17 сентября 2022 года человечество отметило 165 лет со дня рождения основоположника теоретической космонавтики К.Э. Циолковского (1857-1935). Невзирая на время, феномен Циолковского все так же привлекает внимание деятелей науки и техники, исследователей и простых обывателей. Ученый сделал ряд выдающихся открытий по экспериментальной аэродинамике и теории полета аэроплана. Ему принадлежат оригинальные статьи по авиации и воздухоплаванию, геофизике и биологии, философии и языкознанию, социологии и этике, астрономии и проблемам техники. Все труды великого русского ученого проникнуты одной целью – стремлением «продвинуть человечество хоть немного вперед». Ученый жил впереди своего века, поэтому современники не смогли по достоинству оценить его творчество. Это сделали последующие поколения. И чем дальше от нас эпоха, связанная с Циолковским, тем явственнее открывается его научное наследие, тем грандиознее значение его вклада в назидание потомкам. Круг интересов Константина Эдуардовича широк, творчество многогранно. Но по-настоящему гений ученого проявился в работах по космической тематике.

Космос как предтеча

В самом деле, мысль о полете в космос появилась одновременно с представлением о том, что Земля – небесное тело и есть другие небесные тела. Однако люди долго не догадывались, что разорвать узы земного тяготения способен аппарат, основанный на принципе реактивного движения. Еще в Х веке появилось реактивное устройство – прообраз пороховой ракеты, но уровень развития ракетной техники долго не позволял инженерной мысли рассматривать космический полет как разрешимую задачу. Успехи боевой ракетной техники XIX века показали перспективность двигателей ракетного типа. Тогда же сформировалось понимание возможности создания транспортного средства, появились отдельные технические проекты. И объектом пристального внимания стал космос. Но идея космического полета еще не была обоснована теоретически: не было общей концепции овладения космическим пространством, не были определены задачи. И цели были различны. Их высказывали инженеры, философы, романисты: В.Ф. Одоевский (1803-1869) – расселение, новые рабочие места; Жюль Верн (1828-1905) – приключения, романтика; Н.Ф. Федоров (1829-1903) – размещение воскресших. Созрела историческая необходимость в рождении титана, способного объединить достижения человечества. Эпоха требует его рождения, она же его порождает.

Благодаря созданию К.Э. Циолковским основ теоретической космонавтики все предшествующие идеи космического полета объединилась в цельное мировоззрение.

Стратегия выхода в космос

Да, стратегию выхода землян в космическое пространство предстояло разработать К.Э. Циолковскому. Предложение об использовании ракеты в качестве транспортного средства для полета в космос – плод неустанного поиска ученого в течение двух десятилетий (1896-1926). «Мысль о сообщении с мировым пространством не оставляла меня никогда», – писал Циолковский, понимая значение освоения космоса для дальнейшего развития человечества.

Ученый не только блестяще доказал теорию выхода человечества за пределы Земли (1903). Он обстоятельно разработал «план завоевания межпланетных пространств», в котором указал «ступени человечества» по преобразованию Земли – шаги в космическое завтра.

Вклад в космонавтику

Вклад К.Э. Циолковского в космонавтику переоценить трудно. Многие оригинальные выводы ученого, практические предложения и рекомендации нашли воплощение в современной ракетно-космической технике.
Так, Циолковский впервые дал основы конструкции жидкостного ракетного двигателя, предложил эффективный способ защиты от перегрева, указал на преимущества жидкого топлива, высказался о его выборе. В качестве управления предлагал поворот сопла и автопилот. Идеи оказались пророческими.

Для нормальной жизнедеятельности экипажа он предлагал создать в ракете условия, максимально приближенные земным: имеются запасы кислорода, воды и пищи; температура регулируется по желанию человека. Все это актуально и сегодня. Регулировка температуры в проекте Циолковского достигалась посредством изменения отражательной и поглощающей солнечный свет поверхности ракеты, кабина покрывалась подвижными ставнями – жалюзи. Аналогичная система терморегулирования использовалась на первых советских космических аппаратах. Для освещения, обогрева помещения и работы приборов Циолковский предлагал использовать солнечную энергию, что воплотилось в современных солнечных батареях.

Циолковскому принадлежит идея выхода в открытый космос и использование для этой цели герметичной шлюзовой камеры с выравниванием давления. Это широко используется сегодня. В научно-фантастической повести «Вне Земли» (1918), в «Альбоме космических путешествий» (1933) он поэтапно изобразил выход человека в космос, дал описание одежды космонавта. Фактически это был первый эскиз автономной системы жизнеобеспечения – космического скафандра.

Циолковский исследовал вопрос о том, как факторы космического полета скажутся на работоспособности человека. Интересна его идея защиты от перегрузок. Они возникают в период разгона ракеты до ее выхода на орбиту и во время посадки при торможении в плотных слоях атмосферы. Перегрузки длятся несколько минут. При этом многократно возрастает вес космонавта. В статье «Как предохранить хрупкие и нежные вещи от толчков и ударов» (1891) с целью преодоления вредных воздействий от перегрузок ученый предлагал использовать жидкость, соответствующую средней плотности тела человека. Сегодня переносить перегрузки помогают ложементы. Определенное положение тела (в форме эмбриона) в ложементе способствует равномерному распределению перегрузок в направлении «грудь-спина» (перпендикулярно к направлению ускорения).
Константин Эдуардович не мог знать обо всех негативных последствиях влияния невесомости на организм человека, но, предчувствуя их, указал на необходимость создания искусственной гравитации.
Ученые, конструкторы и, прежде всего, основоположник практической космонавтики С.П. Королев, под руководством которого был осуществлен прорыв в космос, по праву называя себя учеником К.Э. Циолковского, сверяли свои труды с его работами. Основополагающий труд ученого «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903) они считали «краеугольным камнем космонавтики».

