Циолковский
Космические пророчества
« Невозможное сегодня станет возможным завтра» К. Э. Циолковский
Он предвидел ракеты, искусственные спутники, орбитальные станции и выход в открытый космос задолго до того, как они стали реальностью. Константин Циолковский — основоположник теоретической космонавтики. Мы изучили основные космические предсказания ученого и посчитали, сколько лет отделяло теорию от практики.
До Циолковского ракеты ассоциировались с двумя вещами: фейерверками и войной. Ученый впервые предложил взглянуть на них как на транспорт. Космическая ракета Циолковского — это пилотируемый аппарат с двигателем на жидком топливе и достаточно сложной системой управления и жизнеобеспечения.
« …в качестве исследователя атмосферы предлагаю реактивный прибор, то есть род ракеты, но ракеты грандиозной и особенным образом устроенной» К. Э. Циолковский
«Исследование мировых пространств реактивными приборами», 1903 год
В своих работах исследователь не только подробно описал теорию полета ракеты, но и перечислил ее преимущества перед альтернативным космическим транспортом, например гигантской пушкой (по мнению Циолковского, создание ракет было значительно дешевле).
Первое изображение «реактивного прибора» должно было появиться в журнале «Научное обозрение» еще в 1903 году, но чертеж не попал в печать и был опубликован только в 1962 году.
Схематический вид ракеты, 1902–1903 годы
На протяжении нескольких лет Циолковский дорабатывал внешний вид и конструкцию своих ракет.
Схема одиночной космической ракеты для полета человека в космос (конструктивная особенность — газовые рули)
«Исследование мировых пространств реактивными приборами», 1911–1912 годы
Например, до 1914 года камера сгорания — «взрывная труба» — имела коническую форму. В 1914 году Циолковский предложил «закрутить» ее для стабилизации ракеты во время полета. Но уже в 1926 году отказался от этой идеи, признав ее ошибочной.
«Исследование мировых пространств реактивными приборами» (дополнение к I и II частям труда того же названия), 1914 год
Первым практическим шагом к воплощению идей Циолковского стала ГИРД-09 — экспериментальная советская ракета на гибридном топливе. В 1933 году Группа исследователей реактивного движения запустила ее с подмосковного полигона в Нахабине. По характеристикам ракета сильно уступала современным: ее стартовая масса составляла 19 кг, а полет продлился 18 секунд, в течение которых ракета поднялась всего на 400 метров. Но даже такие результаты впечатлили Циолковского.
Ракета ГИРД-09 на гибридном топливе, 1933 год
В 1934 году один из создателей ракеты — конструктор Михаил Тихонравов — встретился с ученым в Калуге и показал ему снимки, сделанные во время испытаний. Это была одна из немногих прижизненных «встреч» Циолковского со своими идеями. Остальные космические замыслы исследователя были реализованы уже после его смерти в 1935 году.
« …только с момента применения реактивных приборов начнется новая, великая эра в астрономии — эпоха более пристального изучения неба» К. Э. Циолковский
«Исследование мировых пространств реактивными приборами», 1911–1912 годы
Несколько лет конструкторских работ превратили первые «реактивные приборы» в полноценные ракеты-носители. Мощность их двигателей уже позволяла человечеству «дотянуться» до орбиты и воплотить в жизнь другие идеи Циолковского. Например — запуск искусственного спутника Земли. Правда, в трудах ученого под «спутником» понимается не конкретное устройство, а скорее «статус» любого космического аппарата, выведенного на земную орбиту.
« …мы залетели за пределы атмосферы… Теперь мы подобны Луне, потому что превратились в спутник Земли» К. Э. Циолковский
«Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения», 1895 год
В 1933 году Циолковский выступил научным консультантом фильма «Космический рейс». В ходе работы он создал для съемочной группы серию поясняющих иллюстраций, в том числе изображение спутника-ракеты. В подписях к эскизам он не только указал первую космическую скорость (около 8 км/с), но и достаточно точно определил время обращения спутника вокруг Земли — «около 5400 секунд» (1,5 часа).
