– Вот преимущества дирижабля! – восклицали с разных сторон путешественники, – была буря и нет ее, исчезла. А куда уйти от волнения пароходу? Ни кверху, ни книзу он устремиться не может...
Виднеется вдали цель путешествия: родной город... еще несколько минут – и аэронавт опускается у самого города... Легкий пружинистый толчок, и он крепко привязан к земле. Смотрят на часы... 400 километров пролетели в 3 часа... Неохотно оставляют люди свое уютное помещение; осталось жгучее желание продолжать воздушный путь. Но ведь он теперь так доступен! Еще полетаем...»
Циолковский указывал также на преимущества перевозки грузов дирижаблями. Он писал о дешевизне такого вида транспорта, об удобстве перевозки легко портящихся продуктов, так как аэронавт может двигаться на такой высоте, на которой они лучше всего сохраняются. Но все старания ученого заинтересовать общественность и представителей официальной науки своим проектом управляемого аэростата были безуспешны. Большинство не принимало всерьез изобретательство провинциального учителя. Именно поэтому первый русский дирижабль «Учебный» появился только в 1908 г. (В 1912 г. Россия уже имела 13 управляемых аэростатов.) А первые успешные полеты дирижабля состоялись во Франции в 1899 г. и в Германии в 1900 г. (Проект Ф. Цеппелина помечен 1895 г. – пятью годами позже предложения Циолковского.)
Триумфальное шествие идеи воздухоплавания с помощью аппаратов тяжелее воздуха подвигнуло Циолковского заняться этой проблемой. В 1891 г. он написал работу «К вопросу о летании посредством крыльев», которую послал Н.Е. Жуковскому. В своем отзыве «отец русской авиации» отмечал: «Сочинение г. Циолковского производит приятное впечатление, так как автор, пользуясь малыми средствами анализа и дешевыми экспериментами, пришел по большей части к верным результатам.
Хотя большинство этих результатов уже известно, но тем не менее оригинальные методы исследования, рассуждения и остроумные опыты автора не лишены интереса и, во всяком случае, характеризуют его как талантливого исследователя... Рассуждения автора применительно к летанию птиц и насекомых верны и вполне совпадают с современными воззрениями на этот предмет».
В 1894 г. Циолковский пишет новую работу – «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина». В этом исследовании ученый впервые дал аэродинамический расчет самолета и предложил конструктивную схему, которая на 15...20 лет предвосхитила техническую мысль изобретателей других стран. Именно по этому пути пошло развитие самолетостроения. В аэроплане Циолковского было крыло с утолщенной передней кромкой, фюзеляж обтекаемой формы, колесное шасси и даже гироскопический автопилот с электрическим приводом на руль высоты.
Чтобы поставить свои теоретические расчеты на прочный фундамент эксперимента, Циолковский строит «воздуходувку» (1897). Это было первое сооружение подобного рода в России. Аэродинамическая труба Жуковского появилась на пять лет позже. Если Николая Егоровича Жуковского называют «отцом русской авиации», то Константина Эдуардовича Циолковского можно смело именовать «дедушкой русской аэродинамики».
Основной вклад Циолковский внес в космонавтику. Реактивное движение и ракеты были известны давно. Они применялись для фейерверков, в военном деле, для переброски троса с одного корабля на другой, в китобойном промысле и т.п. Циолковский первым научно обосновал возможность межпланетных сообщений с помощью ракет, реактивного движения.
Первые мысли об использовании принципа реактивной отдачи для космических полетов появились у Циолковского еще в 1883 г. В 1903 г. в статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами» ученый дал математически строгую теорию полета ракеты с учетом изменения ее массы во время движения и заложил основы теории жидкостного реактивного двигателя, а также элементов его конструкции. Публикации на аналогичную тему появились во Франции спустя 10 лет, в Америке – 16 и в Германии – 20 лет.
В дальнейшем Циолковский успешно работал над многими проблемами, связанными с межпланетными сообщениями. Он предложил создавать составные ракеты или ракетные поезда для достижения ими космических скоростей. Составная ракета представляла собой конструкцию из нескольких ракет, поставленных одна за другой. Сначала работает последняя ракета. Разогнав «поезд» до определенной скорости и выработав горючее, она отделяется, и в действие включается вторая ступень, затем – третья и т.д., а цели достигает одна головная ракета. Именно по такой схеме осуществляются космические полеты в настоящее время.
Другая идея заключалась в параллельном соединении ряда ракет. Циолковский назвал такую конструкцию «эскадрильей ракет». В этом случае все ракеты работают одновременно до выработки половины топлива. Затем крайние ракеты переливают горючее и окислитель в остальные ракеты, отделяются, и «эскадрилья» летит дальше. Цели достигает также одна центральная ракета.
