Создание научных основ космонавтики значение идей к э циолковского реферат
Обновлено: 02.07.2024
Научные основы космонавтики зародились на рубеже XIX и XX вв. Этому способствовало общее развитие таких наук, как механика и астрономия.
В 80-х годах XIX в. появились научные предпосылки к обоснованию, возможности космического полета. Они выражались в постановке двух основных задач: а) отыскание принципиальных схем двигательной системы для достижения космического пространства и полета в нем; б) разработка проектов (по существу — схем или эскизов) космического корабля, основанная на предполагаемых условиях межпланетного полета. Особое место стало занимать развитие (в отличие от предшествующих этапов представителями точных наук) общей идеи космического полета — формулирование целей освоения космоса человеком для достижения других небесных тел, знакомства с иными цивилизациями и т. д.
Таким образом, уже в истоке научных основ ракетно-космической техники проблема собственно космического полета совмещалась с проблемой реактивного движения. Необходимо было комплексное решение.
В 80-е годы XIX в., когда наука и техника многих стран безуспешно' бились над задачей атмосферного полета на аппарате тяжелее воздуха, комплексные проблемы космонавтики не могли вызвать широкого интереса и потому не развивались учеными. Более того, сам Циолковский вернулся к зтим исследованиям лишь через полтора десятка лет, а у других исследователей первый интерес к научным основам космонавтики возник более чем через 20 лет.
Однако раздельно проблема космического полета и проблема реактивного движения привлекают внимание специалистов разных стран. К этому времени был накоплен немалый опыт в практическом использовании твердотопливных ракет, но их изначально низкая энергетическая эффективность вызывала необходимость создания новых схем реактивных двигателей. Этому способствовал также поиск двигательных установок для аэростатов и самолетов, интенсивно шедший в XIX в.
Так, еще до середины 80-х годов появилось несколько проектов реактивных летательных аппаратов тяжелее воздуха. гВ 1872 г. испанский исследователь ф. Ариас предложил схему атмосферного летательного аппарата с жидкостным ракетным двигателем на од- нокомпонентном топливе [2]. В 1881 г. Н. И. Кибальчич в России создал эскизный проект такого же летательного аппарата с твердотопливным ракетным двигателем, заряды в который подаются последовательно. В первой половине 80-х годов русский инженер С. С. Иеждановский рассмотрел несколько схем реактивных двигателей, включая (впервые в мире) предложенную схему ракетного двигателя на двухкомпонентном жидком топливе [3, с. 124, 125]. Все эти проекты возникли независимо один от другого, но в свое время не были опубликованы (за исключением схемы Ариаса), ни один из них не привлек внимания научной общественности и не получил конструктивного развития. Однако объективно идея жидкостного ракетного двигателя, которая впоследствии нашла применение для космических полетов, к середине 80-х годов уже существовала.
В докладе дано описание космического корабля для межпланетных полетов. В качестве двигательной установки автор предложил схему, по существу, аналогичную схеме Кибальчича. Изобретатель предусмотрел камеру сгорания с последовательной подачей в нее динамитных патронов, т. е. с ракетным двигателем. Однако Гансвиндт не представил никаких энергетических расчетов, и его идея до некоторой степени лишь повторяет идею Циолковского. Естественно, что предложенные Гансвиндтом схема двигателя и вид топлива не могли получить практического применения. В то же время в докладе впервые рассмотрены вопросы конструкции космического корабля, а также некоторые общие аспекты освоения космического пространства человеком.
Таким образом, к концу 90-х годов XIX в. Циолковский и Гансвиндт независимо друг от друга пришли к выводу об использовании сил реакции как движительного средства для осуществления полета в космическом пространстве и в первом приближении рассмотрели основные задачи проектирования космического корабля. В то же время ни ранние работы Циолковского, ни предложения Гансвиндта не стали основанием научной теории космонавтики. Физическая, и в частности энергетическая, сущность космического полета рассмотрена в них недостаточно глубоко, не подкреплена математическим аппаратом. Как следствие этого, не была найдепа схема двигательной установки, которая смогла бы сделать космический полет хотя бы теоретически реальным. Тем не менее эти работы создали предпосылки для создания теоретических основ космонавтики.
Константин Эдуардович Циолковский. В наше время общество очень вяло откликается на журналистские материалы. Ко всему уже попривыкли.
