Текст книги "Циолковский. Его жизнь, изобретения и научные труды"

Автор книги: Яков Перельман

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

^{К. Э. Циолковский.}

Введение

Имя замечательного русского изобретателя и ученого Константина Эдуардовича Циолковского, столь долго пребывавшее у нас в безвестности, знакомо теперь едва ли не каждому грамотному гражданину Союза. Но так ли известны его заслуги? Все ли знают о его научных трудах и изобретениях? Надо прямо сказать, что даже сейчас, когда великий наш современник достиг своего 75-летия и имя его почти у всех на устах, лишь весьма немногие имеют правильное представление о том, что собственно сделано Циолковским для науки и техники за 40 лет его неустанной деятельности.

В этой книжке автор (связанный с Циолковским почти двадцатилетней дружеской перепиской) пытается набросать главные этапы его жизни, обрисовать масштаб его научных работ и разъяснить значение его крупнейших изобретений. Будут отмечены не все его разнообразные научные заслуги, а выделены только самые главные, – именно те, в которых самобытный ум его и отважный полет мысли проявились всего ярче.

Циолковский принадлежит к тем исключительным умам, творческие силы которых избирают себе крупные цели. Его влекут к себе крайние высоты мысли, откуда открываются широкие горизонты в пространстве и времени. Он ставит перед собой технические проблемы, до него не решенные или представлявшиеся ранее даже вовсе неразрешимыми. Оригинальный ум подсказывает ему новые, никем еще не испытанные пути. Бесстрашно ступая по неторным дорогам мысли, он победоносно одолевает препятствия и успешно достигает цели.

Основное ядро ученых его трудов и изобретений относится к области транспорта: прежде всего, транспорта воздушного, а затем – в чем всего блистательнее сказалась мощь его мысли и своеобразие дарования – транспорта заатмосферного, т. е. управляемого полета в пространстве вселенной. Здесь Циолковский является безусловно пионером, на много лет опередившим выдающиеся умы Запада. Красноречиво говорит об этом следующая краткая хронологическая справка, сопоставляющая моменты зарождения одних и тех же технических идей на Западе и у нас (пояснения к схеме даются в последующем тексте):

Поясним нашу схему:

I. Циолковский задолго до появления подлинно управляемых аэростатов был горячим поборником развития дирижаблестроения, правильно оценив огромное значение этого могущественного средства сообщения для необъятных пространств нашей родины. Он тщательно продумал проект (только теперь осуществляющийся) металлического дирижабля оригинальной конструкции, который при крайней дешевизне свободен от недостатков, присущих дирижаблям других систем. Проект основан на собственных исследованиях Циолковским законов воздушного сопротивления, – исследованиях, составляющих особую его заслугу.

II. Об исследованиях своих в области авиации Циолковский пишет следующие строки, далекие от преувеличения:

«В 1895 году, задолго до робких попыток Ланглея, Адера, Сантос-Дюмона и полного торжества Райтов, я не только математически разработал теорию аэроплана, но и дал тип его, к которому очень медленно приближаются лишь теперь. Даны чертежи и расчеты, вполне оправдавшиеся только сейчас. Дана картина разбега аэроплана и его поднятия».

В этой работе, носившей заглавие «Аэроплан», были рассчитаны для моноплана Циолковского размеры, вес, сила мотора, скорость, продолжительность полета и др. Аэроплан на одного человека почти буквально оправдался «Райтом».

^{1. Схематическое изображение аэроплана Циолковского (1905 г.).}

В настоящее время эти работы Циолковского представляют лишь исторический интерес, и мы в дальнейшем касаться их не будем. Новое слово об аэроплане, имеющее значение на нынешнем этапе развития авиации, сказано Циолковским в недавно появившейся его работе «Новый аэроплан» (1928 г.), но рассмотрение этого труда выходит из рамок нашей книжки. (О «стратоплане» Циолковского будет сказано в главе IV.)

