Многим выдающимся открытиям по аэродинамике и теории авиации, ракетодинамике и теории межпланетных путешествий мы обязаны Циолковскому. Эти труды до сих пор вызывают острый интерес и горячие споры среди ученых и инженеров всего мира.

Однако творчество Константина Эдуардовича получило признание лишь на закате его жизни. До 60-летнего возраста этот выдающийся ученый слыл «оригиналом» и «самоучкой» и всю свою жизнь был скромным учителем средней школы. Только в советское время научные заслуги Циолковского получили свою истинную оценку. Труды его были переведены на многие иностранные языки и стали известными далеко за пределами нашей Родины.

Огромная жажда знаний и страстное желание во что бы то ни стало осуществить свои творческие замыслы побуждают 16-летнего Циолковского отправиться в Москву. Нелегко пришлось глухому юноше, не имевшему никакой поддержки, в чужом городе. «Я помню отлично,— писал он впоследствии, вспоминая это время,— что, кроме воды и черного хлеба, у меня тогда ничего не было». Но на последние гроши Циолковский покупает книги и реторты и в темном, сыром углу, который он снимал у прачки, систематически производит химические опыты.

В эти трудные годы у Циолковского впервые зарождается мысль о возможности завоевания человеком мировых пространств на основе использования свойств центробежной силы. «Я был так взволнован, даже потрясен,— писал позднее Константин Эдуардович, — что не спал целую ночь, бродил по Москве и все думал о великих следствиях моего открытия. Но уже к утру я убедился в ложности моего изобретения. Разочарование было так же сильно, как и очарование. Эта ночь оставила след на всю мою жизнь; через 30 лет я еще вижу иногда во сне, что поднимаюсь к звездам на моей машине, и чувствую такой же восторг, как в ту незапамятную ночь».

В 1879 году Константин Эдуардович сдал экстерном экзамен на звание учителя и через год был назначен преподавателем арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Калужской губернии. Здесь в своей скромной квартирке молодой изобретатель устроил маленькую лабораторию, где и начал первые научные исследования в области воздухоплавания.

ОСНОВНЫЕ научные изыскания Циолковского были тесно связаны с тремя большими техническими проблемами: созданием цельнометаллического дирижабля, аэроплана и ракеты для межпланетных сообщений.

В одной из своих автобиографических статей Циолковский писал: «В 1885 году, имея 28 лет, я твердо решился отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат».

Константин Эдуардович обратил внимание на существенные недостатки аэростатов с оболочками из прорезиненной ткани. Такие оболочки обладали малой прочностью и скоро изнашивались. Газ, наполняющий их (в те годы водород), вследствие проницаемости ткани быстро терялся. Циолковский предложил заменить аэростаты с прорезиненной оболочкой металлическими. В своем сочинении «Теория и опыт аэростата» Циолковский дал научно-техническое обоснование создания конструкции металлического дирижабля. К работе были приложены схемы и чертежи, поясняющие детали конструкции.

Что же представлял собой дирижабль Циолковского?

Во-первых, объем его мог изменяться. Это позволяло сохранять постоянную подъемную силу при различных температурах окружающего воздуха и разных высотах полета. Возможность изменения объема конструктивно достигалась при помощи особой стягивающей системы и гофрированных боковин. Во-вторых, водород, наполняющий дирижабль, можно было подогревать путем пропускания по змеевикам отработанных газов. Третья особенность конструкции состояла в том, что тонкая металлическая оболочка для увеличения прочности была гофрированной, причем волны гофра располагались перпендикулярно к оси дирижабля.

Выбор геометрической формы дирижабля и расчет прочности его тонкой оболочки были решены Циолковским впервые в мире.

Однако этот проект не получил признания. Специальная организация царской России по проблемам воздухоплавания — VII воздухоплавательный отдел Русского технического общества — нашла, что это изобретение не может иметь большого практического значения и дирижабли «вечно будут игрушкой ветров». Автору было отказано даже в субсидии на постройку модели. Обращения Циолковского в Генеральный штаб армии также не имели успеха. Свой труд, в котором разрабатывались основы создания конструкции дирижабля, изобретатель вынужден был издать на собственные скудные средства.