Циолковский родился в 1857 г. в селе Ижевском Рязанской губернии в семье лесничего. В десятилетнем возрасте он заболел скарлатиной и потерял слух.
Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935) родился в селе Ижевском Рязанской губернии в семье лесничего.
Тогда же начал заниматься дирижаблями и молодой К- Э. Циолковский (1857—1935). Он разработал проект цельнометаллического дирижабля.
Ее автором был учитель из Калуги К. Э. Циолковский. В своей работе Циолковский впервые обосновал возможность межпланетных полетов с помощью ракеты.
Впервые схему ракетного двигателя предложил великий русский ученый К. Э. Циолковский. С 1903 года и до самой смерти он разрабатывал идею полета в стратосферу.
Разумеется, всякий раз они были защищены скафандрами. Свою экипировку, о необходимости которой для завоевания больших высот говорил еще К. Э. Циолковский.
Многие ракеты состоят из нескольких меньших ракет, которые еще К. Э. Циолковский назвал ракетными ступенями. При запуске в космос они работают последовательно.
Например, основоположником космонавтики по праву считается К Э. Циолковский Он не только предложил схемы космических аппаратов.
Замечательные возможности солнечно-зеркальной энергетики предвидел К. Э. Циолковский. Он писал, что в космическом пространстве "можно непосредственной силой Солнца с помощью.
Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935). Кабель. Карьер.
Космическая библиотека насчитывает более ста книг — от работ К. Э. Циолковского до романов И. Ильфа и Е. Петрова.
значениях числа Циолковского, характеризующего соотношение масс. заправленной и пустой ракеты. Необходимо отметить, однако, что и в этом.
Таков почерк многих — подьячего Крякутного, механиков и конструкторов Кулибина и Ползунова, братьев Черепановых, естествоиспытателя Циолковского и метеопрогнозиста Дьякова.
. Сызрано-Вяземской железной дороги под руководством инженера А. Л. Чижевского проводились опыты, которые должны были проверить одну из научных идей К- Э. Циолковского.
. Б. Вахтангов, К. С. Станиславский, В. И. Немирович Данченко, В. Э. Мейер-хольд, художники К. С. Петров-Водкин, К. Ф. Юон, ученые К. А. Тимирязев, И. В. Мичурин, К. Э. Циолковский, Н. Е.
Швейцер наряду с К Циолковским заложил основы космической этики будущего. Этика Швейцера конкретна.
К числу наиболее выдающихся деталей обратной стороны Луны относятся Море Москвы, Море Мечты, кратеры Циолковский, Лобачевский, Ломоносов, Максвелл.
Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935). Кабель. Карьер.
К.Э.Циолковский, например, в 1885 году однажды увидел "в южной стороне, не. очень высоко над горизонтом облако в виде очень правильного.
Еще в 1905 году К. Э. Циолковский рассматривал такую возможность: "Если же теплота может переходить от более холодных тел к более нагретым, то это должно иметь огромное.
Среди читателей, которых взял под свое духовное покровительство Николай Федорович, был и молодой Константин Эдуардович Циолковский.
Эти слова принадлежат скромному учителю, великому мечтателю, основоположнику космонавтики К. Э. Циолковскому.
Идея использования реактивного аппарата для полетов в космос принадлежит К- Э. Циолковскому, которого заслуженно считают отцом ракетодинамики и космонавтики.
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
МГТУ им . Н.Э. Баумана.
реферат по теме: Русская философия
“Космическая философия” К.Э. Циолковского
Наука , наблюдение , опыт и математика были основой моей философии.
Мыслителей , которые рассуждают о вселенской , космической сути бытия человека
обычно называют космистами . Одним из первых космистов был Платон , космистами были Н. Кузанский , Дж. Бруно , И. Ньютон , и многие другие . Среди них были учение , философы , инженеры , писатели , художники . Во второй половине XIX , начале XX века это направление научно-философской мысли с особой полнотой и силой проявилось в России . Среди русских космистов также были люди разные по своим филосовским взглядам и мировоззрению: Ф.М. Достоевский , Н. Ф. Федоров , П.А. Кропоткин , Е.П. Блаватская , В. С. Соловьев , Н.И. Вернадский , А. Л. Чижевский , К.Э. Циолковский .
