«…как и должно жить истинному и большому учёному»

Константин Эдуардович Циолковский

17 сентября исполнилось 155 лет со дня рождения Константина Эдуардовича Циолковского.

К этой дате мы публикуем выдержки из доклада, прочитанного Сергеем Королёвым 17 сентября 1947 года на торжественном заседании, которое было проведено Академией артиллерийских наук в Центральном доме Советской Армии. До начала осуществления главной мечты Циолковского оставалось ровно 10 лет…
 

Доклад С.П. Королёва опубликован в книге «Творческое наследие Сергея Павловича Королёва. Избранные труды и документы». – М.: Наука, 1980. – 591 с.

Сегодня исполняется 90 лет со дня рождения знаменитого деятеля науки Константина Эдуардовича Циолковского. К.Э. Циолковский — учёный-экспериментатор, самоучка по образованию, неустанными трудами самостоятельно поднявшийся до необычайных высот науки и научного предвидения. Он изобретатель, утвердивший приоритет нашей Родины рядом выдающихся изобретений и технических предложений в области воздухоплавания, авиации и особенно в области ракетной техники, имеющей сейчас столь актуальное значение. Он учёный и исследователь, смело прокладывающий пути в новое, ещё неизведанное в науке, и тут же, как истый учёный, блестяще научно обосновывающий свои открытия. И, наконец, Циолковский был горячим патриотом нашей Советской Родины, неутомимым тружеником и пламенным энтузиастом науки, которой он целиком посвятил и отдал свою жизнь.

Константин Эдуардович Циолковский родился 5 сентября старого стиля 1857 года в селе Ижевском Рязанской губернии. Отец его — Эдуард Игнатьевич занимал различные небольшие должности по лесному ведомству. Обладая беспокойным, отчасти мрачным характером, он был завзятым спорщиком и по тем временам вольнодумцем, человеком предельно че стным, не желавшим унижаться и прислуживаться перед начальством, а поэтому часто оставался без работы, что заставляло многочисленную семью Циолковских терпеть постоянную нужду.

Мать Константина Эдуардовича — Мария Ивановна, урождённая Юмашева, была женщиной развитой и даровитой. От своих родителей Константин Эдуардович унаследовал живой ум, склонный к размышлениям и фантазиям, пытливость, настойчивость и любовь ко всевозможным ручным ремеслам, которые были широко развиты в их роду. До десятилетнего возраста Константин Циолковский выделялся среди окружавших его сверстников живым характером и неистощимой энергией и фантазией.

Когда ему было около 10 лет, произошло событие, наложившее отпечаток на всю его дальнейшую жизнь. Он заболел тяжёлой формой скарлатины, с трудом перенёс её и в результате осложнения после болезни оглох. Учиться дальше в обычной школе стало для Константина невозможно, и он уходит из школы. Начался трудный период жизни, который он сам называет «периодом бессознательности». Примерно в это же время умирает его мать и ребёнок остаётся совсем одиноким и отрешённым от жизни. К концу этого периода, в возрасте 14–15 лет, отрезанный от своих сверстников, замкнутый мальчик начинает заниматься различными техническими игрушками, сам делает токарный станок и работает на нём. Он пробует самостоятельно читать книги: арифметику, где всё ему кажется как будто понятным, общеизвестный в то время учебник физики Гано и какую-то геометрию. Так начинается для Циолковского прохождение курса средней школы. Однако в его занятиях можно обнаружить своеобразную систему. Абстрактные знания, не оформленные в конкретный облик, его не удовлетворяют. Он материалист и экспериментатор по своей природе. Он хочет реально и ощутимо проверить то, что им понято из книги.