В 1894 году Циолковский впервые выступает в печати с сообщением о замечательной идее создания аэропланов с металлическим каркасом. Его конструкция по своему внешнему виду и аэродинамической компоновке предвосхищала конструкции самолетов, к которым авиационная техника пришла 15—18 лет спустя.

В аэроплане Циолковского крылья имеют толстый профиль с округленной передней кромкой, а фюзеляж — хорошо обтекаемую форму. Для аэродинамических испытаний Циолковский построил первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью, разработал методику аэродинамического эксперимента, а позднее, в 1900 году, на полученную им субсидию Академии наук выполнил продувки простейших моделей и определил коэффициенты сопротивления различных геометрических тел.

Интересно, что уже в то время Циолковский хорошо предвидел значение бензиновых двигателей внутреннего сгорания для авиации. «У меня есть, — писал он,— теоретические основания верить в возможность построения чрезвычайно легких и в то же время сильных бензиновых или нефтяных двигателей, вполне удовлетворяющих задаче летания».

Но и этому открытию не суждено было увидеть свет. На дальнейшие изыскания не было ни средств, ни необходимой поддержки.

«При своих опытах я сделал много новых выводов, но новые выводы встречаются учеными недоверчиво, — писал с горечью Циолковский. — Эти выводы могут подтвердиться повторением моих трудов каким-нибудь экспериментом, но когда же это будет? Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни просвета, ни поддержки».

Но неудачи не сломили непреклонной воли ученого. Характерной чертой большого исследователя, как известно, является уверенность в новых, едва уловимых для современников направлениях развития науки.

Несмотря на все трудности и разочарования, Циолковский твердо верил, что «невозможное сегодня станет возможным завтра», и настойчиво продолжал свои исследования.

Наиболее важные научные результаты были им получены в теории движения ракет и реактивных приборов.

Принцип сообщения или изменения движения при помощи реакции отбрасываемых частиц был ясен ученому еще в 1883 году, однако создание им математически строгой теории реактивного движения относится к более позднему периоду. В 1903 году в майском номере журнала «Научное обозрение» появилась первая статья Константина Эдуардовича по ракетодинамике, которая называлась «Исследование мировых пространств реактивными приборами».

Основной целью исследований Циолковского, как видно из этой работы, было желание дать людям надежный способ овладения полетами в космическом пространстве.

Опираясь на законы механики, Циолковский создает теорию полета ракеты с учетом изменения ее массы в процессе движения, а также обосновывает возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений. Из основного закона К. Э. Циолковского в области ракетодинамики следует, что по мере увеличения относительного количества взрывчатых веществ скорость ракеты возрастает неограниченно. Максимальная скорость ракеты растет пропорционально относительной скорости отбрасывания частиц. При этом величина скорости не зависит от быстроты или неравномерности сжигания, если только относительная скорость выбрасываемых из ракеты частиц остается постоянной.

Так, если, например, запас взрывчатого вещества равен весу оболочки ракеты с людьми и приборами (при относительной скорости выбрасываемых частиц в 5 700 метров в секунду), скорость ракеты в конце горения будет почти в два раза больше той, которая нужна, чтобы удалиться навсегда из поля тяготения Луны. В том случае, когда запас горючего в шесть раз превосходит вес ракеты, в конце горения она приобретает скорость, достаточную для удаления от Земли и превращения ее в новую самостоятельную планету — спутника Солнца.

Ракета К. Э. Циолковского представляет собой металлическую продолговатую камеру, похожую по форме на дирижабль. В головной ее части находится помещение для пассажиров, снабженное приборами управления, светом, поглотителями углекислоты и запасами кислорода. Основная часть ракеты заполнена горючими веществами, которые при своем смешении образуют взрывчатую массу. Сжигание топлива происходит вблизи центра ракеты, а продукты горения — горючие газы — с огромной скоростью вытекают по расширяющейся трубе.

К. Э. Циолковский подробно разработал условия взлета ракеты с различных планет и возвращения ее на Землю, исследовал влияние сопротивления воздуха на движение ракеты и подсчитал необходимые запасы топлива для преодоления силы притяжения Земли и сопротивления ее воздушной оболочки. Наконец, Циолковскому принадлежит идея составных ракет (по терминологии Циолковского, «поездов ракет») для исследования космических пространств.

Впервые эта мысль была высказана ученым в 1929 году. Он предлагал два типа ракетных поездов. Первый из них напоминает железнодорожный состав, который паровоз толкает сзади. Для пояснения действия ракетного поезда рассмотрим, например, поезд, состоящий из трех ракет, скрепленных последовательно одна за другой. Сначала поезд приводится в движение нижней (хвостовой) ракетой. После того как ее топливо полностью израсходуется, эта ракета отделяется от поезда и падает на Землю. Далее начинает работать двигатель второй (средней) ракеты, которая, в свою очередь, израсходовав все топливо, также отделяется от поезда, и тогда начинает работать двигатель третьей ракеты. Получив сообщенную ей скорость двух отброшенных в процессе движения ракет, третья ракета таким образом будет иметь скорость значительно большую, чем одиночная ракета.

Второй тип такого поезда , был назван Циолковским эскадрильей ракет. Представьте себе, что в полет отправились четыре одинаковые ракеты, скрепленные друг с другом параллельно. Когда каждая из четырех ракет израсходует половину своего топлива, тогда две другие (например, одна справа и одна слева) перельют свой неизрасходованный запас топлива в полупустые емкости оставшихся двух ракет и отделятся от эскадрильи. Полет продолжают две ракеты. Израсходовав половину своего топлива, одна из ракет эскадрильи переливает остальную часть в последнюю ракету, предназначенную для достижения цели путешествия.

Все эти исследования Циолковского впервые строго научно показали возможность полетов с космическими скоростями, несмотря на большие технические трудности для их практического осуществления.

Создание конструкции ракетного поезда и использование реактивных двигателей для движения грандиозных межпланетных кораблей явилось ценнейшим вкладом в теорию межпланетных путешествий.

Рассмотрев большое число различных окислителей и горючих, Константин Эдуардович нашел, что лучшими из них для жидкостных реактивных двигателей являются следующие топливные пары: жидкий водород, метан и жидкий кислород, углеводороды и озон.

Ученый выдвинул идею газовых рулей для управления полетом ракеты в безвоздушном пространстве и предложил гироскопическую стабилизацию межпланетного корабля в свободном полете в пространстве, где нет сил тяжести и сил сопротивления.

Великая Октябрьская революция открыла новые перспективы для развития научной деятельности Циолковского. Постановлением правительства ему была назначена персональная пенсия и созданы условия для плодотворной научной работы. В 1919 году он был избран членом Социалистической академии. Только за семь лет, с 1925 по 1932 год, было опубликовано более 60 работ Циолковского. В последние годы жизни ученый много работал над созданием теории полета реактивных самолетов и изобрел свою схему газотурбинного двигателя. Труды Константина Эдуардовича Циолковского по аэродинамике и ракетной технике изданы Академией Наук СССР и составляют два тома собрания его сочинений. После революции ученый перестал чувствовать себя одиноким. Он увидел, что дело, которому он посвятил всю свою жизнь, важно и дорого не только ему одному, а всему многомиллионному советскому народу — людям, которые сегодня на основании достижений передовой научной мысли преобразуют Землю, а завтра смело начнут завоевывать межпланетные пространства.

За несколько дней до смерти (последовавшей 19 сентября 1935 года) ученый писал И. В. Сталину: «Всю свою жизнь я мечтал своими трудами хоть немного продвинуть человечество вперед... До революции моя мечта не могла осуществиться... Лишь Октябрь принес признание трудам самоучки; лишь Советская власть и партия Ленина — Сталина оказали мне действенную помощь. Я почувствовал любовь народных масс, и это давало мне силы продолжать работу, уже будучи больным... Все свои труды по авиации, ракетоплаванию и межпланетным сообщениям передаю партии большевиков и Советской власти — подлинным руководителям прогресса человеческой культуры. Уверен, что они успешно закончат мои труды».

Эта горячая забота Циолковского о научном прогрессе, ценный вклад, который он внес в развитие научной мысли, огромное творческое горение и великий гуманизм делают его особенно близким советским людям. Вот почему мы гордимся нашим великим современником, выдающимся изобретателем и зачинателем новых направлений в науке — К. Э. Циолковским.