Циолковский уделял внимание также и механическому полету – помощью крыльев – и посвятил этому роду летания отдельную работу (до сих пор не напечатанную): «К вопросу о летании посредством крыльев» (1890 г.). Вот отзыв об этой работе проф. Н. Е. Жуковского (из письма его к проф. Столетову):

«Сочинение Циолковского производит приятное впечатление, так как автор, пользуясь малыми средствами анализа и дешевыми экспериментами, пришел по большей части к верным результатам. Хотя большинство этих результатов уже известно, но тем не менее оригинальные методы исследования, рассуждения и остроумные опыты автора не лишены интереса и во всяком случае характеризуют его, как талантливого исследователя. Рассуждения автора применительно к летанию птиц и насекомых вполне совпадают с современными воззрениями на этот предмет».

III. Циолковский первый в мире указал физико-механический принцип, на котором может быть основан управляемый полет в безвоздушной среде, за пределами земной атмосферы, в межпланетном пространстве. На много лет раньше западных ученых он математически разработал общепринятую теперь теорию движения ракеты и в ряде дальнейших систематических исследований предсказал пути развития ракетного летания от аппарата, неподвижно витающего в пространстве, до межпланетного корабля, завоевывающего иные миры. Ему довелось дожить до времени, когда первые шаги зарождающегося на его глазах ракетного летания блестяще оправдали его научное предвидение; весь мир чтит его, как истинного «патриарха звездоплавания».

Об этих трудах Циолковского мы расскажем в дальнейших главах более подробно, после того как сообщим некоторые события и черты из личной его жизни.

I. Черты из жизни Циолковского

Циолковский крайне неохотно сообщает о себе биографические сведения, и потому данные об истории его личной жизни весьма скудны. Когда, двадцать лет назад, я впервые обратился к нему с просьбою о биографических материалах, я получил от него следующий ответ:

«Из своей жизни могу (по некоторым причинам) сообщить только следующее:

Я родился в 1857 г. Пробыл учителем 33 года и теперь им состою. Жизнь и силы поглощались трудом ради куска хлеба, а на высшие стремления оставалось мало времени и еще меньше энергии. Учительский труд мой (в епархиальном училище) оплачивается скудно, но я его все-таки люблю. Жизнь несла мне много горестей, и только радостный мир идей помог мне их перенести. Самое дорогое, что занимало меня всю жизнь, еще не высказано мною в печати.

Простите за эту краткость; моей биографии нигде еще не было».

В 1928 году я повторил свою попытку получить от Циолковского его биографические вехи, – но еще с меньшим успехом. Вот что он мне ответил:

«Хотел было писать для Вас свою автобиографию и начал хорошо, да не вытерпел – бросил. Противно копаться в старом, не потому что оно плохо, а потому что я рвусь вперед к новым работам и достижениям».

^{2. Дом в Калуге, в котором живет К. Э. Циолковский. Вид с улицы (с фотографии 1908 г.).}

И только теперь, при собирании материала для этой книги, посчастливилось мне получить от него краткую автобиографию. Привожу ее далее полностью, с присоединением (в круглых скобках и подстрочных примечаниях) некоторых сведений, почерпнутых мною из других источников.

«Я родился в 1857 г. (5/18 сентября). Отец – свободомыслящей поляк (из Волыни) с тяжелым характером, но очень честный, за что и терпел всю жизнь бедность. Мать – русская[1]1
  Но один из предков ее был татарин.


[Закрыть], с „искрой“, как говорил отец. У отца была наклонность к изобретательству (изобрел и устроил молотилку), к естественным наукам (был преподавателем естествознания, но, кажется, через год его выставили) и философии. В роду матери были искусные мастера.

Семья – огромная. Со всеми умершими мать имела не менее 13 детей. После меня родились две сестры; одна умерла в малолетстве, другая (Мария) – недавно[2]2
  Лет 15 назад. От нее осталась дочь, здравствующая теперь. «Больше ни о каких родственниках я сведений не имею».


[Закрыть]. Больше сестер не было.

Мать умерла вскоре после рождения последней девочки – не старше 40 лет, отец – лет 61. Я родился, когда отцу было 37 лет, матери – 26.

Перебивались с трудом. Половину жизни отец был без места или занимал маленькие должности[3]3
  Служил по лесному ведомству.


[Закрыть]. Много скитались.

Я родился в селе Ижевском (Спасского уезда, Рязанской губернии). Сначала был очень смышлен и забавен. Меня очень любили и звали „птицей“. Почему – не понимаю, но совпадение странное… На десятом году от скарлатины сильно оглох и отупел. Впоследствии, будучи преподавателем, при общей беседе, – например в учительской комнате, – я слышал звуки, но не разбирал слов… В детстве глухота причиняла мне невыразимые муки, так как я был очень самолюбив. Потом немного привык, но никогда она не переставала меня мучить (хотя я отчетливо сознавал, что оригинальностью своих работ я обязан именно ей).