«Альбом космических путешествий», 1933 год
4 октября 1957 года на орбиту был выведен первый советский «Простейший спутник-1». Один оборот вокруг Земли занял у него 1 час 36 минут 10 секунд. А это значит, что в своих расчетах Циолковский ошибся всего на несколько минут.
Первый искусственный спутник Земли ПС-1 , 1957 год
С другой стороны, ПС-1 был мало похож на то, что описывал ученый: он был слишком мал и не предполагал наличие пилота. Впрочем, первый космонавт не заставил себя долго ждать.
В своих ранних работах Циолковский не торопился с датой первого полета человека в космос. В его научно-фантастической повести «Вне Земли» (1918 год) люди отправились исследовать космическое пространство только в 2017 году. Тем не менее на протяжении многих лет Циолковский активно изучал теоретическую сторону пребывания человека в невесомости. Впервые этот вопрос был рассмотрен в статье «Свободное пространство», написанной еще в 1883 году. В дальнейшем работы ученого наполнялись подробностями.
« Все не прикрепленные к ракете предметы сошли со своих мест и висят в воздухе… Сами мы также не касаемся пола и принимаем любое положение и направление: стоим и на полу, и на потолке, и на стене» К. Э. Циолковский
«Исследование мировых пространств реактивными приборами», 1911–1912 годы
Циолковский перечислял способы передвижения в свободном пространстве, описывал воздействие невесомости на человека и на другие живые организмы, указывал оптимальную форму космического корабля, предупреждал об изменении восприятия и т. д.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
12 апреля 1961 года Юрий Гагарин стал первым человеком, совершившим полет в космическое пространство. После возвращения на Землю он подчеркивал, что «в книге К. Э. Циолковского очень хорошо описаны факторы космического полета» и что ощущения, которые он испытал, практически не отличались от тех, что были предсказаны ученым.
Юрий Гагарин, 1961 год
Вскоре после полета Юрия Гагарина сбылось еще одно космическое предсказание Циолковского, названное им «Игры на привязи вокруг ракеты» и «Хоровод и человеческие гирлянды». Речь шла о выходе в безвоздушное пространство. В своих работах ученый нигде напрямую не называл подобную процедуру именно выходом в открытый космос. Тем не менее его тексты содержат несколько узнаваемых описаний.
« Были особые скафандры, которые надевались при выходе в пустое пространство и вхождении в чуждую нам атмосферу» К. Э. Циолковский
«Вне Земли», 1920 год
Так, Циолковский понимал, что космонавту нельзя выйти в безвоздушное пространство без скафандра и специальной подготовки: предварительно необходимо провести некоторое время в шлюзовой камере, чтобы выровнять давление.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
Исследователь также подчеркивал, что в космосе нельзя находиться незакрепленным. На эскизах Циолковского присутствует прообраз специальных страховочных тросов (фалов), связывающих космонавтов с космическим кораблем.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
« Оторвалась привязь — погиб товарищ. Он блуждает кругом Земли и жив, пока есть запас кислорода. Найти его трудно» К. Э. Циолковский
«Альбом космических путешествий», 1933 год
Первым человеком, реализовавшим идею Циолковского о выходе в безвоздушное пространство, стал Алексей Леонов. 18 марта 1965 года он успешно вышел в открытый космос и провел в нем 12 минут 9 секунд.
Алексей Леонов, 1965 год
Что характерно, практически все внеземные исследования, описанные Циолковским, проводятся на базе «космических жилищ», в которых угадываются орбитальные станции. Наиболее полно идея создания «эфирных поселений» отражена в повести «Вне Земли» (версия 1920 года). Но фрагментарные описания принципов работы и особенностей строения станций можно найти и во многих других работах Циолковского.
Ученый описывал станции нескольких типов: от простых, состоящих из одного обитаемого отделения, до сложных, представляющих собой связки из нескольких модулей.