Циолковский первым решил задачу о движении космического корабля в поле тяготения Земли и вычислил необходимые запасы горючего для преодоления силы притяжения. Он рассмотрел также влияние атмосферы на полет ракеты, возможность управления ею с помощью рулей, установленных на пути газов, выходящих из сопла, способ охлаждения стенок камеры сгорания компонентами топлива, различные топливные пары (например, спирт и жидкий кислород), создание искусственного спутника Земли и ряд других вопросов, в частности, предсказал, что будет ощущать космонавт в состоянии невесомости.
«Мы, отправившись в путь, будем испытывать весьма странные, совсем чудесные, неожиданные ощущения...
Подан знак; началось взрывание, сопровождаемое оглушительным шумом. Ракета дрогнула и тронулась в путь. Мы чувствуем, что страшно отяжелели. Четыре пуда моего веса превратились в 40 пудов... Тяжесть в ракете, по-видимому, увеличилась в 10 раз. Об этом нам бы возвестили: пружинные весы или динамометр (фунт золота, подвешенный на их крюк, превратился в 10 фунтов), ускоренные качания маятника (в 3 с лишком раза более частые), более быстрое падение тел, уменьшение величины капель (диаметр их уменьшается в 10 раз), утяжеление всех вещей и много других явлений...
Испытываемая нами адская тяжесть будет продолжаться 113 секунд, или около 2 минут, пока не окончится взрывание и его шум. Затем, когда наступит мертвая тишина, тяжесть так же моментально исчезает, как и появилась... Тяжесть не только ослабла, она испарилась без следов; мы не испытываем даже земного тяготения, к которому привыкли как к воздуху...
Сила земного тяготения действует одинаково на ракету и на находящиеся в ней тела. Поэтому нет разницы в движении ракеты и помещенных в ней тел. Их уносит один и тот же поток, одна и та же сила, и для ракеты как бы нет тяжести.
В этом мы убеждаемся по признакам. Все не прикрепленные к ракете предметы сошли со своих мест и висят в воздухе, ни к чему не прикасаясь; а если они и касаются, то не производят давления друг на друга или на опору. Сами мы также не касаемся пола и принимаем любое положение и направление: стоим и на полу, и на потолке, и на стене; стоим перпендикулярно и наклонно; плаваем в середине ракеты, как рыбы, но без усилий, и ни к чему не касаясь; ни один предмет не давит на другой, если их не прижимать друг к другу.
Вода не льется из графина, маятник не качается и висит боком. Громадная масса, привешенная на крючок пружинных весов, не производит натяжения пружины, и они всегда показывают нуль. Рычажные весы тоже оказываются бесполезны: коромысло принимает всякое положение, безразлично и независимо от равенства или неравенства грузов на чашках... Нельзя обычными, земными способами определить массу.
Масло, вытряхнутое из бутылки с некоторым трудом (так как мешало давление или упругость воздуха, которым мы дышим в ракете), принимает форму колеблющегося шара; через несколько минут колебание прекращается, и мы имеем превосходной точности жидкий шар; разбиваем его на части – получаем группу из меньших шаров разной величины...
Выпущенный осторожно из рук предмет не падает, а толкнутый – двигается прямолинейно и равномерно, пока не ударится о стенку или не наткнется на какую-нибудь вещь, чтобы снова прийти в движение, хотя с меньшей скоростью... Он в то же время вращается, как детский волчок... Трудно толкнуть тело, не сообщив ему вращения.
Нам хорошо, легко, как на нежнейшей перине, но кровь немного приливает в голову; для полнокровных вредно.
Все так тихо, хорошо, покойно. Открываем наружные ставни всех окон и смотрим через толстые стекла...
По мере удаления от поверхности Земли и поднятия в высоту... земной шар, в этом ли виде или в виде серпа или чаши, как будто уменьшается, между тем как мы обозреваем (абсолютно) все большую и большую часть его поверхности...
Верха и низа в ракете собственно нет, потому что нет относительной тяжести, и оставленное без опоры тело ни к какой стенке не стремится, но субъективные ощущения верха и низа все-таки остаются. Мы чувствуем верх и низ, только места их сменяются с переменою направления нашего тела в пространстве. В стороне, где наша голова, мы видим верх, где ноги – низ. Так, если мы обращаемся головой к нашей планете, она нам представляется в высоте; обращаясь к ней ногами, мы погружаем ее в бездну, потому что она кажется нам внизу. Картина грандиозная и на первый раз страшная; потом привыкнешь и на самом деле теряешь понятие о верхе и низе».
После своего исторического триумфального космического полета Ю.А. Гагарин заявил на первой пресс-конференции журналистам: «Я просто поражаюсь, как правильно мог предвидеть наш замечательный ученый все то, с чем только что мне довелось встретиться, что пришлось испытать на себе! Многие, очень многие его предположения оказались совершенно правильными. Вчерашний полет наглядно убедил меня в этом».
А что увидят оставшиеся на Земле? Вот как Циолковский описывает старт космической ракеты.