Действительно , одним из главных достижений Циолковского считается то , что именно он предложил и научно обосновал возможность использования ракеты для полета в космос в своей знаменитой работе “Исследование мировых пространств реактивными приборами ” . Работа эта была частично опубликована в 1903 г. . Однако подобные идеи приходили в голову не только Циолковскому - примерно тогда же (чуть позже) этим начали заниматься ученые и в других странах , например Р. Годдар в США и Г.Оберт в Германии , стали выходить их работы , написанные независимо от Циолковского (хотя его приоритет очевиден ) . Циолковскому принадлежит также множество технических идей и изобретений (многоступенчатые ракеты , металлический дирижабль , поезд на воздушной подушке и др.) однако это не главное (были изобретатели и покруче ). Сам Константин Эдуардович писал по поводу ракет так: ”Ракета для меня только способ , только метод проникновения в глубину Космоса , но отнюдь не самоцель. Будет иной способ передвижения в Космосе , приму и его ”. Центральной , главной идеей Циолковского является то , что будущее человеческой цивилизации неизбежно связано с выходом в космос , более того , с расселением в нем : “Человечество. сначала робко выглянет за пределы земной атмосферы , а затем завоюет себе все околосолнечное пространство”.
Нам , с детства читавшим фантастику , живущим тогда когда “космические корабли бороздят просторы Вселенной ” наверное трудно представить , сколь новыми , необычными , неожиданными были эти идеи сто лет назад , хотя выглядят они довольно логичным продолжением человеческой истории . Циолковский был поистине уникальным человеком - глуховатый учитель физики и арифметики в провинциальной Калуге , всю жизнь ставивший какие то опыты , писавший статьи , делавший расчеты , сумевший подняться не только над мелочами обывательской жизни , но сумевший превзойти по широте и “дальности прицела” мышления даже величайших ученых своего времени , попытавшийся охватить мыслью всю Вселенную , сделавший бескрайние просторы Космоса полем человеческой деятельности .
Циолковский родился в год минус сотой годовщины полета первого спутника - 1857г. в семье лесничего . В 10 лет простудился , заболел скарлатиной и с тех пор стал страдать глухотой . “Глухота делает в дальнейшем мою биографию малоинтересной , так как лишает меня общения с людьми , наблюдения и заимствования. .. Это биография калеки ”. Циолковский начинает читать , делать , как он говорит , “игрушки” , ставить опыты . “Отец вообразил , что у меня технические способности , и меня отправили в Москву ”. Здесь за два года он самостоятельно изучил элементарную математику и физику и высшую математику - “прочел курс высшей алгебры , дифференциального и интегрального исчисления , аналитическую геометрию , сферическую тригонометрию и прочее ”. Должного образования он к сожалению не получил , хотя , как мог , и далее восполнял этот пробел самостоятельно . В 1889 г. он сдал экзамены и был назначен учителем арифметики и геометрии в Боровское уездное училище . Там женился (женился удачно :“женился . без любви , надеясь , что такая жена не будет мною вертеть , будет работать и не помешает мне делать то же . Эта надежда вполне оправдалась”) . Вскоре Циолковский переезжает в Калугу , где преподает физику и арифметику в женской гимназии . Почти все свое время он тратил на работу : разрабатывал теорию дирижабля , ставил опыты по сопротивлению воздуха (он построил первую в России аэродинамическую трубу !) , опыты с электричеством , разрабатывал теорию реактивного движения . Жил он довольно замкнуто , практически не выезжал из Калуги - сказывался его физический недостаток и выработанные в детстве комплексы , “мое уродство и происходящая от этого дикость” . “Работы мои печатались в журналах , но проходили незамеченными ” . Только в 1911-1912 гг. на его работы о завоевании космоса обращают внимание , до этого издаются в основном его научно-фантастические произведения (это были одни из первых литературных произведений такого рода в нашей стране).
Циолковский был ученый-естественник и материалист до мозга костей . Он пишет , что “всякой неопределенности и “философии” я избегал ” , хотя и очень уважал русскую классическую литературу . “Основанием моей естественной философии было полное отвлечение от рутины в познание Вселенной , какое дает современная наука . Наука будущего , конечно , опередит науку настоящего , но пока и современная наука - наиболее почтенный и даже единственный источник философии . Наука , наблюдение , опыт и математика были основой моей философии ”.
Центром своей “космической философии “ Циолковский делает этическую доктрину счастья . “Нет ничего важнее , как наше счастье и счастье всего живого в настоящем и будущем ”. По его мнению , бесконечный и счастливый прогресс человечества возможен только при условии выхода в космическое пространство и дальнейшего расселения по просторам Вселенной . “Когда человечество найдет возможность . жить в среде без тяжести , в безграничном эфире , окружающем наше Солнце . тогда можно будет ожидать беспредельного размножения . и высокого совершенствования человека ”.
