24 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ракеты и ракетные поезда Константина Циолковского

Циолковский

« 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.

Читать еще:  Ракеты класса «земля — земля»

« …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

Читать еще:  Малые ракетные корабли проектов 1234, 12341, 1234Э и 12347 – 48 ед.

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.

Читать еще:  Ракеты и реактивные снаряды класса «земля — воздух»

« 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.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector