Текст книги "Циолковский"

Автор книги: Михаил Арлазоров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 23 страниц)

6. Люди разных миров

Снова за формулы. Снова за чертежи и расчеты. Техническое общество осудило его проект. Плоха конструкция? Ну что ж, он готов исправить свою ошибку.

Если раньше Циолковский имел одного противника – неизвестность, то теперь его врагами стали живые, конкретные люди. Деятели VII отдела представлялись холеными, надутыми господами в чинах и орденах, не пожелавшими обратить внимания на его проект– проект маленького человека. Стоило ему представить себе этих господ, как усталость словно рукой снимало. Он готов ночи просиживать напролет, отказывать себе в самом необходимом, лишь бы доказать своим обидчикам их неправоту.

Оружие Циолковского – знания и неиссякаемое воображение. День ото дня все больше заметок в его рабочих тетрадях. Вскоре после переезда в Калугу вторая часть работы «Аэростат металлический управляемый» увидела свет.

В этой книге Циолковский нарисовал отчетливую картину полета. Воздушный корабль окажется под воздействием самых различных сил. Причин для неожиданных отклонений хоть отбавляй: тут и перемещение грузов внутри корабля, и воздушные токи, и изменение силы тяги за счет тех или иных кратковременных неисправностей мотора. Так сам собой напрашивался вывод об автоматически действующем руле. Но можно ли заставить руль отклоняться без участия аэронавта?

В ту пору еще никто не сумел найти ответ на. подобный вопрос. Более того, вряд ли кто-либо даже его задавал. Циолковскому пришлось быть самостоятельным во всем, прежде чем он придумал невиданный прибор – «регулятор устойчивого направления оси».

Новый прибор потребовал от своего создателя незаурядной изобретательности. Прежде всего пришлось изобрести чувствительный элемент, способный сообщать регулятору об изменении положения аэростата. Эта обязанность была возложена на небольшую дугообразную трубку с ртутью. Стоило аэростату чуть-чуть наклониться, как ртуть перемещалась и замыкала контакты. Мгновенно включался генератор электричества, работавший от мотора аэростата. Генератор приводил в действие насос, гнавший воду по длинной трубе, вдоль продольной оси воздушного корабля. Тяжесть воды выравнивала аэростат. И все это происходило само собой, без вмешательства человека.

На современный автопилот регулятор устойчивого направления оси походил не более, чем неандертальский человек на английского лорда. Но, не зная фрака или смокинга, неандерталец не был обезьяной. Автоматический стабилизатор, предложенный Циолковским, вряд ли ответил бы требованиям сегодняшней авиации. Но он с лихвой обладал тем, что вправе мы спросить с предка обширной семьи такого рода приборов. Регулятор должен был действовать автоматически, реагировать с достаточной чуткостью и быстротой. И право, он был ничуть не хуже первых автопилотов фирмы Сперри, появившихся в 1909-1913 годах. А ведь среди автопилотов долгое время именно они считались патриархами. Автомат Циолковского старше первенцев фирмы Сперри на пятнадцать-двадцать лет.

Автопилот – первый полезный плод безудержного увлечения Циолковского. Что же касается остальных результатов страсти к дирижаблям, о них пойдет речь впереди. Сначала надо закончить рассказ о войне с VII отделом Русского технического общества. Война эта продолжалась в общей сложности около двенадцати лет.

15 января 1893 года Е. С. Федоров снова докладывает в заседании VII отдела о дирижабле Циолковского. Он по-прежнему тверд в своем отрицании аппаратов легче воздуха, по-прежнему доброжелателен и корректен по отношению к Циолковскому. Федоров верит в искренность замысла калужского изобретателя и всячески старается разъяснить ему допущенные в проекте просчеты. Федорова (уже не без раздражения) поддерживает А. М. Кованько. К ним присоединяется и третий оппонент – М. М. Поморцев. Запомните эту фамилию. О схватке Циолковского с Поморцевым речь пойдет впереди.