Взгляд ученого на человечество таков - он рассматривает нашу цивилизацию как единый организм , как некое единое целостное образование . В этом качестве человечество проходит в своем развитии несколько стадий . Сначала эмбриональная стадия - возникновение , жизнь и развитие человечества на Земле . “Земля - колыбель человечества , но нельзя вечно жить в колыбели ” . Следуя этой логике , нужно признать , что человечество должно выйти из пеленок то есть за пределы Земли . Выход в околоземный космос - это вторая фаза эволюции человечества.
По мнению Циолковского , это также неизбежно , как превращение куколки в бабочку . На этой ступени эволюции человечество должно распространится на все околосолнечное пространство . На этом этапе , используя ресурсы планет и солнечную энергию возводятся космические поселения - герметичные оранжереи в космическом вакууме . Возведение космических поселений и райская жизнь в них красочно описаны им в фантастической повести “Вне Земли”.
За второй должна последовать третья стадия - расселение людей по всей Галактике . Причем выход в космос - в принципиально иную для существования человека среду неизбежно наложит отпечаток на его физический и нравственный облик . Они станут совсем другими . Живя в космосе , люди на первых порах будут пользоваться еще привычными земными средствами защиты от враждебной ,агрессивной среды , прячась в искусственно созданных в вакууме “эфирных городах”. Однако со временем , повинуясь эволюции , люди станут истинно “космическими животными” - то есть обретут способность жить непосредственно в пустоте без специальных защитных средств (скафандров , кабин , капсул ).
Таких существ Циолковский описал в фантастической повести “Грезы о Земле и небе” (1895г.) и в работе “Будущее земли и человечества ” (1928г.) . Он представлял их в виде почти бесплотных существ с легкими прозрачными крылышками для улавливания Солнечной энергии . Существа эти функционируют по замкнутому циклу - в крылышках происходит процесс фотосинтеза , в результате которого выделяется кислород , используемый здесь же для дыхания . Существа свободного космоса , нарисованные фантазией Циолковсого , не нуждаются ни в пище, ни в жилье , летая свободно и существуя безбедно . Это настоящие жители вселенной .
Такие необычные и несколько даже шокирующие мысли можно назвать бесплодной фантазией , однако с общебиологической и эволюционной точек зрения это вполне логично . Это своего рода модель возможной эволюции человека и человечества . Можно рассмотреть следующую логическую цепочку . Жизнь зародилась в гидросфере (водной среде) , затем постепенно перешла из водной среды в воздушную . Возникли наземные животные и человек . Теперь человек из воздушной среды переходит в космическую . Вполне возможно , что далекие потомки современных людей приспособятся к жизни в вакууме и станут теми самыми “эфирными” существами с замкнутым автотрофным циклом обменных процессов. Этим ли путем пойдет эволюция , или другим , сказать сейчас сложно . Ясно одно : “живые существа космоса” (если такие когда-нибудь возникнут ) , стоящие на много более высокой ступени эволюции , чем мы , будут еще меньше похожи на нас , чем мы на наших водных предков .
Циолковский считал , что жизнь и разум являются непременными атрибутами Вселенной . Сомнений в том , что существует внеземная жизнь , более того , внеземные цивилизации , у него не было . “В известной вселенной можно насчитать миллионы миллиардов солнц . Стало быть , мы имеем столько же планет , сходных с Землей. Невероятно отрицать на них жизнь”. Он писал , что возможно существуют цивилизации , обладающие “таким могуществом , которое мы себе не можем вообразить ” . Существа этих цивилизаций могут путешествовать между звездами , расселяются на другие планеты . “Вселенная битком набита совершенными существами ”.
Современная наука уже не разделяет оптимизм ученого в вопросе наличия внеземных цивилизаций , и в этой связи интересны мысли Циолковского о контакте , высказанные им в статье “Планеты заселены живыми существами” (1933г.) .Он отвечает на некоторые вопросы скептиков по поводу того , что никаких признаков существования внеземных цивилизаций мы не наблюдаем . Почему они не посещают землю? Ответ : возможно просто не настало еще время . Почему никак не дают нам знать о своем существовании ? Ответ : возможно мы просто еще не можем воспринять эти знаки . Далее ученый говорит , что “нашим небесным соседям” известно , что со временем люди разовьются настолько , что сами узнают об этом . Кроме того , зачем вообще сейчас большинству человечества “ввиду низкой степени его развития” это знание , не принесет ли оно вреда ? “Не возникнут ли вследствие этого погромы и варфоломеевские ночи.”
