Константин Эдуардович Циолковский и первый спутник Земли - Физика в школе
Главное меню:
статьи
Константин Эдуардович Циолковский и первый спутник Земли
Конец девятнадцатого - начало двадцатого века - эпоха паровых машин, начало широкого применения двигателей внутреннего сгорания, первые, еще очень робкие попытки человека подняться на самолете тяжелее воздуха.В это время в маленьком провинциальном городке Калуга учитель Константин Эдуардович Циолковский разрабатывал совершенно новые идеи в науке воздухоплавания. Уже тогда он, изобретатель и ученый-самоучка, смог заглянуть далеко в будущее, доказать, что человек будет летать не только в земной атмосфере, но и за ее пределами — в межпланетном пространстве. Возможно, об этом мечтал не один Циолковский, но обосновать свои мечты научно, показать, что межпланетные полеты возможны, разработать схему и конструкцию воздушного корабля «сверхдальнего» полета до Циолковского не смог никто.
Нелегко было заглянуть так далеко вперед в те времена. Люди изобрели паровозы, которые передвигались по твердой земле, по морям и океанам ходили пароходы, поддерживаемые водой. Ученые раскрыли секрет полета птиц: птицы летают потому, что их крылья опираются на воздух. Но как летать в безвоздушном мировом пространстве? Ведь там нет никакой опоры!
Межпланетный корабль должен лететь с огромной, невиданной до того времени скоростью, иначе он не сможет оторваться от Земли, преодолеть ее притяжение.
Межпланетный корабль должен сам себя продвигать, сам от себя отталкиваться. Но разве это возможно? Не напоминает ли проект такого корабля человека, который пытается поднять самого себя за волосы? Ни один из двигателей времен Циолковского не был пригоден для полетов в мировое пространство. Как же можно решить эту задачу?
Может быть, попытаться по совету Жюля Верна выстрелить межпланетный снаряд из огромной пушки? Приобретя необходимую скорость, снаряд ринется в мировое пространство, и будет летать там подобно метеориту.
Но расчеты говорят, что это беспочвенная фантазия. Такую пушку невозможно сделать. Какой колоссальный заряд понадобился бы для того, чтобы придать пушечному ядру космическую скорость!
Но даже если ядро полетит с такой огромной скоростью, то снаряд сгорит, раскалившись от трения о воздух, как сгорают метеориты в земной атмосфере. Огромные ускорения, которые возникнут в момент выстрела, расплющат всякое живое существо, которое отважится лететь в таком снаряде.
Нет, все это никуда не годится! Нужно придумать что-то другое. Снаряд должен набирать скорость постепенно, чтобы не превысить ускорение, какое может выдержать человеческий организм. В земной атмосфере корабль будущего должен лететь с такой скоростью, при которой он не будет раскаляться. Космическую скорость он наберет уже за пределами атмосферы, где нет трения. И в то же время двигатель должен быть скоростным: с увеличением скорости полета мощность его мотора должна будет расти.
И Циолковский высчитал: таким летательным аппаратом может быть только ракета. Ей не нужна опора во внешней среде. Ракета сама себя толкает газами, образующимися при сжигании топлива внутри ракеты.Циолковский вывел математическую формулу движения ракеты. Он установил, что известная в его время пороховая ракета не долетит до межпланетного пространства, потому что порох при сгорании не выделяет достаточно тепла. Ракетным топливом может быть только жидкое горючее. Наиболее выгодно сжигать жидкий водород в жидком кислороде. Но чтобы получить космическую скорость, необходимо было рассчитать, в каком соотношении выгоднее всего сжигать это невиданное до тех пор топливо, и Циолковский рассчитал и это.
Для того чтобы сила, толкающая ракету, была достаточно велика, нужно взять с собой в межпланетное путешествие большой запас топлива.
И снова раздумье, искания, кропотливые расчеты... Наконец было найдено правильное решение: полетит не одна ракета, а целый ракетный поезд.
В полете все ракеты работают, но когда выгорает половина топлива, из двух связанных между собой ракет топливо перекачивают в одну. Пустые ракеты отделяются, а остальные с наполненными горючим баками продолжают полет, не уменьшая, а увеличивая скорость. В конце концов, скорость достигнет одиннадцати и двух десятых километра в секунду. Ракеты, летя с такой скоростью, преодолеют силу земного притяжения и вылетят в мировое пространство.
Современники Циолковского считали ученого, на много лет опередившего свое время, сумевшего гениально предвидеть то, как будет развиваться воздухоплавание в будущем, беспочвенным мечтателем. Никто не понимал в то время, что в его скромных, без переплета книжках были заложены открытия, позволившие человечеству в наше время решать вопросы сверхскоростных полетов в земной атмосфере и подготовиться к осуществлению чудеснейшей мечты о полете в мировом пространстве.
Циолковскому не удалось самому заняться постройкой межпланетных ракет. Да это и не под силу было в то время ученому-одиночке. Это прекрасно понимал и сам Циолковский. В своих трудах он обращался к будущему человечеству.
И вот уже настал этот день. Наступил час, когда почти с космической скоростью ринулись в самые верхние слои земной атмосферы баллистическая ракета и первый искусственный спутник Земли. И баллистическая ракета и искусственный спутник достигли огромных скоростей с помощью многоступенчатых жидкостных ракет. Искусственный спутник, облетающий земной шар за 1 час и 36,2 минуты, представляет собой шар весом 83,6 килограмма и диаметром 58 сантиметров.
В этом небольшом шаре была помещена специальная аппаратура, посылающая радиосигналы, которые принимают все страны мира.
Для того чтобы разогнать искусственный спутник, сообщить ему скорость, при которой он мог бы лететь, не падая на Землю, потребовалась многоступенчатая, ракета больших мощностей. По мере того, как расходовался запас горючего, ракеты, набирая скорость и поднимаясь вверх, отделялись одна за другой. И когда отработала последняя из них, на высоте 900 километров полетел искусственный спутник Земли. Он стал описывать круги вокруг Земли со скоростью 28 800 километров в час.
Мечта Циолковского осуществилась, и раньше, чем он мог предполагать.
Это был первый шаг. За ним последовал запуск других, больших спутников, и уже близок был час, когда отправилась первая ракета с человеком на борту.