20. Создание научных основ космонавтики. К.Э. Циалковский.

Первым начал теоретически исследовать проблему космического полета К. Э.Циолковский. В 1883 г. он написал (в форме научного дневника)' работу «Свободное пространство», в которой рассмотрел ряд задач классической механики о движении тел в пространстве без действия силы тяжести и сопротивления окружающей среды [1]. В рукописи нет количественных зависимостей и все рассуждения носят качественный характер, тем не менее можно считать, что в ней впервые в истории науки исследованы различные физические явления в условиях открытого космического- пространства с учетом его основного фактора — невесомости.

Важнейший вывод из этой работы К. Э. Циолковского состоит в том, что движущей силой для перемещения в условиях космоса может быть только сила реакции. В записи от 28 марта 1883 г. качественно рассмотрена задача об изменении количества движения тела в результате отбрасывания вещества и сделан краеугольный вывод динамики полета космических аппаратов: «Равномерное движение по кривой или прямолинейное неравномерное движение сопряжено в свободном пространстве с непрерывною потерею вещества» [1, с. 57]. Одновременно К. Э. Циолковский рассматривает вопрос об ориентации космического аппарата и стабилизации его положения с помощью гироскопов.

Таким образом, уже в истоке научных основ ракетно-космической техники проблема собственно космического полета совмещалась с проблемой реактивного движения. Необходимо было комплексное решение.

В 80-е годы XIX в., когда наука и техника многих стран безуспешно' бились над задачей атмосферного полета на аппарате тяжелее воздуха, комплексные проблемы космонавтики не могли вызвать широкого интереса и потому не развивались учеными. Более того, сам Циолковский вернулся к зтим исследованиям лишь через полтора десятка лет, а у других исследователей первый интерес к научным основам космонавтики возник более чем через 20 лет.

Однако раздельно проблема космического полета и проблема реактивного движения привлекают внимание специалистов разных стран. К этому времени был накоплен немалый опыт в практическом использовании твердотопливных ракет, но их изначально низкая энергетическая эффективность вызывала необходимость создания новых схем реактивных двигателей. Этому способствовал также поиск двигательных установок для аэростатов и самолетов, интенсивно шедший в XIX в.

Так, еще до середины 80-х годов появилось несколько проектов реактивных летательных аппаратов тяжелее воздуха. гВ 1872 г. испанский исследователь ф. Ариас предложил схему атмосферного летательного аппарата с жидкостным ракетным двигателем на од- нокомпонентном топливе [2]. В 1881 г. Н. И. Кибальчич в России создал эскизный проект такого же летательного аппарата с твердотопливным ракетным двигателем, заряды в который подаются последовательно. В первой половине 80-х годов русский инженер С. С. Иеждановский рассмотрел несколько схем реактивных двигателей, включая (впервые в мире) предложенную схему ракетного двигателя на двухкомпонентном жидком топливе [3, с. 124, 125]. Все эти проекты возникли независимо один от другого, но в свое время не были опубликованы (за исключением схемы Ариаса), ни один из них не привлек внимания научной общественности и не получил конструктивного развития. Однако объективно идея жидкостного ракетного двигателя, которая впоследствии нашла применение для космических полетов, к середине 80-х годов уже существовала.

В тот же период на основе частных исследований продолжала развиваться (в общем виде) идея межпланетных полетов. В первой половине 80 -х годов немецкий изобретатель Г. Гансвиндт начал выступать с публичными лекциями по проблеме атмосферных и космических полетов. В 1893 г. было опубликовано краткое изложение лекции «Летающие люди (взгляд в будущее)», а в 1899 г.— полный текст доклада «О важнейших проблемах человечества», впервые прочитанного им в 1891 г. [4, с. 63].

В докладе дано описание космического корабля для межпланетных полетов. В качестве двигательной установки автор предложил схему, по существу, аналогичную схеме Кибальчича. Изобретатель предусмотрел камеру сгорания с последовательной подачей в нее динамитных патронов, т. е. с ракетным двигателем. Однако Гансвиндт не представил никаких энергетических расчетов, и его идея до некоторой степени лишь повторяет идею Циолковского. Естественно, что предложенные Гансвиндтом схема двигателя и вид топлива не могли получить практического применения. В то же время в докладе впервые рассмотрены вопросы конструкции космического корабля, а также некоторые общие аспекты освоения космического пространства человеком.

В 1895 г. была опубликована научно-фантастическая повесть К. Э. Циолковского «Грезы о земле и небе и эффекты всемирного тяготения», в которой в беллетризи- рованной форме были также рассмотрены многие вопросы и явления, связанные с космическим полетом.

Таким образом, к концу 90-х годов XIX в. Циолковский и Гансвиндт независимо друг от друга пришли к выводу об использовании сил реакции как движительного средства для осуществления полета в космическом пространстве и в первом приближении рассмотрели основные задачи проектирования космического корабля. В то же время ни ранние работы Циолковского, ни предложения Гансвиндта не стали основанием научной теории космонавтики. Физическая, и в частности энергетическая, сущность космического полета рассмотрена в них недостаточно глубоко, не подкреплена математическим аппаратом. Как следствие этого, не была найдена схема двигательной установки, которая смогла бы сделать космический полет хотя бы теоретически реальным. Тем не менее эти работы создали предпосылки для создания теоретических основ космонавтики.