Читая геометрию, он мастерит самодельную астролябию и производит с ней ряд измерений. Не выходя из дома, он определяет расстояние до пожарной каланчи, находит его равным 400 аршинам; после проверки оказывается верно. «Так я поверил теоретическому знанию»,— говорит Циолковский. Читая физику, он самостоятельно делает автомобиль, двигающийся силой реакции струи пара, отбрасываемой назад, аэростат, наполненный водородом, и ряд других занимательных игрушек. Отец видел выдающиеся технические способности сына и поощрял его увлечения и занятия. Было решено в 1873 году послать мальчика в Москву учиться. Однако в Москве юный Циолковский никуда не поступил и продолжал заниматься самообразованием, ведя нищенское, полуголодное существование. Десять–пятнадцать рублей в месяц, высылаемые ему отцом на всё, тратились им в основном на книги и опыты. На жизнь Циолковский расходовал 90 копеек в месяц, питаясь исключительно чёрным хлебом и картошкой.

Модель оболочки аэростата из гофрированного металла (дом-музей К.Э. Циолковского в Боровске)

Относительно своих московских занятий Циолковский говорил так: «Я проходил первый год тщательно и систематически курс начальной математики и физики. На второй год занялся высшей математикой. Прочёл курсы высшей алгебры, дифференциального и интегрального исчислений, аналитическую геометрию, сферическую тригонометрию и так далее».

Метод занятий и работы у Циолковского остался прежний: всё проверять и пробовать для того, чтобы уверовать в науку. В период московской жизни вырисовывается общее направление всех будущих технических работ и стремлений Циолковского. Почти все они относятся к области техники и механики движения. Это мысли о том, нельзя ли воспользоваться теми или иными свойствами вещества для осуществления того или иного типа движущегося аппарата. Циолковского занимают мысли о тяжести и о средствах борьбы с тяжестью. Он обдумывает, нельзя ли устроить, например, такой поезд вокруг экватора, в котором парализовалось бы действие тяжести вследствие наличия большого центробежного ускорения.

У него зарождаются мысли о том, каких размеров должен быть воздушный шар с металлической оболочкой, чтобы подниматься на воздух с людьми.

Так в сознании Циолковского уже тогда возникают смутные очертания его будущих работ в области металлических дирижаблей и идеи возможности вылета человека за пределы земного тяготения, или, как он говорил впоследствии, «обворожительные мечты». Первые замыслы оказались несостоятельными, первые попытки изобретать окончились неудачей, но это не охладило энергии изобретателя, который всегда впоследствии тепло вспоминал свои московские мечтания.

К концу московской жизни 19-летнего Циолковского можно считать определившимся изобретателем. Быстро пролетел трёхлетний период пребывания в Москве; надо было жить и пробивать собственную дорогу в жизни. Отец письмом вызывает его в Вятку, где тогда жила семья, и подыскивает ему кое-какие уроки. Свободного времени оставалось много, и Константин Эдуардович с увлечением занимается созданием своей небольшой мастерской и снова бесконечными опытами. После переезда в Рязань в 1879 году Циолковский сдаёт установленные экзамены для получения соответствующего диплома, дающего право преподавания в начальных школах, и через год получает должность учителя арифметики и начальной геометрии в уездном начальном училище в городе Боровске. Так началась педагогическая карьера Константина Эдуардовича, продолжавшаяся 40 лет.

Первая страница письма Циолковского профессору А.Л. Гершуну с описанием аэродинамической трубы собственной конструкции

Будучи учителем, Циолковский остаётся верен себе и всё свободное время и средства тратит на физические опыты, на изготовление различных моделей, устройств и механизмов. Понятно, что у Циолковского установились отличнейшие отношения с ребятами-учениками, обожавшими изобретательного учителя. Надо отметить, что, несмотря на его органический недостаток — потерю слуха, Циолковский был хорошим учителем. Начальство Константина Эдуардовича не жаловало. Он считался чудаком, фантазёром и сумасшедшим изобретателем.

К опытам и работам его относились несерьёзно, считая всё это никчёмной забавой. В первый год пребывания в Боровске Константин Эдуардович женился па Варваре Евграфовне Соколовой. Супруги прожили вместе более полувека и были разлучены только смертью Константина Эдуардовича. После Боровска, где Константин Эдуардович прожил 12 лет, он перевёлся в город Калугу, там безвыездно и прожил до своей смерти. Научная исследовательская деятельность Циолковского весьма многогранна и своеобразна. В тот период, когда Циолковский учительствовал в Боровске, в начале восьмидесятых годов, работы его начинают приобретать форму самостоятельных исследований.

