Константин Эдуардович Циолковский

Реферат

Старковой Тамары

ученицы 9 Л класса лицея № 3

Оренбург

2003 год

Константин Эдуардович Циолковский родился 17 (29) сентября 1857 в селе Ижевское под Рязанью. Его отец, Эдуард Игнатьевич, был польским дворянином среднего достатка, а мама, Мария Ивановна Юмашева, имела татарские корни. Обычно с детьми занималась мать. Именно она научила Константина читать и писать, познакомила с началами арифметики. В возрасте девяти лет Костя Циолковский заболел скарлатиной. В результате осложнения после болезни он потерял слух. Наступило то, что впоследствии он назвал "самым грустным, самым темным временем моей жизни". Тугоухость лишила мальчика многих детских забав и впечатлений, привычных его здоровым сверстникам. В 1869 он поступает в гимназию. Большими успехами будущий ученый не блистал. Предметов было много, и полуглухому мальчику учиться было нелегко. А вот за шалости он неоднократно попадал в карцер.

     В 1870 году, когда Циолковскому было 13 лет, умерла его мама. Горе придавило осиротевшего мальчика. Гораздо острее ощущает он свою глухоту, делавшую его все более и более изолированным. Лишенный поддержки, мальчик учится все хуже и хуже... В 1871 году - отчисление из гимназии c характеристикой "... для поступления в техническое училище". Но именно в это время Константин Циолковский находит свое истинное призвание и место в жизни. Он занимается образованием самостоятельно. В отличие от гимназических учителей книги щедро оделяют его знаниями и никогда не делают ни малейших упреков. В это же время Константин Циолковский приобщается к техническому и научному творчеству. Он самостоятельно изготавливает астролябию (первое измеренное ей расстояние - до пожарной каланчи), домашний токарный станок, cамодвижущиеся коляски и локомотивы.

    Способности сына стали очевидны для Эдуарда Циолковского, и он решает послать мальчика в столицу. Константин сам находит себе квартиру  и, живя буквально на хлебе и воде (отец присылал десять-пятнадцать рублей в месяц), упорно занимается. Каждодневно с десяти утра и до трех-четырех дня пополудни трудолюбивый юноша штудирует науки в библиотеке. За первый год жизни в Москве пройдены физика и начала математики. На втором Константин преодолевает дифференциальное и интегральное исчисление, высшую алгебру, аналитическую и сферическую геометрию.

Однако жизнь в Москве была достаточно дорогой, Циолковский, несмотря на все усилия, не смог обеспечить себя достаточными средствами, так что в 1876 году отец отозвал его в Вятку. Константин становится частным репетитором и зарабатывает самостоятельно, а в свободное время продолжает заниматься в городской публичной библиотеке.

     В 1880 году Константин Циолковский сдает экзамены на учительское звание и переезжает в Боровск, расположенный в 100 километрах от Москвы по назначению от Министерства просвещения на свою первую государственную должность.  Там же он женился на Варваре Евграфовне Соколовой.

 Молодая чета начинает жить отдельно и молодой ученый продолжает физические опыты и техническое творчество. В доме у Циолковского сверкают электрические молнии, гремят громы, звенят колокольчики, пляшут бумажные куколки. Посетители дивились также на "электрического осьминога", который хватал каждого своими ногами за нос или за пальцы, и тогда у попавшего к нему в "лапы" волосы становились дыбом и выскакивали искры из любой части тела. Надувался водородом резиновый мешок и тщательно уравновешивался посредством бумажной лодочки с песком. Как живой, он бродил из комнаты в комнату, следуя воздушным течениям, подымаясь и опускаясь.

    Находясь вдали от основных научных центров России, Циолковский, оставаясь глухим, решил самостоятельно проводить исследовательские работы в интересовавшей его области - аэродинамике. Он начал с того, что разработал основы кинетической теории газов и отослал свои расчеты в Русское физико-химическое общество в Петербурге и вскоре получил ответ от Менделеева: кинетическая теория газов уже открыта... 25 лет назад. Но Циолковский пережил это известие, ставшее для него как ученого ударом, и продолжил исследования. В Петербурге заинтересовались одаренным и неординарным учителем из Вятки и пригласили его войти в состав вышеупомянутого общества.

    В 1892 году Константин Циолковский был переведен учителем в Калугу. Там он также не забывал о науке, об астронавтике и аэронавтике. В Калуге Циолковский построил специальный туннель, который позволил бы измерять различные 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 - не самое дешевое удовольствие! Через некоторое время общество все таки обратило внимание на калужского гения и выделило ему финансовую поддержку - 470 рублей, на которые Циолковский построил новый, усовершенствованный туннель.

    В ходе аэродинамических экспериментов Циолковский все больше стал обращать внимание на космические проблемы. 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 космического пространства с помощью реактивного двигателя". В этой книге были затронуты проблемы использования ракетных двигателей в космосе - навигационные механизмы, поставка и транспортировка топлива и другие.

   Первые пятнадцать лет ХХ века были  самыми тяжелыми в жизни ученого. В 1902 году его сын Игнатий покончил жизнь самоубийством. В 1908 году во время разлива Оки его дом затопило, многие машины, экспонаты были выведены из строя, а многочисленные уникальные расчеты утеряны. В Физико-химическом обществе не оценили значимость и революционность представленных Циолковским  моделей.

     При Советской власти условия жизни и работы Циолковского радикалыю изменились. Ему была назначена персональная пенсия и обеспечена возможность плодотворной деятельности. Разработки Циолковского стали интересны новой власти, которая оказала ему значительную материальную поддержку. В 1919 году Циолковский был избран в социалистическую Академию (будущую Академию наук СССР), а 9 ноября 1921 год ученому была назначена пожизненная пенсия за заслуги перед отечественной и мировой наукой. Эту пенсию выплачивали до 19 сентября 1935 года - в тот день величайший человек, Константин Эдуардович Циолковский умер в ставшем ему родным городе Калуге.

