Вывод формулы Циолковского (автограф).
Циолковский вывел формулу, позволяющую рассчитать максимальную скорость, которую может развить ракета.
Здесь vmax – максимальная скорость ракеты,
v0 – начальная скорость,
vr – скорость истечения газов из сопла,
m – начальная масса топлива,
M – масса пустой ракеты.
Как видно из формулы, эта максимально достижимая скорость зависит в первую очередь от скорости истечения газов из сопла, которая в свою очередь зависит прежде всего от вида топлива и температуры газовой струи.
Чем выше температура, тем больше скорость.
Значит, для ракеты нужно подбирать самое калорийное топливо, дающее наибольшее количество теплоты.
Из формулы следует также, что эта скорость зависит и от начальной и конечной массой ракеты, т.е. от того, какая часть её веса приходится на горючее, и какая - на бесполезные (с точки зрения скорости полёта) конструкции: корпус, механизмы, и т.д.
Эта формула Циолковского является фундаментом, на котором зиждется весь расчёт современных ракет.
Отношение массы топлива к массе ракеты в конце работы двигателя (т.е. по существу к весу пустой ракеты) m/M называется числом Циолковского
Z = m/M.
Основной вывод из этой формулы состоит в том, что в безвоздушном пространстве ракета разовьёт тем большую скорость, чем больше скорость истечения газов и чем больше число Циолковского.
Это утверждение остаётся верным до сих пор, но проверить на практике теорию Циолковского смогли только в 1944 году, когда немцы запустили «Фау-2», совершившую суборбитальный космический полёт.
Циолковский выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении.
В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих.
Он рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами.
Циолковским был предложен и старт ракеты с эстакады (наклонная направляющая), что нашло отражение в ранних научно-фантастических фильмах.
В настоящее время этот способ старта ракеты применяется в военной артиллерии в системах залпового огня («Катюша», «Град», «Смерч» и т.д).
«Катюша».
«Град».
«Смерч».
Рассчитывая взлётный вес ракеты в зависимости от топлива, Циолковский предложил фантастическое решение переливания топлива «на ходу» от ракет-заправщиков.
Ракетное топливо.
Ракета-заправщик.
В теоретической космонавтике Циолковский исследовал прямолинейные движения ракет в ньютоновском гравитационном поле.
Он приложил законы небесной механики к определению возможностей реализации полётов в Солнечной системе и исследовал физику полёта в условиях невесомости.
Циолковский определил оптимальные траектории полёта при спуске на Землю.
В работе «Космический корабль» (1924 год) Циолковский проанализировал происходящий без затрат топлива планирующий спуск ракеты в атмосфере при возвращении её из заатмосферного полёта по спиральной траектории, огибающей Землю.
Траектория спуска космических аппаратов:
0-1- участок торможения; 1-2 - участок снижения;
2-3' - баллистический спуск; 2-3" - скользящий спуск;
2-3"' - планирующий спуск.
Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни во Вселенной, явился первым теоретиком и пропагандистом освоения человеком космического пространства.
Бюст Константина Эдуардовича Циолковского
на улице его имени в Москве.
Дом-музей Константина Эдуардовича Циолковского
в Боровске.
Работа «Свободное пространство», 1883 год.
Памятник Циолковскому на Аллее Героев космоса
в Москве.
Открытие Циолковского указало основные пути совершенствования ракет: повышение скорости истечения газа и увеличения относительного запаса горючего.
Вторая часть труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами» была опубликована в 1911-1912 годах в журнале «Вестник воздухоплавания».
В 1914 году вышло дополнение к первой и второй части труда того же названия отдельной брошюрой в издании автора.
В 1926 году работа «Исследование мировых пространств реактивными приборами» была переиздана с некоторыми дополнениями и изменениями.
Особенностью творческого метода учёного было единство научно-теоретического исследования и анализ и разработка возможных путей их практического осуществления.
Циолковский научно обосновал проблемы, связанные с ракетным космическим полётом.
Он детально рассмотрел всё, что касается ракеты (одно- и многоступенчатой):
- законы движения ракеты,
- принцип её конструкции,
- вопросы энергетики, управления, проведения испытаний,
- обеспечения надёжности систем,
- создание приемлемых условий обитаемости и даже подбор психологически совместимого экипажа.
Циолковский не ограничился тем, что указал на средство проникновения человека в космос - ракету, но и дал подробное описание двигателя.
Пророческими оказались идеи Циолковского:
- о выборе жидкого двухкомпонентного топлива,
- о регенеративном охлаждении камеры сгорания и сопла двигателя компонентами топлива,
- о керамической изоляции элементов конструкции,
- о раздельном хранении и насосной подаче компонентов топлива в камеру сгорания,
- об управлении вектором тяги путём поворота выходной части сопла и газовыми рулями.
Учёный рассмотрел многие конкретные вопросы, касающиеся устройства космического корабля.
В 1926 году Циолковский для достижения первой космической скорости предложил применить двухступенчатую ракету.
В 1929 году в работе «Космические ракетные поезда» дал стройную математическую теорию многоступенчатой ракеты.
В 1934-1935 годах в рукописи «Основы построения газовых машин, моторов и летательных аппаратов» предложил ещё один способ достижения космических скоростей, получивший название «эскадры ракет».
Особенно большое значение придавал учёный проблеме создания межпланетных станций.
В решении этой задачи он видел возможность осуществления давней мечты о завоевании человеком околосолнечного пространства, создания в будущем «эфирных поселений».
Циолковский наметил грандиозный план завоевания мировых пространств.
Орден Святого Станислава 1 степени,
Орден Святой Анны 2 степени,
Орден Трудового Красного Знамени.
Медалью имени Циолковского награждён Александр Васильевич Щербаков в сентябре 1990 года.
29 января 2017 года. 21:34.