Человечество просто стоит на слишком низкой ступени развития для контакта . Мы по отношению к гипотетическим могущественным инопланетным цивилизациям стоим на той же ступени развития , что и , например , животные по отношению к людям . “Можем ли мы завести разумные сношения с собаками или обезьянами ?”. Так и высшие существа просто бессильны вступить с нами в контакт . Должно прийти время , когда степень развития человечества окажется достаточной для этого . “Мы - братья - убиваем друг друга , затеваем войны , жестоко обращаемся с животными (неожиданная грань : Циолковский - гуманист К.В.) . Как же мы отнесемся к совершенно чуждым нам существам ? Не сочтем ли их за соперников по обладанию Землей и не погубим ли самих себя в неравной борьбе ( есть такое распространенное обывательское мнение К. В.) . Они этой борьбы и гибели желать не могут.”
На заре космической эры - в 50-ых , 60-ых гг. казалось , что “гениальные пророчества” калужского мыслителя сбываются с поразительной точностью . Сейчас оптимизм первых космических запусков окончательно выветрился , стало ясно , что на Марсе человек в ближайшее время не высадится , хотя технически это возможно но , увы , не понятно , зачем нужно . Как метко сказал один умный человек: “мы живем в то время , когда люди уже перестали летать на Луну”. В космосе , как и везде , нас интересует теперь только экономическая выгода . Тем не менее я считаю , что человечеству волей-неволей придется и дальше осваивать космос , и погонит нас туда та же экономическая выгода , стремление решить земные проблемы , просто то , что на Земле , “в колыбели” нам станет тесно , потому что “мы живем более жизнью космоса чем жизнью Земли , так как космос бесконечно значительнее Земли по своему объему , массе и времени . ” .
К.Э.Циолковский .Путь к звездам .Сборник научно-фантастических произведений. М.,1961
С.П. Уманский . Космическая одиссея.М.,1988
Баландин Р. Разум Вселенной //Техника молодежи. 1992. N 0 1-2
Жизненный и творческий путь К.Э. Циолковского, его роль как ученого и исследователя. Особенности первых шагов в науке. Сущность работ по воздухоплаванию и экспериментальной аэродинамике. Заслуги перед авиацией и вклад в развитие ракетной техники.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.04.2010 |
| Размер файла | 61,8 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Вторая половина XX века является эпохой бурного развития ракетной техники. Наша страна имеет ракеты всех классов и назначений. Мы первыми создали, успешно испытали и наладили серийное производство межконтинентальных ракет. В нашей стране, начиная с 1949 года, ракеты используются для исследований верхних слоев атмосферы. Метеорологические ракеты, созданные в СССР, запускались в течение Международного геофизического года в различных районах страны, а также в Арктике и Антарктике.
В наши дни при оценке путей дальнейшего развития ракетостроения полезно рассмотреть научно-технические изыскания пионеров ракетной техники. Они заложили своими трудами надежные основы прогресса этого направления технического развития для науки и промышленности всех стран.
1. ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ
(К.Э. Циолковский)
Константин Эдуардович Циолковский - выдающийся русский ученый, исследователь огромной трудоспособности и настойчивости, человек большого таланта. Широта и богатство творческой фантазии сочетались у него с логической последовательностью и математической точностью суждений. Это был подлинный новатор в науке. Наиболее важные и жизнеспособные исследования Циолковского относятся к обоснованию теории реактивного движения. В последней четверти XIX и начале XX столетия Константин Эдуардович создавал новую науку, определяющую законы движения ракет, и разрабатывал первые конструкции для исследования безграничных мировых пространств реактивными приборами. Многие ученые считали в то время реактивные двигатели и ракетную технику делом бесперспективным и ничтожным по своему практическому значению, а ракеты -- пригодными лишь для увеселительных фейерверков и иллюминаций.
Константин Эдуардович Циолковский родился 17 сентября 1857 года в старинном русском селе Ижевском, расположенном в пойме ОКИ, Спасского уезда, Рязанской губернии, в семье лесничего Эдуарда Игнатьевича Циолковского. О своих родителях Циолковский писал:
Кроме опытов по физике и химии, Циолковский много читал, он тщательно изучал курсы начальной и высшей математики, аналитической геометрии.
Три года жил Циолковский в Москве. Вернувшись домой к отцу, стал давать частные уроки по математике и физике плохо успевающим гимназистам. Несомненные педагогические способности и хорошие отзывы об этих частных уроках решили вопрос о выборе профессии. Осенью 1878 года Константин Эдуардович сдал экстерном экзамен на звание учителя народного училища, а месяца через четыре был назначен на должность учителя арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Калужской губернии.
B своей квартире в Боровске Циолковский устроил маленькую лабораторию. У него в доме сверкали электрические молнии, гремели громы, звонили колокольчики, загорались огни, вертелись колеса и блистали иллюминации. «Я предлагал желающим попробовать ложкой невидимого варенья. Соблазнившиеся угощением получали электрический удар.
3. Работы по воздухоплаванию и экспериментальной аэродинамике.
Дирижабль Циолковского имел следующие характерные особенности. Во-первых, это был дирижабль переменного объема, что позволяло сохранять постоянную подъемную силу при различных температурах окружающего воздуха и различных высотах полета. Возможность изменения объема конструктивно достигалась при помощи особой стягивающей системы и гофрированных боковин (рис. 1)
Во - вторых, газ, наполняющий дирижабль, можно было подогревать путем пропускания по змеевикам отработанных газов моторов. Третья особенность конструкции состояла в том, что тонкая металлическая оболочка для увеличения прочности и устойчивости была гофрированной, причем волны гофра располагались перпендикулярно оси дирижабля. Выбор геометрической формы дирижабля и расчет прочности его тонкой оболочки были решены Циолковским впервые.
Циолковскому принадлежит прогрессивная идея постройки цельнометаллического аэроплана.
Разработка цельнометаллического свободнонесущего моноплана с толстым изогнутым крылом есть крупнейшая заслуга Циолковского перед авиацией. Он первый исследовал эту наиболее распространенную в наши дни схему аэроплана. Но идея Циолковского о постройке пассажирского аэроплана также не получила признания в царской России. На дальнейшие изыскания по аэроплану не было ни средств, ни даже моральной поддержки.
Над разработкой своих идей о создании цельнометаллического дирижабля и хорошо обтекаемого моноплана ученый работал почти все время с 1885 по 1898 год. Эти научно-технические изобретения натолкнули Циолковского на ряд важнейших открытий. В области дирижаблестроения он выдвинул ряд совершенно новых положений. В сущности говоря, он был зачинателем теории металлических управляемых аэростатов. Его техническая интуиция значительно опередила уровень промышленного развития 90-х годов прошлого столетия.
Его техническая интуиция значительно опередила уровень промышленного развития 90-х годов прошлого столетия. Целесообразность своих предложений он обосновал подробными вычислениями и схемами. Осуществление цельнометаллического воздушного корабля, как всякая большая и новая техническая проблема, затрагивало широкий комплекс совершенно не разработанных в науке и технике задач. Решить их одному человеку было, конечно, невозможно. Ведь здесь были и вопросы аэродинамики, и вопросы устойчивости гофрированных оболочек, и задачи прочности, газонепроницаемости, и задачи герметической пайки металлических листов и т. д. Сейчас приходится изумляться, как далеко удалось продвинуть Циолковскому, кроме общей идеи, отдельные технические и научные вопросы.
Константин Эдуардович разработал метод так называемых гидростатических испытаний дирижаблей. Для определения прочности тонких оболочек, какими являются оболочки цельнометаллических дирижаблей, он рекомендовал наполнять их опытные модели водой. Этот метод применяется сейчас во всем мире для проверки прочности и устойчивости тонкостенных сосудов и оболочек. Циолковский также создал прибор, позволяющий точно, графически определить форму сечения оболочки дирижабля при заданном сверхдавлении. Однако невероятно тяжелые условия жизни и работы, отсутствие коллектива учеников и последователей заставили ученого во многих случаях ограничиться, в сущности, только формулировкой проблем.
Работы Константина Эдуардовича по теоретической и экспериментальной аэродинамике, несомненно, обусловлены необходимостью дать аэродинамический расчет летных характеристик дирижабля и аэроплана.
Циолковский был настоящим ученым-естествоиспытателем. Наблюдения, мечты, вычисления и размышления соединялись у него с постановкой опытов и моделированием.
В 1890--1891 годах он пишет работу «К вопросу о летании посредством крыльев. Выдержка из этой рукописи, опубликованная при содействии знаменитого физика профессора Московского университета А. Г. Столетова в трудах Общества любителей естествознания в 1891 году, явилась первой напечатанной работой Циолковского. Он был полон идей, весьма деятелен и энергичен, хотя внешне казался спокойным и уравновешенным. Выше среднего роста, с длинными черными волосами и черными немного печальными глазами, он был неловок и застенчив в обществе. У него было не много друзей. В Боровске Константин Эдуардович близко сошелся с коллегой по школе Е. С. Еремеевым, в Калуге ему много помогали В. И. Ассонов, П. П. Каннинг и С. В. Щербаков. Однако при защите своих идей он был решителен и настойчив, мало считаясь с пересудами коллег и обывателей.
4. РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ
(Д. И. Менделеев)
Ракетная техника становится сейчас очень важной и быстро растущей отраслью промышленности. Развитие теории полета реактивных аппаратов -- одна из насущных проблем современного научно-технического развития.
К. Э. Циолковский много сделал для познания основ теории движения ракет. Он был первым в истории науки, кто сформулировал и исследовал проблему изучения прямолинейных движений ракет, исходя из законов теоретической механики.
Простейший реактивный двигатель на жидком топливе представляет собой камеру, похожую по форме на горшок, в котором жители сельских местностей хранят молоко. Через форсунки, расположенные на днище этого горшка, происходит подача жидкого горючего и окислителя в камеру горения. Подача компонентов топлива рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить полное сгорание. В камере сгорания (рис. 3) происходит воспламенение топлива, и продукты горения -- горячие газы -- с большой скоростью выбрасываются через специально профилированное сопло. Окислитель и горючее помещаются в специальных баках, располагающихся на ракете или самолете. Для подачи окислителя и горючего в камеру сгорания применяют турбонасосы или выдавливают их сжатым нейтральным газом (например, азотом). На рис. 4 приведена фотография реактивного двигателя немецкой ракеты Фау-2.
Струя горячих газов, выбрасываемая из сопла реактивного двигателя, создает реактивную силу, действующую на ракету в сторону, противоположную скорости частиц струи. Величина реактивной силы равняется произведению массы отбрасываемых в одну секунду газов на относительную скорость. Если скорость измерять в метрах в секунду, а массу секундного расхода через вес частиц в килограммах, разделенных на ускорение силы тяжести , то реактивная сила будет получаться в килограммах. Возьмем, например, реактивный двигатель, в котором каждую секунду сгорает 4,9 кг топлива. Пусть относительная скорость отбрасываемых частиц (продуктов сгорания) будет , тогда реактивная сила, которую обозначим через , будет равна
У немецкой ракеты Фау-2 весовой секундный расход составляет в среднем 127,4 кг. Скорость истечения продуктов сгорания из сопла двигателя равна 2000 м/сек. Реактивная сила в этом случае равна
Приведенные примеры показывают, что реактивная сила тем больше, чем больше секундный расход топлива и чем больше относительная скорость отбрасывания частиц.
В некоторых случаях для сжигания горючего в камере реактивного двигателя приходится забирать воздух из атмосферы. Тогда в процессе движения реактивного аппарата происходит присоединение частиц воздуха и выбрасывание нагретых газов. Мы получаем так называемый воздушно - реактивный двигатель. Простейшим примером воздушно - реактивного двигателя будет обыкновенная трубка, открытая с обоих концов, внутри которой помещен вентилятор. Если заставить вентилятор работать, то он будет засасывать воздух с одного конца трубки и выбрасывать его через другой конец. Если в трубку, в пространство за вентилятором, впрыснуть бензин и поджечь его, то скорость выходящих из трубки горячих газов будет значительно больше, чем входящих, и трубка получит тягу в сторону, противоположную струе выбрасываемых из нее газов. Делая поперечное сечение трубки (радиус трубки) переменным, можно соответствующим подбором этих сечений по длине трубки достигнуть весьма больших скоростей истечения выбрасываемых газов. Чтобы не возить с собой двигатель для вращения вентилятора, можно заставить струю текущих по трубке газов вращать его с нужным числом оборотов. Некоторые трудности будут возникать только при запуске такого двигателя. Простейшая схема воздушно-реактивного двигателя была предложена еще в 1887 году русским инженером Гешвендом.
Идея использования воздушно-реактивного двигателя для современных типов самолетов была с большой тщательностью самостоятельно разработана К.Э. Циолковским. Он дал первые в мире расчеты самолета с воздушно-реактивным двигателем и турбокомпрессорным винтовым двигателем. Прямоточного воздушно-реактивного двигателя, у которого движение частиц воздуха по оси трубы создается за счет начальной скорости, полученной ракетой от какого-либо другого двигателя, а дальнейшее движение поддерживается за счет реактивной силы, обусловленной увеличенной скоростью отброса частиц по сравнению со скоростью входящих частиц.
Энергия движения воздушного реактивного двигателя получается за счет сжигания горючего, так же как и в простой ракете. Таким образом, источником движения любого реактивного аппарата является запасенная в этом аппарате энергия, которую можно преобразовать в механическое движение выбрасываемых из аппарата с большой скоростью частиц вещества. Как только будет создано выбрасывание таких частиц из аппарата, он получает движение в сторону, противоположную струе извергающихся частиц.
Направленная соответствующим образом струя выбрасываемых частиц -- основное в конструкциях всех реактивных аппаратов. Методы получения мощных потоков извергающихся частиц очень разнообразны. Проблема получения потоков отбрасываемых частиц простейшим и наиболее экономичным способом, разработка методов регулирования таких потоков -- важная задача изобретателей и конструкторов.
Если рассмотреть движение простейшей ракеты, то легко понять, что ее вес изменяется, так как часть массы ракеты сгорает и отбрасывается с течением времени. Ракета представляет собой тело переменной массы. Теория движения тел переменной массы создана в конце XIX века у нас в России И.В. Мещерским и К.Э. Циолковским.
Замечательные работы Мещерского и Циолковского прекрасно дополняют друг друга. Изучение прямолинейных движений ракет, проведенное Циолковским, существенно обогатило теорию движения тел переменной массы благодаря постановке совершенно новых проблем. К сожалению, работы Мещерского не были известны Циолковскому, и он в ряде случаев повторял в своих работах более ранние результаты Мещерского.
С нашей точки зрения, самой драгоценной идеей Циолковского в теории ракет является добавление к классической механике Ньютона нового раздела -- механики тел переменной массы. Сделать подвластной человеческому разуму новую большую группу явлений, объяснить то, что видели многие, но не понимали, дать человечеству новое мощное орудие технических преобразований -- вот те задачи, которые ставил перед собой гениальный Циолковский. Весь талант исследователя, вся оригинальность, творческая самобытность и необычайный взлет фантазии с особой силой и продуктивностью выявились в его работах по реактивному движению. Он на десятилетия вперед предсказал пути развития реактивных аппаратов. Он рассмотрел те изменения, которым должна была подвергнуться обыкновенная фейерверочная ракета, чтобы стать мощным орудием технического прогресса в новой области человеческого знания.
Циолковский составляет и подробно исследует уравнение движения ракеты при постоянной скорости частиц отброса и получает весьма важный математический результат, известный сейчас как формула Циолковского.
Если обозначить буквой скорость ракеты в момент, когда ее масса равна а через обозначить постоянную скорость отбрасываемых из сопла двигателя частиц, то формула Циолковского будет иметь следующий вид:
где -- масса ракеты в момент старта, когда ее скорость равна нулю; -- знак десятичного логарифма.
Участок полета ракеты при работающем двигателе называют активным участком полета.
Скорость ракеты в конце активного участка будет наибольшей.
Если масса ракеты при полностью израсходованном топливе будет равна , а наибольшая скорость, то из формулы Циолковского следует, что
Пусть отношение начальной массы (веса) ракеты к массе (весу) в конце горения равно 10 и пусть относительная скорость отбрасываемых частиц равна , тогда максимальная скорость ракеты будет равна
Из формулы Циолковского для максимальной скорости следует, что:
а). Скорость движения ракеты в конце работы двигателя (в конце активного участка полета) будет тем больше, чем больше относительная скорость отбрасываемых частиц. Если относительная скорость истечения удваивается, то и скорость ракеты возрастает в два раза.
б). Скорость ракеты в конце активного участка возрастает, если увеличивается отношение начальной массы (веса) ракеты к массе (весу) ракеты в конце горения. Однако здесь зависимость более сложная, она дается следующей теоремой Циолковского:
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.
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 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.
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.
Читайте также: