С проблемой цельнометаллического аэростата Циолковский не расставался до конца жизни. Он сохранил верность ей даже в ту пору, когда у неё почти не осталось сторонников. Правда, впоследствии защита дирижаблей не носила столь бурного характера, как на рубеже XIX и XX столетий. Циолковский не бросался очертя голову в схватки вроде той, которую он вёл с VII отделом Русского технического общества.
Когда сегодня пытаешься оценить то, что сделала Циолковский, испытываешь несколько двойственное ощущение. Огромные, словно, мамонты, дирижабли давно уже достояние истории. Они не выдержали состязания сначала с самолётами, а затем и с вертолётами. Время работало против дирижаблей. Они быстро растеряли те преимущества, которые находил у них Циолковский по сравнению с другими летательными аппаратами.
И всё же, несмотря на смертельный приговор, вынесенный историей дирижаблям, мы ни на миг не должны осуждать страстное увлечение Циолковского. Напротив, многое из того, что он сделал, оказалось неоценимым вкладом в дальнейшее развитие авиационной и ракетной техники. Ценность его аэродинамических исследований, очевидно.
В 1918 году голодный, полузамёрший в своей светёлке Циолковский работает над брошюрой «Гондола металлического дирижабля». Проходит шесть лет, и известный советский специалист по ракетной технике Фридрих Артурович Цандер пишет ему: «У меня есть одна просьба к Вам. В вашей книге «Гондола металлического дирижабля» на странице 24. вы пишете: «Ещё 7 лет тому назад Эдисон гальваническим путём готовил листовой никель от 0,001 м толщины, при 2 метрах ширины 1600 метрах длины» Я крайне интересуюсь методом изготовления этих листов и прошу Вас мне не отказать в указании источника, из которого Вы черпали сведения об этих листах. По моим расчётам, такие листы могут быть использованы в межпланетном пространстве, и я хотел бы производить с ними опыты». Факт, о котором пишет Цандер, не случаен, он скорее закономерен.
Во многих работах Циолковский высказывал свидетельства взаимосвязи дирижабля и ракеты..
Свою лепту принесла и идея автоматического пилотирования. Ведь из автопилота дирижабля вырос гироскопический автопилот птицеподобной машины аэроплана, а вслед за ними появилась мысль о следящей автоматической системе навигации межпланетного корабля. Иными словами, всё полезное, что могло дать технике увлечение Циолковского цельнометаллическими управляемыми аэростатами, было использовано впоследствии. Нашла себе применение даже идея металлической обшивки.
Чудесные цельнометаллические дирижабли, установившие в 1959-1960 годах ряд удивительных рекордов, не только не приподнялись над нашей планетой ни на миллиметр, а, напротив, опустились на большие глубины. 23 января 1960 года батискаф под командованием Жака Пикара достигает глубины 10919 метров. Люди поникли на самое дно глубокой точки Тихого океана, знаменитой Марианской впадины.
Доживи Циолковский до наших дней, он, несомненно, обнаружил бы в батискафе Пикара много общего со своим цельнометаллическим дирижаблем. Такова история удивительного парадокса – великого заблуждения Циолковского.
5. Работа над реактивными самолётами
Увлечение Циолковского авиацией сохранялось и впоследствии. В старости он заинтересовался реактивными самолётами и в статье «Реактивный аэроплан» (1930) подверг подробному рассмотрению вопрос о преимуществах и недостатках реактивного самолёта по сравнения с винтовым аэропланом. Прогноз его в этом случае оказался совершенно точен. «За эрой аэропланов винтовых, - писал Циолковский, - должна последовать эра реактивных аэропланов, или аэропланов стратосферы». Ещё в двух статьях «Ракетоплан» и «Стратоплан полуреактивный» Циолковский дал первые наброски теории движения самолётов с реактивным двигателем и развил идею турбокомпрессорного винтового реактивного самолёта.
Однако главным образом имя Циолковского связывается теперь с развитием теории реактивного движения (ракетодинамики), основы которой он заложил. Первая его статья на эту тему «Исследование мировых пространств реактивными приборами» появилась в 1903 г. в журнале «Научное обозрение». (Вторая часть вышла в 1912 г.) В этом труде Циолковский впервые в истории предложил использовать ракету для исследования космических пространств и межпланетных полётов. Он первым задумался над вопросами - каковы основные законы, управляющие движением ракеты, заметно меняющей в процессе полёта свою массу? Как рассчитать скорость полёта реактивного аппарата? Как выбраться на реактивном приборе за пределы атмосферы? Как выбраться на реактивном приборе за пределы притяжения Земли? В этой же статье Циолковский впервые дал описание жидкостной ракеты, в которой горючим является жидкий водород, а окислителем – жидкий кислород. «Представим себе, - писал он, - такой снаряд: металлическая продолговатая камера… Камера имеет большой запас веществ, которые при своём смешении тотчас же образуют взрывчатую массу. Вещества эти, правильно и равномерно взрываясь в определённом для того месте, текут в виде горючих газов по расширяющимся к концу трубам вроде рупора или духового музыкального инструмента…. И вырываются наружу… с громадной относительной скоростью».
