами других русских людей. Но он чутко улавливал перемены, происходившие в жизни после Октябрьской революции, и эти перемены настраивали его на оптимистический лад. «Революцию я встретил радостно, с надеждой, - писал Циолковский, - училища были преобразованы, и я попал в трудную советскую школу учителем физики. Меня очень утешало отсутствие отметок, экзаменов, братское отношение с учениками и уничтожение классовой розни и враждебности. Циолковский далек от понимания социальной картины окружающего мира. Он мечтает о переустройстве человеческого общества. Для этого, по его мнению, нужно лишь одно – расчистить путь гениям человеческой мысли, помочь им развернуться во всю широту возможностей. «Если бы были отысканы гении, то самые ужасные несчастия и горести, которые даже сейчас кажутся нам неизбежными, были бы устранены! Гении совершали и совершают чудеса. Кому же это известно!»
Константин Эдуардович верен себе. Больше всего на свете он надеется на силу человеческого знания. «Гигиена даёт здоровье и продолжает жизнь. Хирургия оживляет умирающего, исцеляет калеку, даёт зрение, слух и прочее… Техника делает человека сильнее тигра, быстрее лани. Она даёт ему крылья и дворцы, заставляет природу работать как раба…»
Интерес к работам в 20-е годы заметно возрос. Его избирают членом различных научных обществ. В 1921 году постановлением Совнаркома Циолковскому была назначена персональная пенсия в 500000 рублей. После этого он смог оставить преподавание в школе и всецело сосредоточиться на научной деятельности. Начали переиздаваться его старые работы и печататься новые (с 1925 по 1932 гг. было опубликовано 60 работ Циолковского). Имя его в это время делается широко известным не только в нашей стране. Но и за рубежом. Но особенно приятно было Циолковскому, что дело его нашло последователей – в Москве и Ленинграде создаются группы по изучению реактивного движения (ГИРДы), поддерживающие тесную связь с Циолковским.
До самой смерти Циолковский был главным советником и доверенным лицом инженеров, стремившихся осуществить его идеи. Они действительно делились с ним многим. Незадолго до своё смерти Циолковский пишет письмо В ЦК ВКП(б), которое без преувеличения можно назвать торжественным завещанием. Все свои труды, а они его единственное богатство, Циолковский завещал народу.
19 сентября 1935 года перестало биться сердце того, кто умер победителем, хотя и не успел дожить до победы.
Заключение
Познакомившись с жизнедеятельностью К.Э. Циолковского, убеждаешься в важности детских и юношеских мечтаний. В важности силы характера и жизнелюбия. Несмотря на тяготы жизни, отсутствие материальной поддержки, а порой, и моральной, пронёс он свои смелые и фантастические в тот момент идеи.
Работы Циолковского перекликаются с грядущими поколениями. Когда-нибудь наши потомки овладеют космическими пространствами, они будут высоко чтить Циолковского, потому что он первый дал научно обоснованную гипотезу межпланетных сообщений.
Жизнь К.Э Циолковского – яркий пример самоотверженного служения любимому делу. Облик мыслителя, отдавшего космосу всю жизнь, учёного с удивительно широким кругом интересов – от воздухоплавания до космонавтики, от аэродинамики до философии, от исследования океанских глубин до передачи мыслей на расстоянии.
Используемая литература.
1. М. Арлазоров. Циолковский, М. Молодая гвардия, 1962.
2. К. Рыжов, Сто великих россиян, М. «Вече», 2000.