1.
Константин Эдуардович Циолковский родился в сентябре 1857 года в селе Ижевском Рязанской губернии, где его отец служил лесничим. Первые годы его детства были очень счастливыми. Циолковский рос живым, смышленым ребенком – предприимчивым и впечатлительным. Вспоминая об этой поре, он писал: «Я страстно любил читать и читал все, что можно было достать… Любил мечтать и даже платил младшему брату за то, что он слушал мои бредни…» На десятом году жизни – в начале зимы – Циолковский, катаясь на санках, простудился и заболел скарлатиной. Болезнь была тяжелой, вследствие ее осложнения мальчик почти совершенно потерял слух и не смог продолжать учебу в школе. С 14 лет Циолковский начал заниматься самостоятельно, пользуясь небольшой библиотекой отца, в которой были книги по естественным наукам и по математике. Видя интерес сына к точным наукам и технике, Эдуард Игнатьевич решил дать ему техническое образование - снарядил в Москву для поступления в Высшее техническое училище. Так в 1873 году молодой Циолковский оказался в столице. В училище он, впрочем, не поступил, но решил не возвращаться домой и посвятить все силы самообразованию. Родители могли посылать сыну не более 10-15 рублей в месяц. За вычетом квартплаты и того, что он тратил на покупку книг, реторт, физических приборов и реактивов, у Циолковского оставалось на еду не более рубля. «Я помню, - писал он позже, - что, кроме воды и черного хлеба, у меня тогда ничего не было. Каждые три дня я ходил в булочную и покупал там на 9 копеек хлеба. Таким образом я проживал в месяц 90 копеек… Все же я был счастлив своими идеями, и черный хлеб меня нисколько не огорчал». Все время он отдавал учению: сам делал опыты по физике, химии, много читал. Он тщательно изучил курсы начальной и высшей математики, аналитической геометрии, высшей алгебры. «В 17 лет, - вспоминал Циолковский, - по книгам я уже прошел курс дифференциального и интегрального исчисления и решал задачи по аналитической механике, не имея о ней никакого понятия».
В 1876 году, родители, прослышав о полуголодном существовании сына в Москве, вытребовали его домой. Вернувшись под отчий кров, Циолковский начал подрабатывать тем, что давал частные уроки по математике и физике плохо успевающим гимназистам. В 1879 он сдал экстерном экзамены на звание учителя народного училища, а в 1880 году был назначен на должность учителя арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Калужской губернии (Позже он перебрался в Калугу, где прожил до самой смерти). В Боровске Циолковский снял две комнаты в доме мещанина Соколова и вскоре женился на его дочери Варваре Соколовой.
2.
Все свободное время Циолковский посвящал научным опытам. В своей квартире он устроил маленькую лабораторию, где проделывал множество экспериментов. В 1881 г. он самостоятельно разработал основы кинетической теории газов, послал работу в Петербургское физико-химическое общество и получил ответ от Менделеева. Знаменитый химик очень благожелательно оценил исследование молодого учителя, но сообщил, что аналогичное открытие недавно сделано в Германии. Та же судьба постигла вторую работу Циолковского «Механика животного организма», благоприятный отзыв на которую дал известный физиолог Сеченов. То, что кто-то определил его в своих открытиях, нисколько не смущало Циолковского. Совпадение найденных результатов с открытиями других ученых лишь убеждало его в собственных силах, собственном таланте. Он писал в автобиографии: «Сначала я делал открытия давно известный, потом не так давно, а затем и совсем новые».
В средине 80-х годов определилась сфера научных интересов Циолковского. Он решил посвятить себя разработке летательных аппаратов. «В 1885 году, имя 28 лет, - писал он, - я твердо решил отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат». Результатом его исследования в этой области стало сочинение «Теория и опыт аэростата», в котором было дано научно-техническое обоснование конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой. (Этот дирижабль имел следующие характерные особенности: 1) за счет гофрированных боковин он мог менять свой объем, что позволяло сохранять постоянную подъемную силу при различных температурах окружающего воздуха; 2) отработанные газы мотора через специальный змеевик можно было направить для нагревания газа в баллоне). Не смотря на оригинальность, проект Циолковского, отправленный в воздухоплавательный отдел Русского технического общества, не заинтересовал его членов и остался нереализованным. Такая же судьба ждала в будущем большинство его разработок. В 1893 году Циолковский выпустил небольшую брошюру «Аэростат металлический управляемый». Вскоре у него появилась мысль о создании цельнометаллического аэроплана.