« Эти жилища и все принадлежности для них должны доставляться ракетами с Земли в сложенном (компактном) виде, раскладываться и собираться в эфире по прибытии на место» К. Э. Циолковский
«Исследование мировых пространств реактивными приборами» (дополненное переиздание), 1926 год
Наименее реалистичной (и наиболее популярной в фантастических фильмах) оказалась концепция кольцеобразных «колоний-бубликов», вращающихся вокруг собственной оси. По замыслу Циолковского, при достаточно высокой скорости вращения центробежная сила смогла бы «заменить» привычную земную силу тяжести и создать внутри станции искусственную гравитацию.
« Представьте себе кольцеобразное жилище человека в виде скрученной кольцом колбасы. Если жилище закружим… как карусель, то вот вам и тяжесть» К. Э. Циолковский
«Альбом космических путешествий», 1933 год
Внешний вид космических станций, 1933 год
Зато идеи Циолковского по созданию простых («односоставных») и модульных орбитальных станций успешно воплотились: в 1971 году — при запуске орбитальной станции «Салют-1» , в 1986 году — при выводе на орбиту первой модульной станции «Мир».
Макет первой пилотируемой орбитальной станции «Салют-1» , 1971 год
Ученый также предлагал восполнять запасы кислорода на станции при помощи орбитальных оранжерей.
« Как земная атмосфера очищается растениями при помощи Солнца, так может возобновляться и наша искусственная атмосфера» К. Э. Циолковский
«Исследование мировых пространств реактивными приборами», 1911 год
Подобная практика не прижилась: сейчас для поддержания оптимального газового состава на орбитальных станциях используются сложные технические системы жизнеобеспечения. Но идея космической оранжереи все же была частично реализована в 1971 году на борту орбитальной станции «Салют-1» . Тогда в специальной установке «Оазис» была успешно выращена экспериментальная партия «космической» пекинской капусты.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
Впрочем, с точки зрения Циолковского, орбитальные станции — это всего лишь промежуточный этап на пути к покорению дальнего космоса. В своих работах ученый подчеркивал, что человечеству следует стремиться к созданию «колоний звездолетов за земной атмосферой», «удалению от земной орбиты к астероидам» и «посещению планет иных солнечных систем». Сказать, что эта часть его предсказаний начала осуществляться, мы пока не можем: первые пилотируемые полеты на Марс запланированы только на 2030-е годы.
« Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство» К. Э. Циолковский (1857–1935)
В материале использованы фотографии: Фотохроники ТАСС (Марк Редькин, Владимир Базанов), кадры из фильмов «Гравитация», «Интерстеллар» (filmpro.ru), SOVFOTO/UIG VIA GETTY IMAGES, изображения из фондов Архива РАН, из книг «Рукописные материалы К. Э. Циолковского» ( Изд-во АН СССР, 1966 год), К. Э. Циолковский «Избранные труды» ( Изд-во АН СССР, 1962 год), из журнала «Земля и Вселенная» (№4, 2015 год).
Источники: Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королева. 1946–1996. Гл. ред. Ю. П. Семенов. — М.: Менонсовполиграф, 1996; Рукописные материалы К. Э. Циолковского. — М.: Изд-во АН СССР, 1966; К. Э. Циолковский Избранные труды. — М.: Изд-во АН СССР, 1962; К. Э. Циолковский Собрание сочинений. Том 2. Реактивные летательные аппараты. — М.: Изд-во АН СССР, 1954.
Редакторы: Кристина Недкова, Сабина Вахитова. Иллюстраторы: Анастасия Зотова, Александр Волков. Ведущий дизайнер: Антон Мизинов.
Источник
Космический гений. Циолковский – ученый и философ Вселенной
17 сентября 1857 года, ровно 160 лет назад, родился Константин Эдуардович Циолковский – гениальный русский ученый, человек, стоявший у истоков теоретической космонавтики. «Русские в космосе» — это результат и всей его жизни тоже.