Готов ли Циолковский к грядущим боям? Пожалуй, да. Ведь, разрабатывая свой проект цельнометаллического аэростата, Константин Эдуардович не закрывал глаз и на возможности иных летательных аппаратов. Напротив, он проявлял к ним немалый интерес. Свидетельство тому работа «К вопросу о летании посредством крыльев». Написанная в 1890-1891 годах, она сразу же получила признание. При содействии Н. Е. Жуковского ее первая часть – «Давление жидкости на равномерно движущуюся плоскость» – появляется в 1891 году в IV томе «Трудов Отделения физических наук Общества любителей естествознания». Неспроста написал Циолковский в подзаголовке рукописи: «Приношу живейшую благодарность А: Г. Столетову и Н. Е. Жуковскому, указавшим мне на значение моего труда среди других трудов такого же рода». Московские ученые не забыли провинциального коллегу, четыре года назад докладывавшего в своем цельнометаллическом аэростате.

В ту пору Николай Егорович Жуковский еще не создал своей теории подъемной силы. Но поиски уже шли. И схема обтекания, выдвинутая Циолковским (а он выдвинул ее в своей работе), для Жуковского куда ближе к истине, нежели схема Ньютона. 3 3
  Ньютон считал что сила сопротивления представляет собой результат ударов, которые наносят обтекаемому телу частицы воздуха.


[Закрыть]

Циолковский еще не пользуется словом «вихрь», которым вскоре начнет оперировать Жуковский – создатель теории подъемной силы. Но, по существу, он пишет о вихре, иллюстрируя вихреобразный характер движения жидкости вокруг пластинки простым примером: «Стоит только провести веслом по спокойной реке, как это делается при катании на лодке, чтобы убедиться в справедливости этого теоретического вывода».

Мог ли Жуковский остаться равнодушным к такого рода наблюдениям и выводам? Легко понять Николая Егоровича, когда в своем отзыве А. Г. Столетову он писал: «Сочинение г. Циолковского производит приятное впечатление, так как автор, пользуясь малыми средствами анализа и дешевыми экспериментами, пришел по большей части к верным результатам... Хотя большинство результатов уже известно, но тем не менее оригинальная методика исследования, рассуждения и остроумные опыты автора не лишены интереса и, во всяком случае, характеризуют его как талантливого исследователя...»

Но, повторив многие выводы своих предшественников (что сделаешь, когда приходится работать, не имея под рукой библиотеки!), Циолковский на добрых три десятка лет обогнал современных ему ученых по весьма существенному вопросу. Он был первый, кто подметил роль «продолговатости пластинки» (сегодня мы называем эту величину удлинением крыла) в определении величины аэродинамической силы. Константин Эдуардович пришел к выводу: влияние «продолговатости» на величину аэродинамической силы очень велико. Так утверждала не только чеканная логика формул, но и результаты опыта, которым удалось эти формулы проверить.

Итак, предсказание Е. С. Федорова о том, что «г. Циолковский со временем может оказать большие услуги воздухоплаванию», сбылось довольно быстро. Однако это ничуть не сблизило их точки зрения. И причиной тому не только принципиальные научные расхождения.

Глубину пропасти, разделявшей мир Федорова и мир Циолковского, ощущаешь лишь после знакомства с так называемым «делом Шварца». Начало этого «дела» можно исчислять с 1892 года, с того дня, когда русский военный агент в Австрии полковник Зуев сообщил Главному штабу, что австрийский изобретатель Давид Шварц предлагает построить прибор для управления воздушными шарами. Военный министр распорядился: «Пусть приезжает для производства опытов...» Позорная эпопея постройки в Петербурге цельнометаллического аэростата Шварца началась.

Эта эпопея особенно постыдна еще и потому, что в специальной комиссии для контроля над работой австрийского изобретателя участвовали противники Циолковского – М. М. Поморцев и А. М. Кованько. (К чести Е. С. Федорова, заметим, что к работам Шварца он никакого отношения не имел.) Как и следовало ожидать, Шварц, не имевший даже серьезно разработанного проекта, провалился. Аэростат его потерпел аварию. Оболочка деформировалась при наполнении, и газ пришлось выпустить в атмосферу.