Константин Эдуардович Циолковский - русский учёный и изобретатель в области аэродинамики, ракетодинамики, теории самолёта и дирижабля; основоположник современной космонавтики. 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. Вторая его работа — «Механика животного организма» получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Циолковский был принят в Руское физико-химическое общество. Основные работы Циолковского после 1884 были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий. После знакомства с Николаем Жуковским, который был учеником Столетова, Циолковский стал заниматься механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат (слово "дирижабль" тогда еще не придумали). Циолковский первым предложил идею цельнометаллического дирижабля, и построил его работающую модель, создал прибор для автоматического управления полетом дирижабля и схему регулирования его подъемной силы. Первым печатным трудом о дирижаблях был «Аэростат металлический управляемый» (1892), в котором дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии также не имело успеха. В 1892 году он обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха.

Циолковскому принадлежит идея постройки аэроплана с металлическим каркасом. В статье «Аэроплан или Птицеподобная (авиационная) летательная машина» (1894) даны описание и чертежи моноплана, который по своему внешнему виду и аэродинамической компоновке предвосхищал конструкции самолётов, появившихся через 15—18 лет. В аэроплане Циолковского крылья имеют толстый профиль с округлённой передней кромкой, а фюзеляж — обтекаемую форму. Но работа над аэропланом, так же как над дирижаблем, не получила признания у официальных представителей русской науки. На дальнейшие изыскания Циолковский не имел ни средств, ни даже моральной поддержки. Много лет спустя, уже в советское время, в 1932 он разработал теорию полёта реактивных самолётов в стратосфере и схемы устройства самолётов для полёта с гиперзвуковыми скоростями.

   Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью, разработал методику эксперимента в ней и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел.

   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 гениальную  формулу (она получила название "формула Циолковского"), установившую зависимость между:

• скоростью ракеты в любой момент
• cкоростью истечения газов из сопла
• массой ракеты
• массой взрывных веществ

 Закончив математические записи, Циолковский машинально поставил дату: 10 мая 1897 года. Разумеется, он ни на секунду не подозревал, сколько радости доставит впоследствии историкам находка пожелтевших и измятых листков. Ведь написав дату вычислений, Циолковский, сам того не ведая, закрепил cвое первенство в вопросах научного освоения космоса. В 1903 году он опубликовал книгу "Исследования мировых пространств реактивными приборами", где впервые доказал, что единственным аппаратом, способным совершить космический полет, является ракета. В этой статье и последовавших ее продолжениях (1911 и 1914 годах) он заложил основы теории ракет и жидкостного ракетного двигателя. В этом пионерском труде Циолковский:

• полностью доказал невозможность выхода в космос на аэростате или с помощью артиллерийского орудия,
• вывел зависимость между весом топлива и весом конструкций ракеты для преодоления силы земного тяготения,
• высказал идею бортовой системы ориентации по Солнцу или другим небесным светилам
• проанализировал поведение ракеты вне атмосферы, в среде, свободной от тяготения
• была решена задача посадки космического аппарата на поверхность планет, лишенных атмосферы.

        Так на берегах Оки взошла заря космической эры. Правда, результат первой публикации оказался совсем не тот, какого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные ученые не оценили исследования, которым сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало свое время. В 1911 году опубликована вторая часть труда "Исследование мировых пространств реактивными приборами". 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 Циолковского 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 нее газов и от того, во сколько раз вес топлива превышает вес пустой ракеты. Расчет показывает: для того чтобы ракета с людьми развила скорость отрыва и отправилась в межпланетный полет, нужно взять топлива в сто раз больше, чем весит корпус ракеты, двигатель, механизмы, приборы и пассажиры, вместе взятые. А это вновь создает очень серьезное препятствие.  

    Ученый нашел оригинальный выход - многоступенчатый межпланетный корабль. Он состоит из многих ракет, соединенных между собой. В передней ракете, кроме топлива, находятся пассажиры и снаряжение. Ракеты работают поочередно, разгоняя весь поезд. Когда топливо в одной ракете выгорит, она сбрасывается, при этом удаляются опустошенные баки и весь поезд становится легче. Затем начинает работать вторая ракета и т. д. Передняя ракета, как по эстафете, получает скорость, набранную всеми предыдущими ракетами.  В эти же годы он оценил влияние сопротивления атмосферы на полет ракеты и дополнительные затраты топлива при этом.

Циолковский выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении. Им предложены: газовые рули (из графита) для управления полётом ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки космического аппарата (во время входа в атмосферу Земли), стенок камеры сгорания и сопла; насосная система подачи компонентов топлива; оптимальные траектории спуска космического аппарата при возвращении из космоса и др. В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами.

    Циолковский много и плодотворно работал над созданием теории полёта реактивных самолётов, изобрёл свою схему газотурбинного двигателя; в 1927 опубликовал теорию и схему поезда  на воздушной подушке. Он первый предложил "выдвигающиеся внизу корпуса" шасси.

    Космические полеты и дирижаблестроение были главными проблемами, которым он посвятил свою жизнь. Но говорить о Циолковском только как об отце космонавтики - значит обеднить его вклад в современную науку и технику.     Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, явился первым идеологом и теоретиком освоения человеком космического пространства, конечная цель которого представлялась ему в виде полной перестройки биохимической природы порожденных Землей мыслящих существ.