Начал я развиваться (умственно) с 14–15 лет. 17 лет, по книгам, я уже прошел курс дифференциального и интегрального исчисления и решал задачи по аналитической механике, не имея о ней никакого понятия, – решал, как потом оказалось, верно.

Я – чистейший самоучка.[4]4
  Учителей, кроме ограниченного числа книг сомнительного качества, у меня не было. Я так привык к самостоятельной работе, что, читая учебники, считал более легким для себя доказать теорему без книги, чем вычитывать из нее доказательство.


[Закрыть] Права учителя приобрел по экзамену (экстерном в 1879 г.). Прослужил без перерыва около 40 лет.[5]5
  Сначала – с 1880 г. в уездном училище г. Боровска, Калужской губ., потом с 1892 г. – в Калуге, в женском епархиальном училище, в реальном и др. С этого времени Циолковский не покидает Калуги


[Закрыть] В 1920 году вышел по болезни[6]6
  Сильно оглох и ослабел. «Побочный непрерывный физический труд послужил причиной сначала паховой, а потом пупочной грыжи. Теперь я ношу два бандажа и слушаю только через тpyбy собственного изделия».


[Закрыть] в отставку. Через мои руки прошло примерно 500 учеников и полторы тысячи учениц средней школы. Я прочел не менее 40 тысяч лекций (по глухоте я не любил спрашивать и потому придерживался лекционного метода, хотя и навлекал на себя этим нарекания).

Бывало вызовешь ученика или ученицу 17–18 лет, поставишь рядом с собой у левого уха и так слушаешь ответы. А класс добродушно подсмеивается.

Учащиеся очень любили меня за справедливость, хорошие отметки и неутомимость в объяснениях. Ну, и занимательные опыты я не скупился показывать, так что выходили настоящие „представления“; на эти опыты шла часть моего жалования.

Преподавал я математику или физику (редко то и другое), но случалось давать уроки и космографии и химии. После революции читал лекции в народном университете, а затем[7]7
  С 1917 г.


[Закрыть] был „шкрабом“ (школьным работником) в советской трудовой школе (второй ступени). Были тяжелые времена: сидели в шубах, в темноте, получали месячное содержание, которого не хватало на покупку 5 фунтов черного хлеба. Мне назначен был (с 1 октября 1921 года) академический паек, но я долго его не получал. Голодали изрядно. Потом я не нуждался благодаря помощи разных советских учреждений; подозреваю влияние или ходатайство Общества любителей мироведения по почину Я. И. Перельмана.[8]8
  В настоящее время Циолковский получает персональную пенсию в размере 225 руб. Недавно ему было выдано единовременно (Дирижабльстроем и Осоавиахимом) 2000 рублей.


[Закрыть]

У меня было много детей. Теперь остались только две дочери. При мне живут: старуха-жена[9]9
  Только на два года моложе меня. Всю жизнь мы оба (я и жена) работали и прислуги никогда не имели. Жена стряпала, обшивала меня и детей. Нам только носили воду, стирали и мыли полы, да и то не всегда.


[Закрыть], старшая дочь (девица 49 лет), внук от умершей (в 1921 г. от туберкулеза) дочери и внучка от другой дочери, живущей в глуши с большой семьей.

Понятно, что моя глухота с детского возраста, лишив меня общения с людьми, оставила меня с младенческим знанием практической жизни, с которым я пребываю до сих пор. Я поневоле чуждался ее и находил удовлетворение только в книгах и размышлении. Вся моя жизнь состояла из работ, остальное было недоступно[10]10
  Циолковский никогда ни в какие игры не играл.


[Закрыть]».

«Это – замечает Циолковский на полях автобиографии – семейная, интимная сторона жизни. Но вот и очерк первых моих попыток к техническому и научному труду:

Мне было 8–9 лет, когда моя мать показывала нам, детям, аэростат из коллодиума. Он был крохотный, надувался водородом и занимал меня тогда, как игрушка. Я таскал его по двору, по саду и по комнатам на ниточке. Лет 14 я получил некоторое теоретическое понятие об аэростате из физики Гано[11]11
  Русский перевод этого распространенного французского учебника, выпущенный известным издателем Ф. Павленковым (он же и переводчик) выдержал 9 изданий. Учебник отличался полнотой содержания и обилием иллюстраций, что делало его весьма пригодным для самообучения.