Сбежав из Петербурга в Германию, Шварц получил поддержку владельца алюминиевого завода. Обогащенный опытом, он строит новый экземпляр дирижабля. На этот раз (уже после смерти Шварца) дирижабль отрывается от земли. И хотя первый полет не принадлежал к числу удачных, отставной кавалерийский генерал граф Фердинанд Цеппелини, присутствовавший на аэродроме, поверил в будущность жесткого воздушного корабля. Цеппелини приобрел у вдовы Шварца патент, и вскоре один за другим появляются цеппелины -знаменитые немецкие дирижабли, просуществовавшие ни много ни мало до 1940 года.

Естественно, что эта история не оставила Циолковского равнодушным. Опыты Шварца, поначалу секретные, вскоре получили огласку. Спустя несколько лет в статье «Успехи воздухоплавания в XIX веке», опубликованной журналом «Научное обозрение», Константин Эдуардович подверг их жестокой критике. «Надо еще удивляться, – писал он, – как не рассыпался сразу аэростат Шварца, не приспособленный совсем к изменению объема и формы, что составляет одно из необходимейших условий безопасного существования металлического воздушного корабля... Зачем Шварц своему металлическому аэростату придал грубую форму горизонтального цилиндра, спереди замкнутого полушаром, а сзади конусом?.. Естественно неведение публики и печати, если даже сами изобретатели не соблюдают даже самых примитивных правил при построении аэростатов...»

Трудно предположить, что Шварц ничего не знал об аэростате Циолковского. Он часто общался с Кованько и другими людьми, осведомленными о проекте боровского учителя. 4 4
  В то время как дирижабль Шварца был военной тайной, о проекте Циолковского (я отмечал это выше) можно было прочесть даже в газетах. Отнюдь не секретным документом была книга Циолковского «Простое учение о воздушном корабле и способе его построения».


[Закрыть]Мысль о том, что его идеи питали чужой проект, доставила много огорчений Циолковскому. Идея, за которую он ратовал, казалась фантастичной эрудированным специалистам. Впрочем, это не помешало ей в значительной степени воплотиться в немецких цеппелинах, о достоинствах которых долгие годы громогласно трубила пресса. Да, Циолковскому и его оппонентам трудно было понять друг друга. Они были людьми разных миров.

Заговор молчания, окружавший первый труд Циолковского, принес ему много горя. Научный сотрудник Музея Циолковского в Калуге В. С. Зотов опубликовал в книге «У истоков космической эры» рассказ об открытке, найденной в 1960 году на чердаке дома Циолковского. Эта открытка была послана 28 апреля 1893 года Константину Эдуардовичу известной книготорговой фирмой М. О. Вольф, вот ее полный текст:

«Милостивый государь!

В ответ на Ваше почтенное письмо имеем честь сообщить, что со времени последнего расчета, то есть с 6.XI-92 г. продано нами Вашего издания 7 экз. «Металлический аэростат».

Таким образом у нас имеется налицо:

В Москве – 377 экз.

В СПБ – 10

6.XI-1892 уплачено за 6 экз. – 6

Продано – 7

1892 г. 21.V поступили – 400 экз.

С почтением за Т-во Вольф (подпись)».

Страшная арифметика! За год – с 21.V 1892 по 28.IV 1893 года – одна из солиднейших в России книготорговых фирм сумела продать всего лишь 13 экземпляров!

7. Легче или тяжелее воздуха?

Две схватки между Циолковским и VII отделом Русского технического общества – в 1890 году, когда Менделеев переслал туда проект аэростата, и в 1893 году, после выхода в свет брошюры о цельнометаллическом аэростате, – закончились вничью. Каждый из противников остался при своем мнении. Но ничего не проходит бесследно. Внесли свою лепту в творчество Циолковского и эти ожесточенные споры. Они породили желание изучить аппараты тяжелее воздуха, которые так рьяно защищали его оппоненты.

Константин Эдуардович, читал в журналах о смелых полетах Лилиенталя. Было известно Циолковскому и о широких экспериментах изобретателя пулемета Максима, пытавшегося построить огромный тяжелый самолет. Ну, а коль неглупые люди пытаются строить аэропланы, надо составить об этих попытках и собственное суждение. Таково было неизменное правило Циолковского. И он не собирался делать из него исключения.

Последовательно, шаг за шагом начал анализировать Константин Эдуардович возможности самолета. По плечу ли летательной машине тяжелее воздуха тягаться с полюбившимся ему аэростатом?

Противники Циолковского начисто зачеркивали целесообразность аэростата. Но Константин Эдуардович не хочет платить той же монетой. И не случайно, написав в 1894 году статью «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина», он заметил, что главные выводы были сделаны им еще в 1890 году. Иными словами говоря, Циолковский не упускал из поля зрения аэропланы даже в ту пору, когда его влюбленность в аэростаты достигла апогея.

Подобно Менделееву и Жуковскому, своим духовным наставникам в теории полета, Циолковский – противник рабского подражания природе. Ему известны многочисленные опыты с машущими крыльями, но он не верит в них. Вряд ли эти опыты приведут к успеху. И дело не только в том, что машущие крылья конструктивно сложны. Взлет потребует гигантской мощности, если к взмахам крыльев не прибавить поступательного движения летательного аппарата.

Итак, скорость! Ее значение несомненно. Циолковский видит в ней одновременно и союзника и врага, понимает, что скорость определяет собой величину не только подъемной силы, но и сопротивления. «Сопротивление среды, – замечает он, – будучи при малых скоростях едва заметно и пренебрегаемо, становится невыносимым бременем при очень быстром поступательном движении. Эти выводы должны несколько охладить наш пыл и увлечение авиационными приборами. Тем не менее невозможно удержаться, чтобы не сделать точных результатов для определения степени выгоды и условий полета».

В этом противоречии весь Циолковский. Ему действительно трудно удержаться. Страстная вера в аэростаты борется с желанием постичь секреты аэропланов, разобраться в том, что несколькими строчками ниже с пренебрежением назовет «модным вопросом». Но Циолковский не был бы истинным ученым, если бы потребность к исследованию не одержала верх над слепой верой, над предвзятостью мнения.

Предпослав упоминавшиеся выше рассуждения о роли скорости для аппаратов тяжелее воздуха, ученый набрасывает облик крылатой машины. Два винта в головной части создадут необходимую для полета тягу. Источник энергии – взрывные бензиновые двигатели, охлаждаемые потоком встречного воздуха. Вертикальный и горизонтальный рули заменят хвостовое оперение, которым наделила птиц природа.

Все продумано в этой схеме. Горизонтальная часть руля «будет управлять наклонением снаряда к горизонту, вторая – направлением его к меридиану... Желательно, чтобы оба руля действовали автоматически, как это теперь собираются устраивать для пароходов».

Жук, стальной, жесткокрылый жук – вот образ, которым исследователь пытается закрепить у читателей представление о придуманном им воздушном снаряде. То, что аэроплан, не совсем похож на жука, не смущает Циолковского: «Не считайте, однако, это очень печальным, – пишет он, – потому что и локомотив не есть точная копия лошади, а пароход – рыбы».

Обгоняя время, увлекаясь и подчас удивляясь собственным выводам, трудится исследователь. И происходит чудо: вместо посрамления аэропланов рождается гимн их будущего торжества. «Этот труд, – писал редактор первого тома Собрания сочинений Циолковского Н. Я. Фабрикант, – бесспорно, составляет эпоху в развитии авиационной техники».

Но Циолковский понял это далеко не сразу, хотя время заставило его пересмотреть свою точку зрения на аэростат и аэроплан, как ступени, предшествующие ракете.

В 1926 году, намечая план работ по освоению космоса, ученый подчеркивал, что следует идти от «известного к неизвестному, от швейной иголки к швейной машине, от ножа мясорубке. „Так и мы думаем перейти от аэроплана к реактивному прибору – для завоевания солнечной системы“.

На рубеже XIX и XX веков Циолковский отнесся к самолету предвзято. Эта предвзятость побудила его исследовать проблему создания аэроплана особенно обстоятельно и всесторонне. Прежде всего он много раз подчеркнул значение аэродинамических форм: «Нужно придавать снаряду возможно более острую и плавную форму (как у птиц и рыб) и не давать крыльям очень больших размеров, чтобы не увеличивать чрезмерно трения и сопротивления среды».

Нет, ему не по душе аэродинамический облик конструкций Максима и Лилиенталя.

«Никаких летающих этажерок! Никаких мачт! Никаких расчалок! Разные мачты и тяжи создадут большое сопротивление», – говорит сам себе Циолковский, и этот вывод примерно на четверть века опередил воззрение десятков конструкторов с мировыми именами.

Свободнонесущий моноплан, за который ратовал Циолковский, вошел в практику самолетостроения лишь в двадцатых годах двадцатого столетия.

Но свободнонесущее крыло не исчерпывает открытия Циолковского. Ведь самолет, который он набросал, не просто свободнонесущий моноплан, а моноплан типа «Чайка». Эту схему применили на практике в тридцатых годах нынешнего столетия, через десяток лет после появления первых свободнонесущих монопланов. «Чайка» показала несомненные аэродинамические преимущества перед своими предшественниками.

Оппоненты из VII отдела упрекали Циолковского: проект аэростата конструктивно слаб. Но дай бог им понимать самолет так, как понял его этот убежденный поборник газовых воздушных кораблей.

Он продумал взлет и посадку. Предусмотрел «выдвигающиеся внизу корпуса» колеса (к слову сказать, колесного шасси не имел появившийся спустя полтора десятка лет самолет братьев Райт). Указал, что взлетать и садиться надо против ветра. Из полетов планеров Лилиенталя с характерным для них акробатическим балансированием в воздухе сделал вывод о том, что аэроплану понадобится автоматический регулятор для поддержания равновесия.

Циолковский вновь возвращается к мысли об автопилоте. Но новый автопилот отнюдь не повторение того, который предлагался год назад для аэростата. «Мне кажется, – пишет ученый, – для аэроплана следует употребить как регулятор горизонтальности маленький, быстро вращающийся диск, укрепленный на осях таким образом, чтобы его плоскость могла всегда сохранять одно положение, несмотря на вращение и наклонение снаряда. При быстром, непрерывно поддерживаемом вращении диска (гироскоп) его плоскость будет неподвижна относительно снаряда».

Поразительное техническое чутье! Именно гироскоп – основа современных автопилотов.

Отвлечемся на миг от нашего рассказа, и мы увидим, какое плодотворное зерно бросил авиационной практике Циолковский, вернувшись к идее автоматического пилота. Трудно, да, пожалуй, просто невозможно переоценить роль этой идеи. Ни скоростная авиация, ни ее наследница – ракетная техника немыслимы без автоматики. Без нее человек никогда бы не пробился в область тех грандиозных скоростей, где сегодня он полновластный хозяин.

Развивая идею Циолковского, современные конструкторы создали не только автопилот. Современные самолеты оборудованы счетно-решающими устройствами. Тягаться с ними в быстроте действия человеку просто бессмысленно. Электронные математики обрабатывают сигналы приборов, быстро и уверенно отдают необходимые команды.

Современные автоматы воздушных кораблей впитали в себя и достижения кибернетики. За последнее время появились системы, приспосабливающиеся к различным, зачастую совсем не похожим друг на друга условиям полета. Таковы плоды замечательного открытия, сделанного Циолковским еще на заре авиации.

Разумеется, гироскопический автомат далеко не исчерпывает того нового, что раскрыла в 1894 году читателям журнала «Наука и жизнь» работа Циолковского об аэроплане. Интересны и новы для авиационной практики рассуждения ученого о равнопрочном крыле, о необходимости уменьшать его толщину от корня к концевым частям, о металлических пустотелых трубках как основном элементе конструкции. Авиацию приведет к этим трубкам эпоха бамбука. А Циолковский перешагнул через ступень бамбуковой авиации. Он делает далеко идущие выводы, анализируя лучшие конструкции своего времени. Не случайно напоминает он читателю о нашумевшей тогда Эйфелевой башне. Ведь если покрыть эту башню чехлом, ее средняя плотность приблизится к средней плотности крыла, эа которое он ратует.

Когда проект цельнометаллического аэростата обсуждался в Техническом обществе, Кованько упрекал Циолковского в недостаточной осведомленности о достижениях в области двигателей. Своим исследованием аэроплана Константин Эдуардович опровергает бравого генерала от воздухоплавания:

«У меня есть теоретические основания, – пишет он, – верить в возможность построения чрезвычайно легких и в то же время сильных бензиновых или нефтяных двигателей, вполне удовлетворяющих задаче летания».

Выводы Циолковского ошеломляющи! Но даже им не под силу поколебать безграничную веру ученого в дирижабли. Отсюда оговорки, которыми Циолковский пытается ослабить результаты своих собственных расчетов. Подсчитав возможный вес конструкции и мощность, необходимую для полета аэроплана при тех или иных условиях, он заключает: «Отсюда видно, как трудно устраивать корабли, поднимающие значительное число воздушных путешественников. Между тем как самый громадный теоретический аэростат, – при условиях гораздо менее натянутых, поднимет до 600 пассажиров, требуя на каждого не более 1 л. с. и двигаясь со скоростью 62 км/час... во сто раз больше пассажиров и во сто раз меньше энергии двигателей: во сто раз большая возможность исполнения и во сто раз меньшие расходы на путешествие...»

Еще раз, подтверждая прочность своих убеждений, Циолковский спустя несколько десятилетий писал: «В 1894 году я отдал последнюю дань увлечению аэропланом, напечатав в журнале „Наука и жизнь“ теоретическое исследование „Аэроплан“, но и в этом труде я указал на преимущества газовых, металлических, воздушных кораблей».

Вот тут бы, после опубликования статьи об аэроплане, VII отделу самое время всерьез заняться Циолковским. Взять бы этот труд, проанализировать, поспорить. Но нет! Петербургские специалисты не обращают на новую работу ни малейшего внимания.

Циолковский забыт. Забыт преднамеренно. Но упрямый учитель не упускает случая напомнить о себе. Этот случай дал ему Михаил Михайлович Поморцев – тот третий оппонент, что присоединился в 1893 году к Федорову и Кованько при вторичном обсуждении проекта цельнометаллического аэростата.

Образованный артиллерийский офицер, отличный математик, Поморцев принадлежал к числу весьма уважаемых членов Русского технического общества. Под влиянием Менделеева Поморцев серьезно занялся метеорологией. Он использовал для научных наблюдений воздушные шары, совершив около сорока полетов.

Однако пионер аэрологических исследований и отнюдь не заурядный ученый не верил в будущность дирижаблей. В 1896 году он высказал свои взгляды в книге «Привязной свободный и управляемый аэростат», подкрепив их подробными и обстоятельными расчетами. Разумеется Циолковский ознакомился с этой книгой. А прочитав ее, «обнаружил – грубую ошибку: Поморцев по рассеянности спутал в одном из расчетов: диаметр с радиусом. Пустяк, описка, но последствия ее оказались разительными. Логика Поморцева рухнула, как дом, из-под которого вытащили фундамент...

Прочитав разгромное письмо Циолковского, опубликованное в журнале «Технический сборник». Поморцев буквально схватился за голову. Скорее собрать злополучные книги! Собрать и уничтожить! Но как ни спешил извозчик в ожидании богатых чаевых, скупить все книги Поморцев не успел. Сделало свое дело и письмо Циолковского. История приобрела нежелательную для VII отдела огласку.

3 ноября 1896 года газета «Калужский вестник» напечатала научный фельетон Е. Ф-ва «К вопросу об управляемых аэростатах». Изложив историю схватки с Поморцевым, автор заканчивал свою статью так: «Работа г. Циолковского, видимо, есть плод солидного труда, выражена весьма определенно и заслуживает того, чтобы ею занялись не только „рассеянные“ люди».

Но, разумеется, дело было не только в вопиющей рассеянности Поморцева. Расхождения оказались куда серьезнее. Вместе со своими товарищами по VII отделу Поморцев старался доказать, что причина большого сопротивления дирижаблей – высокие аэродинамические коэффициенты. Восстав против такой точки зрения, Циолковский твердо решил «производить опыты по сопротивлению воздуха, защищая управляемость аэростата».