Уникальность Циолковского – не только в его колоссальном вкладе в постижение небесного и космического пространств, но и в целом в многогранности его натуры. Циолковский ведь не только формулировал и развивал космонавтику, ракетостроение, воздухоплавание и аэродинамику. Он был философом и писателем, одним из ярчайших представителей русского космизма и автором целого ряда произведений на стыке науки и фантастической литературы, в которых он призывал к освоению и заселению космического пространства.
Само происхождение Константина Эдуардовича Циолковского как бы символизировало единение двух компонентов России – западного, европейского, и восточного, азиатского, причем соединяла их, безусловно, русская культура. По отцовской линии Константин принадлежал к польскому дворянскому роду Циолковских, представители которого уже в конце XVIII века сильно обеднели и фактически вели жизнь обычных служащих. Отец будущего основоположника космонавтики Эдуард Игнатьевич Циолковский (Макар-Эдуард-Эразм Циолковский) окончил Лесной и Межевой институт[11] в Петербурге и служил лесничим. Материнская линия Константина Циолковского – род Юмашевых, татарского происхождения. Еще при Иоанне IV предки его матери Марии Ивановны Юмашевой, мелкопоместные дворяне, переселились на Псковщину. Там они постепенно обрусели, восприняли русскую традицию.
Родился Константин Эдуардович в селе Ижевском под Рязанью, где в то время служил его отец. В 1868 году отец перевелся в Вятку, где получил место столоначальника Лесного отделения. В Вятке Константин и пошел в местную гимназию. Будущему гению учеба в гимназии давалась сложно. Ситуация осложнялась тем, что в детстве, во время катания на санках, Константин простудился, переболел скарлатиной и вследствие осложнения получил частичную потерю слуха. Этот недуг тоже не способствовал хорошей учебе. Тем более, что в 1869 году внезапно умер старший брат Константина Дмитрий, учившийся в Морском училище в Петербурге. Смерть старшего сына стала страшным ударом для матери, Марии Ивановны, и в 1870 году она скоропостижно скончалась. Оставшись без матери, Константин Циолковский стал проявлять еще меньше рвения к учебе, остался на второй год, а в 1873 году был отчислен из гимназии с рекомендацией «к поступлению в техническое училище». Так и закончилось формальное образование Циолковского – после исключения из гимназии он больше уже нигде и никогда не учился. Не учился – в официальном, формальном понимании этого слова. На самом деле, Константин Циолковский учился всю жизнь. Именно самообразование позволило ему стать тем человеком, о котором вспоминают спустя 160 лет после рождения.
В июле 1873 года отец отправил Константина в Москву – поступать в Высшее техническое училище (ныне МГТУ им. Баумана). Юноша получил с собой письмо к приятелю отца, в котором Эдуард просил его помочь сыну обустроиться на новом месте. Но это письмо Циолковским было утеряно, после чего юноша снял комнату на Немецкой улице и занялся самообразованием в бесплатной Чертковской публичной библиотеке. Надо сказать, что к своему самообразованию Циолковский подошел очень основательно. Денег ему не хватало – отец присылал всего по 10-15 рублей в месяц. Поэтому жил Циолковский на хлебе и воде – в буквальном смысле. Но терпеливо ходил в библиотеку и грыз гранит наук – физики, математики, химии, геометрии, астрономии, механики. Не обходил вниманием Константин и гуманитарные дисциплины.
В Москве Константин прожил 3 года. Вернуться в Вятку пришлось по той причине, что постаревший и собирающийся выходить на пенсию отец более не мог присылать ему даже тех скудных денег, которые отправлял прежде. По возвращении Циолковский, благодаря родительским связям, смог быстро найти клиентуру и давать частные уроки. После выхода отца в отставку в 1878 году вся оставшаяся семья Циолковских вернулась в Рязань. Осенью 1879 года в Первой губернской гимназии Рязани Константин успешно сдал полный экзамен на уездного учителя математики. После сдачи экзамена Константин получил направление в Боровское уездное училище на должность учителя арифметики, куда и уехал в январе 1880 года. В Боровске, расположенном в 100 км от Москвы, Константин провел следующие 12 лет своей жизни. Именно в годы жизни в Боровске Циолковский стал развивать теорию аэродинамики, мечтая о покорении неба. В 1886 году он завершил работу «Теория и опыт аэростата, имеющего в горизонтальном направлении удлинённую форму», основанную на опыте конструирования и апробирования собственной конструкции аэростата. Примерно в это же время, в 1887 году, Циолковский опубликовал и свое первое литературное произведение – научно-фантастическую повесть «На луне». С этого времени научная фантастика будет занимать его не меньше, чем теоретические основы воздухоплавания.