Интерес к летательным аппаратам тяжелее воздуха возник у Циолковского в начале 90-х годов. В 1891 году он опубликовал работу «К вопросу о летании посредством крыльев». А в 1894 году появиласть статья Циолковского «Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина». Здесь он сделал попытку путем расчетов определить основные летные характеристики аэроплана для установившегося горизонтального полета. Для своего времени это была очень содержательная работа, но более популярного, чем научного характера. Не ограничиваясь теоретическими рассуждениями, Циолковский соорудил у себя дома в Калуге самодельную воздуходувную (аэродинамическую) трубу (первую в России!) и провел здесь много экспериментов по определению сопротивления тел различной формы. В 1900 году, получив небольшое денежное пособие от Академии наук, он создал аэродинамическую трубу большей мощности с аэродинамическими весами. К сожалению, результаты экспериментов Циолковского не были своевременно опубликованы и потому не оказали никакого влияние на развитие авиации. Многие закономерности, им впервые установленные, были обнаружены потом другими учеными (прежде всего Эйфелем и Прандтлем).
Увлечение Циолковского авиацией сохранялось и впоследствии. В старости он заинтересовался реактивными самолетами и в статье «Реактивный аэроплан» (1930) подверг подробному рассмотрению вопрос о преимуществах и недостатках реактивного самолета по сравнению с винтовым аэропланом. Прогноз его в этом случае (как и во многих других) оказался совершенно точен. «За эрой аэропланов винтовых, - писал Циолковский, - должна последовать эра аэропланов реактивных, или аэропланов стратосферы». Еще в двух статьях «Ракетоплан» и «Стратоплан полуреактивный» Циолковский дал первые наброски теории движения самолетов с реактивным двигателем и развил идею турбокомпрессорного винтового реактивного самолета.
3.
Однако главным образом имя Циолковского связывается теперь с развитием теории реактивного движения (ракетодинамикой), основы которой он заложил. Первая его статья на эту тему «Исследование мировых пространств реактивными приборами» появилась в 1903 году в журнале «Научное обозрение». (Вторая часть вышла в 1912 г.). В этом труде Циолковский впервые в истории предложил использовать ракету для исследований космических пространств и межпланетных полетов. Он первый задумался над вопросами: каковы основные законы, управляющие движением ракетой, заметно меняющей в процессе полета свою массу? Как рассчитать скорость полета реактивного аппарата? Как выбраться на реактивном приборе за пределы атмосферы? Как выбраться 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 своем смешении тотчас же образуют взрывчатую массу. Вещества эти, правильно и равномерно взрываясь в определенном 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».
Циолковский попытался сделать математический расчет движения такой ракеты в свободном пространстве. Понятно, что в ходе полета, масса ракеты из-за расхода топлива будет постепенно уменьшаться. Циолковский учел это и вывел формулу, позволяющую определить скорость ракеты при постепенном изменении ее массы. Эта формула называется теперь формулой Циолковского. Благодаря ей впервые стало возможным путем вычислений заранее определять летные характеристики ракет. (Позже Циолковский попробовал разрешить более сложную задачу – рассчитать движение ракеты при ее вертикальном старте с поверхности Земли, то есть тогда, когда на нее воздействуют гравитация и сила лобового сопротивления воздуха. Выведенные им формулы не учитывают многих обстоятельств, с которыми столкнулась позднее ракетодинамика (например, Циолковский не имел еще представления о силах сопротивления при сверхзвуковых скоростях, движение ракеты он рассматривал как прямолинейное, а влияние систем управления на летные характеристики вообще не учитывались). Поэтому в наше время расчеты Циолковского можно рассматривать лишь как первое (грубое) приближение, но суть происходящего отражена в них верно).
Управлять полетом 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 прошел к очень плодотворной идее многоступенчатых ракет (ракетных поездов и эскадрилий ракет в его терминологии). Он же заложил основы расчета полета этих ракет. (В 1926 году Циолковский разработал теорию полета двухступенчатой ракеты с последовательным отделением ступеней, а в 1929 году – общую теорию полета многоступенчатой ракеты).
Но при всем 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 ее в космическое пространство, а также то, что он там увидит. Фантазия его далеко опережала свое время. Циолковский был твердо убежден, что выход человечества в космос совершенно неизбежен и что именно освоение космоса поможет решить многие современные проблемы землян.