Получив до этого только основные познания по математическому анализу, научившись по учебникам разбираться в основных законах механики и физики, Циолковский переходит к самостоятельной работе. Наряду с этим он продолжает, разумеется, непрерывно пополнять свои познания чтением различных книг. Но естественным и гармоничным способом, характерным для его стиля работы, стало изучение лишь той литературы, которая соприкасается с занимающим его в данное время вопросом. Такое положение для всякого исследователя и работника науки можно считать нормальным. Характерным для Циолковского является его необычная, порою как бы умышленная самобытность и полная самостоятельность в решении той или иной научной задачи. Так, он работает совершенно самостоятельно над кинетической теорией газов, упорно оставаясь незнакомым с работами Максвелла, Клаузиуса и Больцмана. Циолковский раздумывает над источником солнечной энергии и создаёт работу о продолжительности сияния Солнца. В ней он приходит к неизвестной ему концентрационной теории Гельмгольца, которая была отвергнута тогда астрономами, как не соответствующая данным наблюдений. В двух работах — «Образование солнечных систем» и «Дополнение к образованию солнечных систем» — Циолковский пытается дать расчёт процесса образования планетной системы. В этих работах он интуитивным путём и элементарными математическими средствами приходит к выводам, которые очень близки к современным взглядам на этот вопрос.

Справедливость требует отметить, что объективное значение этих работ невелико, хотя некоторые из них, будучи представлены в Русское физико-химическое общество, были встречены сочувственно и автор был избран членом общества, чем он, впрочем, не воспользовался. Субъективное же значение этих работ для Циолковского было огромно, так как на них он пробовал силы, расширял познания для того, чтобы продвигаться дальше на пути к осуществлению основной и главной идеи своей жизни. Касаясь общих работ Циолковского, надо отметить, что он не был чужд философии и уделял ей немало времени так же, как это делал его отец, мечтавший всю жизнь создать необычный философский труд.

В своих попытках Циолковский — материалист, необычайный оптимист и, скорее, пропагандист своих технических идей и увлекающийся мечтатель, чем философ.

В 1887 году Циолковский, скромный провинциальный школьный учитель, собрав последние средства, едет в Москву и впервые предстаёт перед учёным миром в Обществе естествоиспытателей с научным докладом о возможности создания большого цельнометаллического дирижабля. Слушателями его явились профессора

Чертёж проволочной модели дирижабля Циолковского

А.Г. Столетов, Н.Е. Жуковский, Я.И. Вейнберг и другие. Николай Егорович Жуковский, которому на отзыв был передан труд Циолковского, дал о нём вполне благоприятное заключение. Зная, что Дмитрий Иванович Менделеев придавал большое значение роли управляемых аэростатов, Циолковский в 1890 году обратился к нему за поддержкой. Д.И. Менделеев препроводил его работу в VII Воздухоплавательный отдел Русского технического общества. Научные работы по воздухоплаванию, только начавшиеся российскими военными кругами, сосредоточивались в Воздухоплавательном отделе, и именно здесь при обсуждении работы К.Э. Циолковского было высказано отрицательное заключение: «Аэростат должен навсегда силою вещей остаться игрушкою ветров». Правда, в основе этого вывода лежали грубейшие ошибки, на которые возмущённый Циолковский немедленно же указал. Тем не менее, несмотря на явную ошибочность, предвзятое и необоснованное мнение Воздухоплавательного отдела продолжало существовать ещё лет 15, время, вполне достаточное, чтобы нанести жесточайший ущерб разработке дирижаблестроения в России.

«Основной мотив моей жизни — сделать что-нибудь полезное для людей, не прожить даром жизнь, продвинуть человечество хоть немного вперёд. Вот почему я интересовался тем, что не давало мне ни хлеба, ни силы, но я надеюсь, что мои работы, может быть, скоро, а может быть в отдалённом будущем, дадут человечеству горы хлеба и бездну могущества»

(Циолковский К.Э. Первая модель чистометаллического аэроната из волнистого железа. — Калуга, 1913. — с. 1).