В 1892 году Циолковский, считавшийся к этому времени одним из лучших учителей в Боровске, по представлению директора народных училищ Д.С. Унковского был переведен в Калугу – в Калужское уездное училище. В Калуге Константин Эдуардович обосновался на всю оставшуюся жизнь. Именно здесь он осуществил большую часть своих научных разработок и сформировал свою научно-философскую систему взглядов.
Как известно, Константин Циолковский был не только ученым-практиком, но и философом науки. По своим философским взглядам он примыкал к русским космистам. Еще в юные годы, во время занятий в московской библиотеке, Циолковский познакомился с Николаем Федоровичем Федоровым – помощником библиотекаря, который на самом деле был видным религиозным философом и ученым, «московским Сократом», как его называли восторженные ученики. Однако из-за своей природной стеснительности и «дикости», как вспоминал позже сам Циолковский, он тогда так и не познакомился именно с философской концепцией Николая Федорова – одного из основоположников русского космизма.
Федоров считал, что во Вселенной преобладает хаос, имеющий разрушительные последствия. Чтобы избежать гибели Вселенной, необходимо преобразовать мир, сочетая науку и религиозные истины, объединяя человечество вокруг некоего «Общего Дела». В концепции Федорова религия не противоречила науке, а человечество должно было добиться возможности управления природой, преодолеть конечность пространства и времени, освоить космос. Удивительной была сама идея воскрешения умерших людей путем использования научных достижений. Циолковский, следуя в целом в русле идей русского космизма, представлял уже не религиозное, а естественнонаучное его направление.
Одним из важнейших достижений философии Циолковского стало понимание космоса не просто как физической среды, вмещающей в себя материю и энергию, но как пространства применения творческой энергии и способностей человека. К космосу Циолковский относился восторженно, считая его вместилищем довольства и радости, поскольку космическое пространство должно быть населено совершенными организмами, сумевшими его покорить и освоить. Человек, осваивая космос, также совершенствуется и приближается к этим совершенным организмам.
По мнению Циолковского, освоение космоса является неотъемлемым и важнейшим этапом эволюции человечества. Веря в совершенствование и развитие человечества, Циолковский был убежден в том, что современному ему человеку есть куда развиваться. Он должен преодолеть свою незрелость, следствиями которой являются войны и преступления. Именно в научно-техническом прогрессе Циолковский видел способ радикальной трансформации и окружающего мира, и самого человечества. Но, в то же время, будучи последовательным сторонником научно-технической революции, Циолковский не забывал и о вопросах этики, которые имели большое значение в рамках его философской концепции.
Космическая этика Циолковского весьма оригинальна. Например, она признает превосходство одних форм жизни, которые относятся к развитым и имеющим перспективу, над другими – несовершенными, неразвитыми. Колонизация космического пространства осуществляется именно развитыми, совершенными формами, которые искореняют примитивные организмы. При этом Циолковский разделяет идею «разумного эгоизма», который заключается в «истинном себялюбии, заботе о будущности своих атомов». Поскольку в космосе осуществляется обмен атомами, разумные существа находятся в нравственных взаимоотношениях. Условия для благополучного развития атомов во Вселенной создаются именно совершенными и развитыми организмами. Любое дальнейшее усложнение организмов является, с точки зрения Циолковского, большим благом.
Такие взгляды Циолковского оказали влияние и на его позицию в отношении социального, демографического развития общества. Хотя основное внимание в своей философской концепции Циолковский всегда уделял вопросам космоса, космического разума, он не был чужд и т.н. «социальной инженерии», сформулировав собственное видение евгеники. Нет, евгеника Циолковского не имела ничего общего с евгеническими теориями европейских расистов, популярными в начале ХХ века. Но Циолковский утверждал, что будущее человечества, его совершенствование и благополучное развитие зависят от того, сколько в мире рождается гениев – локомотивов этого развития. Чтобы гениев рождалось больше, этим процессом, с точки зрения Циолковского, необходимо управлять. В каждом городе или населенном пункте необходимо создать и обустроить т.н. «лучшие дома». В них должны выделяться квартиры для наиболее способных и талантливых мужчин и женщин. Браки таких «гениальных людей» должны заключаться только с соответствующего разрешения, как и на деторождение также должно быть получено соответствующее разрешение. Циолковский считал, что реализация этой меры приведет к тому, что через несколько поколений количество талантливых и способных людей и даже гениев стремительно возрастет, т.к. гении будут заключать браки только с себе подобными и дети будут рождаться от гениального отца и гениальной матери, наследуя все качества биологических родителей.
Конечно, многие взгляды Циолковского сейчас кажутся наивными, а некоторые – чрезмерно радикальными. Например, он утверждал необходимость избавления общества от больных, калек, слабоумных. Заботиться о таких людях надо хорошо, но они не должны давать потомства и если им препятствовать в размножении, то и человечество со временем станет лучше, считал Циолковский. Что касается преступников, то их ученый и философ предлагал «расщеплять на атомы».
Особое отношение у Циолковского было к вопросам смерти и бессмертия. Для Циолковского, как и для некоторых других представителей философии русского космизма, была характерна вера в возможность рационального достижения человеческого бессмертия – с помощью научного прогресса. Возможность бессмертия выводилась ими из величия Космоса, жизнь которого не может не быть бесконечной. В то же время, космисты понимали, что бессмертие для несовершенного человека не нужно, бесконечность существования имеет смысл лишь для совершенных, разумных созданий. С точки зрения Циолковского, на текущем этапе развития человечества смерть играет роль искусственного отбора, способствуя дальнейшему совершенствованию человеческого рода. Относительная смерть человека, как и другого существа, с точки зрения Циолковского, есть некоторая остановка в существовании, не несущая абсолютной смерти. После кончины человека атомы принимают более простую форму, но они могут возродиться вновь.
В то же время, поскольку умирание всегда несет страдание, Циолковский рассматривает его как нежелательный процесс. Особенно нежелательно умирание «разумного существа», поскольку оно прерывает реализацию планов и задач последнего и это затормаживает общее развитие человечества, негативно сказываясь на его совершенствовании. Здесь Циолковский подходит к идее иммортализма – личного физического бессмертия для конкретного человека, которое, по его мнению, можно реализовать тремя путями: продлением человеческой жизни (для начала до 125-200 лет), изменением самой природы человека и его организма, перерождением человеческой личности.
Октябрьская революция произошла, когда Циолковский был уже пожилым человеком. Последующие 18 лет он прожил в советском государстве и, надо сказать, отношения с советской властью у Циолковского сложились вполне хорошие. Например, он удостоился еще в 1921 году пожизненной пенсии за заслуги перед отечественной и мировой наукой. Вряд ли в царской России он получил бы подобное поощрение. К исследованиям Циолковского советская власть относилась в высшей степени серьезно. Уже после смерти ученого он стал одной из «икон» советской космонавтики и ракетостроения, которые возводились, в том числе, и к Константину Циолковскому. Его именем были названы множество улиц в целом ряде городов Советского Союза, учебные заведения, музеи. Во многом, именно благодаря советской власти «калужский мечтатель» навсегда остался в русской истории – не только как прожектер, философ и фантаст, но и как провозвестник и теоретик освоения космоса.
Источник