Не был чужд Циолковский и глобальным, общефилософским проблемам. Тайны бытия постоянно будоражили его пытливый ум. В разные годы из-под его пера выходят такие философские работы как «Монизм вселенной», «Причина космоса», «Образование солнечной системы и споры о причине космоса», «Будущее Земли и человечества», «Прошедшее Земли», «Современное состояние Земли», «Воля Вселенной. Неизвестные разумные силы» и др. Все они полны догадок, предположений, желания проникнуть в царство Неизвестности. Циолковского глубоко волновала тайна жизни, ее возникновения и распространения во вселенной. «Невероятно, - писал он в «Причинах космоса», - чтобы жизнь осенила единственную планету из множества подобных…» Предвосхищая на четверть века «большое кольцо» Ефремова, он писал: «Власть сознательных существ объединяется председателями планет, солнечных систем, звездных групп млечных путей, эфирных островов и т.д. Какая это могущественная сила, мы и представить себе не можем! Невероятно, чтобы она не имела влияния на жалкую земную жизнь…»
Пытаясь заглянуть в ближайшее будущее и обрисовать первые шаги человечества в космосе, Циолковский пишет очень любопытную фантастическую повесть «Вне Земли». Первые наброски к ней были сделаны уже в 1897 году, а окончательный текст увидел свет через 20 лет – в 1918. Любознательный читатель найдет здесь бездну глубоких мыслей и множество правдивых, ярких, очень точных научно-технических описаний. Герои повести – шестеро гениальных ученых (француз, англичанин, немец, итальянец, американец и русский) строят в Гималаях космический реактивный корабль и отправляются на нем в межпланетное путешествие. Затем под их руководством на земной орбите начинается сооружение огромных космических станций. Большую роль на них должны были играть космические оранжереи, так как в космосе можно собирать более значительные урожаи, чем на Земле. Кроме того, Циолковский считал, что обилие дешевой солнечной энергии позволит человеку переместить в космос многие промышленные предприятия. «Тысячи ракет выгружали на небесах свой материал, спускались опять на Землю, нагружались там вновь и возвращались обратно, - пишет он в своей повести. - Часть их оставалась постоянно вне Земли, так как они служили жилищем для строителей, хотя и были всегда готовы для спуска на родную планету… К первой колонии скоро присоединилась другая, третья и т. д. Через несколько лет их стало очень много. Они сообщаются между собой свободными проходами, но с герметически закрывающимися люками, чтобы в случае порчи оболочки какой-либо оранжереи или ее разрушения болидом газ не ушел зараз из многих отделений. Соединение оранжерей уменьшает утечку газов, обогащает жизнь колоний и дает им больше радостей, так как жители одной могут посещать колонистов всех других оранжерей … Несколько сотен колоний составляют новую высшую единицу. Каждая колония дает несколько лучших людей, управляющих по очереди своим населением. Часть избранных от каждой колонии отправляется для соединения с другими такими же. Они составляют население высшей оранжереи с управлением, подобным описанному... Но там все - совершеннее, выше, строже в нравственном отношении…»
4.
Идеи Циолковского намного обогнали свое время. Современники не понимали его работ, правительство не спешило оказать ему материальную поддержку. В старости ученый 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 тяжелых условиях: мизерное жалование, большая семья, тесная и неудобная квартира, постоянная нужда, насмешки обывателей – все это сопутствовало Циолковскому на протяжении всей его жизни. Многие свои книги Циолковскому пришлось публиковать за свой счет и бесплатно рассылать их по библиотекам. Время после 1917 года оказалось для него еще более трудным: голод, холод, огромные материальные трудности – Циолковский испытал все это вместе 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 трудовую советскую школу преподавателем физики. Меня очень утешало отсутствие отметок, экзаменов, братское отношение с учениками и уничтожение классовой розни и враждебности».
Интерес к работам Циолковского в 20-е годы заметно возрос. Его избирают членом различных научных обществ. В 1921 году постановлением Совнаркома Циолковскому была назначена персональная пенсия. После этого он смог оставить преподавание в школе и всецело сосредоточиться на научной деятельности. Начали переиздаваться старые его работы и печататься новые (с 1925 по 1932 год было опубликовано 60 работ Циолковского). Имя его в это время делается широко известным не только в нашей стране, но и за рубежом. Но особенно приятно было Циолковскому, что дело его нашло последователей – в Москве и Ленинграде создаются Группы по изучению реактивного движения (ГИРДы), поддерживавшие тесную связь с Циолковским.
Умер Циолковский в сентябре 1935 года.
История науки http://proza.ru/2013/01/17/420