6. Формула Циолковского.
Циолковский попытался сделать математический расчёт движения такой ракеты в свободном пространстве. Понятно, что в ходе полёта масса ракеты из-за расхода топлива будет постепенно уменьшаться. Циолковский учёл это и вывел формулу, позволяющую определить скорость ракеты при постепенном изменении её массы. Эта формула называется теперь формулой Циолковского. Благодаря ей впервые стало возможным путём вычислений заранее определять лётные характеристики ракет. Позже Циолковский попробовал разрешить более сложную задачу – рассчитать движение ракеты при её вертикальном старте с поверхности Земли, то есть тогда, когда на неё воздействует гравитация и сила лобового сопротивления воздуха. Выведенные им формулы не учитывают многих обстоятельств, с которыми столкнулась позднее ракетодинамика (например, Циолковский не имел ещё представления о силах сопротивления при сверхзвуковых скоростях, движение ракеты он рассматривал как прямолинейное, а влияние систем управления на лётный характеристики вообще не учитывалось). Поэтому в наше время расчёты Циолковского можно рассматривать лишь как первое (грубое) приближение, но суть происходящего отражена в них верно.
Управлять полётом ракеты Циолковский предполагал или при помощи графитовых рулей, помещаемых в струе газа вблизи раструба (сопла) реактивного двигателя, или поворачивая сам раструб. Чтобы уменьшить отрицательное воздействие перегрузок на космонавтов при старте ракеты, Циолковский предлагал погружать их в жидкость равной плотности. Позже Циолковский пришёл к очень плодотворной идее многоступенчатых ракет. Он же заложил основы расчёта полёта этих ракет. (В 1926 г. Циолковский разработал теорию полёта двухступенчатой ракеты с последовательным отделением ступеней, а в 1929 г. – общую теорию полёта многоступенчатой ракеты.)
Но при всём увлечении Циолковского ракетодинамикой, ракета всегда оставалась для него только средством для преодоления земного притяжения и выхода в космос. Он много размышлял над теми проблемами, которые встретит человек, оказавшись в межпланетном пространстве и на других планетах, поэтому его с полным основанием можно считать также основоположником космонавтики. Многие предвидения Циолковского в этой области оказались чрезвычайно точными. Он, к примеру, красочно и очень верно описал ощущения, которые будет испытывать человек при старте ракеты и при выходе её в космическое пространство, в также то. Что он там увидит. Фантазия его далеко опережала своё время. Циолковский был твёрдо убеждён, что выход человечества в космос совершенно неизбежен и что именно освоение космоса поможет решить многие современные проблемы землян. В своих книгах он описывал целые кольца космических поселений на громадных орбитальных станциях будущего, расположенных вокруг солнца. Большую роль должны были играть на них космические оранжереи, так как в космосе можно собирать более значительные урожаи, чем на Земле. Он считал. Что обилие дешёвой солнечной энергии позволит человеку переместить в космос многие промышленные предприятия. «Завоевание солнечной системы, - писал Циолковский, - даст не только энергию и жизнь, которые в два миллиарда раз будут обильнее земной энергии и жизни, но и простор ещё более обильный».
Идеи Циолковского намного обогнали своё время. Современники не понимали его работ, правительство не спешило оказать ему материальную поддержку. В старости учёный с горечью писал: «Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни просвета, ни поддержки». И в самом деле, исследования его протекали в очень тяжёлых условиях: мизерное жалование, большая семья, тесная и неудобная квартира, постоянная нужда, насмешки обывателей – всё это сопутствовало Циолковскому на протяжении всей его жизни. Многие свои книги Циолковскому пришлось публиковать за свой счёт и бесплатно рассылать по библиотекам.
7. 1917 год – период перемен.
Время после 1917 г. оказалось для него ещё более трудным: голод, холод, огромные материальные трудности Циолковский испытал наравне с миллионами других русских людей. Но он чутко улавливал перемены, происходившие в жизни после Октябрьской революции, и эти перемены настраивали его на оптимистический лад. «Революцию я встретил радостно, с надеждой, - писал Циолковский, - училища были преобразованы, и я попал в трудную советскую школу учителем физики. Меня очень утешало отсутствие отметок, экзаменов, братское отношение с учениками и уничтожение классовой розни и враждебности. Циолковский далек от понимания социальной картины окружающего мира. Он мечтает о переустройстве человеческого общества. Для этого, по его мнению, нужно лишь одно – расчистить путь гениям человеческой мысли, помочь им развернуться во всю широту возможностей. «Если бы были отысканы гении, то самые ужасные несчастия и горести, которые даже сейчас кажутся нам неизбежными, были бы устранены! Гении совершали и совершают чудеса. Кому же это известно!»