Циолковский продолжает выступать в защиту своего проекта дирижабля и публикует ряд работ. Однако все попытки остаются безуспешными, и в 1895 году, через восемь лет после предложения Циолковского, выступает со своим проектом управляемого аэростата Цеппелин, поддержанный соответствующими кругами в Германии и начавший немедленно осуществлять свои проекты.

Циолковский опередил графа Цеппелина не только по времени, опубликовав свой проект на восемь лет раньше, но в проекте Циолковского был разработан целый ряд интереснейших вопросов дирижаблестроения, не потерявших актуальности и в наши дни. Главные особенности дирижабля Циолковского, отличающие его от воздушных кораблей всех существующих систем, состоят в том, что он имеет оболочку, сделанную целиком из гофрированного металла; жёсткость конструкции обусловлена не внутренним каркасом, а жёсткостью самой оболочки и давлением газа, наполняющего оболочку; объём оболочки может изменяться путем регулирования температуры газа, наполняющего аэростат.

В высшей степени поразительно то обстоятельство, что Циолковский, будучи скромным школьным учителем, в те годы и в той тёмной, глухой провинции, где он жил, создаёт не только саму идею такого дирижабля, но и весьма подробно, технически грамотно продумывает и разрабатывает различные стороны своего проекта. Он предлагает применение гофрированного металла, который лишь через три десятка лет внедрится в авиации. Циолковский разрабатывает ряд конструктивных, технологических вопросов, в числе которых, например, вопросы сварки тонких листов металла, конструкция газонепроницаемых шарнирных соединений, метод гидростатического испытания на прочность оболочки дирижабля. Кстати сказать, этот метод и по сей день применяется в ряде областей, например в авиации и в кораблестроении.

В 1890 году Циолковский, неустанно думающий над вопросами летания, приходит к интереснейшим выводам о возможности создания летательной машины тяжелее воздуха.

За 13 лет до первого полёта братьев Райт рождается у Циолковского идея аэроплана. Его первая печатная работа по этому вопросу относится к 1894 году. Она была озаглавлена «Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина». И в этой работе, и в последующих выступлениях опять поражает глубина и правильность хода его мыслей, тщательность и обоснованность проработки частностей проекта.

Его птицеподобная машина — моноплан, с тянущим винтом, с крылом толстого профиля, напоминающим современные профили, крыло имеет угол поперечного «V», установочный угол (угол атаки), корпус имеет обтекаемую форму, машина снабжена хвостовым оперением.

К этому же периоду жизни и деятельности Константина Эдуардовича относятся систематические занятия по изучению сопротивления воздуха, что было неразрывно связано с работами над дирижаблем и аэропланом.

Первые опыты Циолковский производил над телами, движущимися в закрытом помещении, потом стал пользоваться естественным ветром и, наконец, соорудил аэродинамическую трубу сечением 35 x 35 см, работающую от вентилятора, взятого от кузнечного горна и приводимого в движение падающим грузом. И здесь, как и во всех своих работах, Циолковский вносит много таких новых элементов, которые и по сей день не потеряли своего значения. Например, его аэродинамическая труба имела спрямляющую решётку, которая впоследствии была введена Николаем Егоровичем Жуковским и применяется в трубах и по сей день. Работы Циолковского по аэродинамике носили, конечно, весьма упрощённый характер, но, проделав огромное количество всевозможных опытов, он пришёл к совершенно правильным выводам, впоследствии блестяще подтверждённым другими исследователями.

Названные работы Циолковского сейчас имеют историческое значение. Несоизмеримо далеко вперёд ушла современная наука и техника в области воздухоплавания, авиации и во всех смежных областях. С чувством горечи можно отметить, что Циолковского и его работы не миновала участь многих и многих русских учёных и изобретателей, труды которых так и остались нереализованными в царской России и стали достоянием других или были повторены за границей.

Надо сказать, что органический недостаток Циолковского, глухота, весь поэтому замкнутый, одинокий образ жизни его и величайшая природная скромность Константина Эдуардовича мешали ему отстаивать свои идеи так, как это, быть может, следовало бы делать.

<…>

В 1897 году профессор И.В. Мещерский в работе «Динамика точки переменной массы» написал дифференциальное уравнение движения ракеты, а затем Циолковский, составивший это уравнение независимо от Мещерского, разработал теорию полёта ракеты. В 1896 году Циолковский приходит к выводу, что единственным техническим средством для вылета в надатмосферное пространство является ракета.

В 1903 году им опубликована первая работа «Исследование мировых пространств реактивными приборами» и далее непрерывный ряд работ в этой области.

В этих работах Циолковский показал, что ракетный двигатель применим и выгоден на больших скоростях полёта и только двигатель подобного типа способен перемещать какое-либо тело в безвоздушной или весьма разреженной среде.

К.Э. Циолковский разрабатывает теорию полёта ракеты, и, что является характерным, он во всех работах и исследованиях ставит перед собой задачу о полёте человека, о вылете человека в надатмосферное и далее в межпланетное пространство. Он подробно анализирует вопрос о движении ракеты; составляет уравнения движения в среде без тяготения и сопротивления, а также с учетом их.

  1. Циолковский даёт ряд блестящих теоретических решений по теории полёта, носящих его имя и широко применяющихся повсеместно. К их числу относится зависимость скорости движения ракеты от значения скорости истечения продуктов сгорания и логарифма отношения конечной и начальной масс ракеты (формула Циолковского).
  2. Им решаются вариационные задачи о затрачиваемой работе на преодоление силы тяготения и сил сопротивления среды; предлагается тип двигателя с изменяемой по выбранному закону тягой и делаются выводы, вполне подтверждающиеся современными исследованиями.
  3. Им выдвигается мысль и разрабатывается весь комплекс вопросов, связанных с применением для полёта высококалорийных жидких топлив (жидкого водорода или различных углеводородов в качестве горючего и в качестве окислителя — жидкого кислорода) .
  4. Применение высококалорийных топлив неразрывно связано со стойкостью материалов двигателя и вопросами охлаждения. Эти вопросы вырастают в проблему огромной важности в связи с необходимостью отвода с поверхности камеры сгорания громадного количества тепла в единицу времени. К.Э. Циолковский всесторонне исследует их и разрабатывает ряд практических предложений.
  5. Значительное место в работах Циолковского занимают, естественно, проблемы эффективности ракеты как движущейся системы в энергетическом и весовом отношениях. Им подробно разрабатывается принцип подачи топлива в двигатель, что прямо связано с весом и выгодностью избранного режима, а также делается ряд технических выводов и предложений.
  6. Циолковский впервые предлагает схемы составных ракет[1], что позволяет наиболее полно использовать энергетические и весовые возможности. Для получения нужных значений скоростей им выдвигается идея космических ракетных поездов, где целое семейство взаимосвязанных ракет стартует, и далее, по мере выгорания топлива, отбрасываются излишние части и движущаяся система тем самым сохраняет необходимое соотношение масс и достигает нужной скорости.
  7. Много внимания Циолковский уделяет управляемости и устойчивости. Уже в самых первоначальных проектах он разрабатывает особую систему управления, связанную с газовой струёй продуктов сгорания, отбрасываемых в процессе полёта.
  8. Мысль о полёте человека проходит через все работы Циолковского. Он исследует вопросы, связанные с этой проблемой, в частности вопрос о поведении человеческого организма на высотах, в надатмосферном пространстве, при наличии ускорений и так далее. Циолковский основной конечной задачей считал вылет человека за пределы земного тяготения, и, пожалуй, по справедливости он может быть назван самым великим противником тяжести и родоначальником будущих звездоплавателей. Он подробным образом разрабатывает вопросы жизни будущих межпланетных путешественников, обдумывает проект создания искусственного спутника Земли в виде промежуточного межпланетного острова или станции, которые должны быть созданы на пути космических рейсов. Это фантастично и потрясающе. Грандиозно даже сейчас, в наш век чудес, но надо признать, что это — научная истина и научный прогноз не такого уж далёкого будущего.
  9. Циолковский разработал идею создания такого жилища на острове, а может быть, и внутри будущего межпланетного корабля, где было бы возможно воспроизвести весь биологический круговорот жизненного процесса, используя энергию Солнца (такова его идея о стеклянной галерее).
    Очень характерно, что наряду с работами над далеко летающими ракетами Циолковский неоднократно возвращается к использованию ракетных двигателей для летания в атмосфере. Он разрабатывает и предлагает самолёт с ракетным двигателем задолго до известных работ в этой области.