Космические ракетные поезда

Тема транспортной проблемы космонавтики занимала К.Э. Циолковского в течение многих лет, и он неоднократно возвращался к ней, каждый раз углубляя и развивая. В поисках путей увеличения относительного запаса топлива ракеты ученый нашел ряд оригинальных решений. Идея космического ракетного поезда (1929) представляет собой вариант составной ракеты, в которой земные ступени сообщают предварительную скорость ступени космической. Именно по пути многоступенчатости пошло развитие ракетно-космической техники землян.

Геокосмический транспорт

Наблюдая развитие авиации, К.Э. Циолковский пришел к выводу о необходимости сочетать авиационный и ракетный способы полета. В конце 1920-х – начале 1930-х годов у него наметился качественно новый подход в решении транспортной проблемы космонавтики, суть которого в рациональном сочетании элементов ракетных и авиационных конструкций. Это геокосмический транспорт. Ученый рассмотрел множество его вариантов. Один из них – стартующий с ракеты самолет, прообраз советской многоразовой транспортной космической системы «Энергия»-«Буран» и американских «шаттлов».

Циолковский разработал проект реактивного стратоплана (1932). При этом один из компонентов топлива, кислород, захватывался из окружающей среды и подавался в компрессор. Стратоплан, по мнению Константина Эдуардовича, мог бы использоваться в качестве буксира для доставки ракеты в космос. Но ученый пошел дальше.

Его все больше привлекала мысль об использовании самолета как полноценного космического транспорта. Крылатые реактивные аппараты он называл звездолетами. При старте можно использовать подъемную силу крыла и обеспечить безопасный спуск методом планирования.

Циолковский оставил множество чертежей и рисунков с изображением космических аппаратов, которые нашли отражение в его трудах. В этих рисунках четко просматриваются очертания современных транспортно-космических систем, созданных ведущими космическими державами.

Жилища в космосе

В своих научных трудах К.Э. Циолковский представил грандиозную картину цивилизации будущего. Он писал о промышленном освоении космоса – заводах на орбите. Ученый предположил получение температур в диапазоне от –273 градусов Цельсия до +20 000 градусов, что открывало бы огромные возможности для производственной деятельности в космосе, особенно для сварки, получения стекла. Его обширная программа овладения космическим пространством впечатляет продуманностью, обоснованностью, оптимизмом. И особое место здесь отводится жилищам в космосе.

Циолковский подробно рассмотрел формы жилищ, размеры, материалы. Считая, что типы жилищ могут быть разнообразны (рассчитаны на сотни и тысячи обитателей), в основе каждого предлагал космическую оранжерею с замкнутой экологической системой, где растения дают человеку пищу и кислород. Рассмотрел такие вопросы, как объем помещения на 1 человека (100 куб. м), способы терморегулирования и концентрации солнечной энергии, столь важной для выращивания продуктов питания (зерновых культур, бананов, клубники). Поставил ряд условий при работе в невесомости: прочно крепить предметы, фиксировать тело. Именно так работают космонавты на международной космической станции.

Наша земная судьба

Мечтая о покорении космоса, К.Э. Циолковский думал и о преобразовании Земли. На начальном этапе главная задача преобразований – улучшение жизни на Земле. С этой целью ученый предлагал транспорт на воздушной подушке, поиски новых источников энергии, возможность использования тепла земных недр, энергии приливов и отливов, гелиоустановок, способ извлечения воды из атмосферы, глубоководный аппарат для изучения морей и океанов.

В далеком будущем, отмечал Циолковский, когда природные ресурсы иссякнут, Земля подвергнется демонтажу, и ее составляющие пойдут на воссоздание привычной для людей природной среды за ее пределами. «Наша земная судьба, – писал ученый, – устроить Землю, достигнуть совершенства и расселиться по Солнечной системе».

Великая миссия человечества

К.Э. Циолковский утверждал, что на долю человека выпала великая миссия – осуществить глобальные преобразования во Вселенной. Ученый верил, что придет время, человечество расселится «по лицу Вселенной». Появятся космические города, эфирные поселения. Давая реконструкцию человека, приспособленного к жизни в эфире, Циолковский изобразил его нравственно совершенным. Объединившись с другими разумными обитателями космоса, человек будет носителем разума и счастья.

Мировое признание

Признанием заслуг К.Э. Циолковского – мемориальные доски и памятники в странах мира. В честь выдающегося ученого названы кратер на обратной стороне Луны и одна из малых планет Солнечной системы. Изображения Циолковского – на наградных медалях Академии наук СССР и Федерации космонавтики, на космической символике. Памяти Константина Эдуардовича посвящены Научные чтения. Его имя носят школы, улицы, аэропорт, корабль, город и первый в мире музей космоса – Государственный музей истории космонавтики, экспонаты которого свидетельствуют о воплощении в жизнь гениальных предвидений ученого.

Рисунок К.Э. Циолковского «Земля кажется ракетчикам сначала горой, а при удалении наклоненной вогнутой полусферой»

Рисунок К.Э. Циолковского «Жилища в космосе»

Рисунок К.Э. Циолковского «Корабль для перемещения в свободном пространстве»