Блеск и нищета К. Э. Циолковского - Гелий Салахутдинов

Сначала, в первых двух разделах, он рассматривал "механизм" полета птиц. С этой целью он использовал прибор, в котором под действием грузов приводилась во вращение ось с двумя крыльями, и с его помощью выяснил, что когда птица опускает крылья, то под ними возрастает давление воздуха. Дальше он писал:

"Так, если бы мы покрыли форсовым составом (медленно горящий порох) нижнюю поверхность крыльев и туловища манекена птицы с распростертыми, неподвижно укрепленными крыльями и затем подожгли бы состав, то наш манекен взлетел бы на воздух и держался бы в нем.

Очевидно, что принцип полета птицы и ракеты один и тот же, с механической точки зрения, ибо разница лишь в том, что ракета получает сжатый газ от горящего пороха, а птица сжимает находящийся под нею воздух" [81, с. 9].

Эта параллель не совсем правильна, но ясно, что автор кое-что знает о ракете. Далее в разделе 3 он описывает свой "воздухоплавательный прибор".

 

Рассмотрим рис. 10. На нем изображена схема камеры жидкостного ракетного двигателя. Обозначения здесь такие: "абвгдежз" ограничивают контуры цилиндрической трубы с "загнутыми внутрь стенками "абв" и "зже". Другими словами, одна труба вставлена в другую и с одного края "вб" и "же" кольцеобразное пространство между ними закрыто. В нижнюю часть этой трубы проведены трубы "п" и "п", по которым подается под давлением газ. Он проходит через "аз" и идет по цилиндрическому каналу "абжз"

Вот как объяснял принцип работы этого устройства его автор: "На этом пути его (газа - Г.С.) давление на стенки канала взаимно уравновешивается, давление же на часть площади "гд" (проекция "бж" на "гд"), т.е. снизу вверх, не уравновешивается ничем, так как "бж" представляет свободный выход идущему по каналу газу, - явление, совершенно аналогичные тому, что имеет место, как мы видели, в полете птицы, а также в ракете и в отдаче огнестрельного оружия" [81, с. 12].

Это точное современное объяснение принципа работы ракетного двигателя, который К.Э. Циолковский, как будет показано в разделах о звездолетах, стратопланах, а также и о наземной технике, вообще не понял.

Этот прибор, по замыслу А.П. Федорова, должен был работать на каком-нибудь газе, поступающем в камеру, т.е. он предлагал однокомпонентный и холодный двигатель. Для производства газа он считал необходимым предусмотреть какой-нибудь генератор, например, "бутылки" (баки с вытеснительной системой подачи), компрессоры ("воздуходувные машины") или же парообразователь,"... который, по-видимому, будет еще выгоднее, в особенности, если применить новейший способ Серполе, обеспечивающий небольшой вес системы."

"Топливом" может быть либо жидкая углекислота, либо воздух и даже вода (при использовании пара). Правда, автор не рассматривал вопрос о том, каким образом этот пар целесообразно производить; какое, например, будет при этом топливо [81, с. 14].

Он считал, что можно составить систему таких "труб", чтобы передвигаться в воздухе в любом направлении. Еще одну трубу, спирально обвивающую центральную, он считал целесообразным использовать для управления этим аппаратом.

В последнем разделе он приводит простенький расчет, который показал, что тяга этого двигателя будет по крайней мере не меньше, чем у паровой машины при равенстве площадей ее поршня и его "опорной" поверхности ("аз").

Итак, А.П. Федоров высказал идею об использовании реактивных двигателей на однокомпонентных топливах: жидком, газообразном и водяном паре. Однако она не была новаторской. Наш соотечественник штабс-капитан И.И. Третеский еще в марте 1849 года направил главнокомандующему кавказским корпусом генералу-фельдмаршалу М.С. Воронцову письмо с описанием изобретенного им управляемого аэростата. В качестве двигателя последнего предполагалось использовать однокомпонентные холодные ракетные (реактивные) двигатели, давшие и соответствующие названия аэростату: паролет, газолет (с пороховым двигателем), воздухолет [8, с. 61-88; 176]. Твердотопливные ракетные двигатели для летательных аппаратов предлагались также Н.И. Кибальчичем (1881 г.) [8, с. 236-240], Н.М. Соковниным (1866 г.) [177]; воздушно-реактивный двигатель был предложен Н.А. Телешовым [37]; реактивный двигатель, работавший на паре, предлагался также Н. Архангельским (1851 г.) [8, с. 88-90], Ф. Гешвендом [8, с. 351-357] и др.

В 1882 году идея реактивного движения оказалась в поле внимания и Н.Е. Жуковского, занявшегося ее теоретической разработкой [19]. Что же для себя нового и непонятного мог увидеть К.Э. Циолковский в этой работе. Может быть указание на возможность получать такую силу не только с помощью твердых или газообразных, но и посредством жидких рабочих тел.

Видимо, на этот вопрос он ответил в 1926 году, когда в работе [113] писал: "Некоторые предлагают для реактивного действия сжатые в сосудах газы или сильно нагретые летучие жидкости. Это совершенно неприменимо - и вот почему. Самые точные и многочисленные мои расчеты показывают, что вес резервуаров самой лучшей формы и материала, по крайней мере в пять раз больше веса сжатого воздуха, заменяющего взрывчатое вещество. Отсюда видно, что газовый отброс всегда будет раз в 5-10 весить меньше, чем ракета..., для получения низшей космической скорости надо, чтобы взрывчатый материал при самых благоприятных условиях превышал по массе ракету в четыре раза" [113, с. 245]. Это было новым, а непонятным остался, видимо, принцип работы ракетного двигателя.

Как уже отмечалось, интерес человечества к полетам в космос ведет свой отсчет из древности, скажем, от мифа об Икаре, и был подогрет писателями фантастами. Так, например, французский писатель Савиньен де Сирано, известный под именем Сирано де Бержерак, еще в 1649 году в романе "Путешествие на Луну" описал многоэтажное устройство, на котором солдаты разместили по шесть ракет на каждом этаже. При помощи этих ракет это устройство с Сирано на борту якобы поднималось на огромную высоту. В сочинении Жюль Верна "Путешествие на Луну" управление полетом ядра предлагалось осуществлять с помощью ракет. В 1806 году французский пиротехник Рюжьери запустил вертикально ракету с бараном и затем спустил ее на парашюте. Подобного рода примеры можно приводить и дальше, и все они характеризуют то обстоятельство, что идеи ракетного полета и полета в космос к началу XX в. уже не были новыми.

К.Э. Циолковский понимал, что для осуществления космического полета необходимо, чтобы калорийность топлива была предельно высокой. Но наибольшая она была у жидких компонентов, а поскольку их тоже можно применять на ракете, то следует их и подавать в ее камеру. Так, синтезируя чужие идеи и добавив к ним лишь идею двухкомпонентного жидкого топлива, К.Э. Циолковский пришел к идее жидкостной космической ракеты.

"Представим себе, - писал он, такой снаряд: металлическая продолговатая камера" ..., которая "имеет большой запас веществ, которые при своем смешении тотчас же образуют взрывчатую массу. Вещества эти, правильно и довольно равномерно взрываясь в определенном для того месте, текут в виде горячих газов по расширяющимся к концу трубам (рис. 11), вроде рупора или духового музыкального инструмента" [110, с. 73].

 

Ракета эта должна быть пилотируемой, поэтому у нее был отсек для экипажа, снабженный светом, кислородом, поглотителями углекислоты, миазмов и других "животных выделений".

Как и каждый изобретатель, он попытался сформулировать преимущества своего детища перед другими аналогичными средствами, и прежде всего с теми, которые существовали реально: большая пушка (а дирижабль нельзя было брать в расчет). Впрочем, сам автор понимал, что пушка тоже непригодна для космических полетов, поскольку в ядре, выпущенным ею, развиваются чрезмерные перегрузки, а обратное его возвращение на Землю более чем сомнительно [110, с. 72-73], не говоря уже о проблемах, связанных с сопротивлением атмосферы.

Итак, в разделе о преимуществах ракеты он писал:

"а) аппарат наш сравнительно с гигантской пушкой легко осуществим;"

Это было, как мы сейчас понимаем, большим заблуждением - это дело оказалось трудным и наукоемким. Как это ни парадоксально, именно это заблуждение стимулировало практические работы по жидкостной ракете Р. Годдарда (США), Г. Оберта (Германия), Ф.А. Цандера (СССР), Е. Зенгера (Австрия) и многих других пионеров ракетной техники.

"б) давление (тяга - Г.С.) взрывчатых веществ, будучи довольно равномерным, вызывает равномерно ускоряющееся движение ракеты, которое развивает относительную тяжесть (перегрузку - Г.С).

Здесь он не ошибается, поскольку при постоянной тяге из-за уменьшения с течением времени массы ракеты, ее ускорение будет переменным.