Циолковский не раз высказывал мысль о необходимости твёрдой последовательности в работах: «Будем последовательны: сперва полёты на небольших высотах, затем человек проникнет за атмосферу и, наконец, далее к звёздам». Более того, обдумывая общий план развития ракетной техники, он непременным этапом считал создание реактивных и полуреактивных аэропланов и стратопланов. В мучительной, тягчайшей обстановке царской России, окружённый глухой стеной невежества и равнодушия, творил свои замечательные работы Циолковский. Великая Октябрьская социалистическая революция дала неслыханные возможности Константину Эдуардовичу. Его имя, его труды стали известны и близки советскому народу. Будучи уже в преклонном возрасте, страдая болезнью, Константин Эдуардович с новым колоссальным подъёмом берётся за работу.

Достаточно сказать, что если раньше он создавал 2–3 работы за год, то в последний период им выпускались в свет 8–9 работ ежегодно.

Константина Эдуардовича освобождают от обязательного чтения лекций. Ему устанавливают персональную пенсию. Правительство предоставляет Константину Эдуардовичу новый дом на улице его имени в городе Калуге, где он может спокойно и удобно жить и работать.

«Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, снача- ла робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околосолнечное пространство» (Из письма К.Э. Циолковского В.Н. Воробьеву от 12 авг. 1911 г. // Собр. соч. — М.: Изд-во АН СССР, 1954. — Т. II. — С. 3.).

 
В день 75-летнего юбилея Константин Эдуардович награждается орденом Трудового Красного Знамени. Работы Циолковского ведутся его учениками, последователями в соответствующих научных и технических организациях. Незадолго до своей кончины Константин Эдуардович обратился со своим замечательным письмом на имя товарища Сталина, в котором передаёт все свои труды по авиации, ракетоплаванию и межпланетным сообщениям партии большевиков и Советской власти, подлинным руководителям прогресса человеческой культуры.

19 сентября 1935 года Константин Эдуардович скончался. Он дожил до дней, когда его заветные мысли о свободном летании человека и о покорении надатмосферных просторов перестали считаться несбыточной фантазией и сделались технической проблемой нашего времени.

В годы Великой Отечественной войны грозное оружие — гвардейские миномёты громили немецких захватчиков на фронтах. Над советской землёй стремительно проносятся эскадрильи ракетных самолётов. Советские учёные работают над дальнейшим укреплением мощи нашей Родины. В этом живое воплощение многих идей Циолковского. В настоящее время ещё невозможно в полной мере оценить гигантский размах мысли Циолковского, все его предложения и исследования в области ракетной техники, все особенности и подчас незаметные подробности его проектов, предложений, теоретических работ, описаний и так далее. Говорят, что время иногда неумолимо стирает образы прошлого, но идеи и труды Константина Эдуардовича Циолковского всё более и более будут привлекать к себе внимание по мере создания новой отрасли техники, которая воссоздаётся сейчас на основе его трудов буквально на наших глазах. К.Э. Циолковский был человеком, жившим намного впереди своего века, как и должно жить истинному и большому учёному.

[1] Составные ракеты предлагались и до К.Э. Циолковского. Его основополагающий вклад в этой области состоит в том, что он впервые подробно и математически точно исследовал проблему достижения космических скоростей с помощью составных ракет различных схем и показал реальность её решения при современном уровне техники.