[Закрыть]. Попробовал было надуть водородом мешок папиросной бумаги, но опыт не удался.

Я тогда увлекался механическим летанием с помощью крыльев. Делал я также плохие токарные станки, на которых все-таки можно было точить; устраивал разные машины и, между прочим, коляску, которая должна была ходить во все стороны с помощью ветра. Модель прекрасно удалась и ходила по крыше, по доске, против ветра. Одновременно ходила по полу у меня и другая модель: коляска, приводимая в движение паровой машиной турбинной системы.

Летанием, в особенности газовым, я занимался тогда мало. Лет 15–16 я познакомился с начальной математикой и тогда мог серьезнее заняться физикой. Более всего я увлекся аэростатом и уже имел достаточно данных, чтобы решить вопрос: каких размеров должен быть воздушный шар, чтобы подниматься на воздух с людьми, будучи сделан из металлической оболочки определенной толщины. Мне было ясно, что толщина оболочки может возрастать беспредельно при увеличении размеров аэростата. С этих пор мысль о металлическом аэростате засела у меня в мозгу. Иногда она меня утомляла, и тогда я по месяцам занимался другим, но в конце концов возвращался к ней опять.

Систематически я учился мало, в особенности впоследствии: я читал только то, что могло помочь мне решить интересующие меня вопросы, которые я считал важными. Можно сказать, что я учился творя, – хотя часто неудачно и с опозданием.

Так, учение о центробежной силе меня интересовало потому, что я думал применить ее к поднятию в космические пространств|а. Был момент, когда мне показалось, что я решил этот вопрос (16 лет). Я был так взволнован, что целую ночь не спал, бродил по Москве и все думал о великих следствиях моего открытия. Но уже к утру я убедился в ложности моего изобретения. Разочарование было так же сильно, как и очарование. Эта ночь на всю жизнь мою оставила след. Через десять лет я еще иногда вижу во сне, что поднимаюсь к звездам на моей машине и чувствую такой же восторг, как в ту памятную ночь…

Мысль о сообщении с мировым пространством не оставляла меня никогда. Она побудила меня заниматься высшей математикой. Потом (1895) я высказал осторожно разные мои соображения по этому поводу в сочинении „Грезы о земле и небе“[12]12
  Многие мысли, высказанные в этой оригинальной книге, созрели в уме Циолковского еще в 1897 г., когда автору был 21 год. У меня имеется подаренная мне Циолковским его юношеская тетрадь, в которой зарисовано множество парадоксов тяготения, изложенных впоследствии в «Грезах».


[Закрыть] и далее (1898) в труде „Исследование мировых пространств реактивными приборами“, напечатанном в „Научном обозрении“ (1903). Печатание этого труда не было окончено вследствие неожиданной смерти редактора и прекращения журнала.[13]13
  Продолжение статьи было напечатано в 1911–12 гг. в журнале «Вестник воздухоплавания».


[Закрыть]

Астрономия увлекала меня потому, что я считал и считаю до сего времени не только Землю, но и отчасти и вселенную достоянием человеческого потомства. Мой рассказ „На луне“, напечатанный в журнале „Вокруг света“ (1893 г.)[14]14
  Переиздано «Молодой гвардией» в 1929 г.


[Закрыть], и мои чисто научные статьи: „Тяготение как источник мировой энергии“ (1893) и „Продолжительность лучеиспускания звезд“ (1897), а также „Может ли когда-нибудь Земля заявить жителям других планет о существовании на ней paзумныx существ?“ и другие, доказывают неослабный интерес мой к астрономии.

Множество и других вопросов интересовало меня и побуждало предпринимать тяжелые и головоломные труды.

Лет 23–24, будучи уже учителем, я представил свои рукописные работы в Петербургское физико-химическое общество. Отнеслись ко мне весьма сочувственно. Работы эти: „Теория газов“, „Механика животного организма“ (о которой хороший отзыв сделал профессор Сеченов)[15]15
  Работа эта до сих пор еще не напечатана.


[Закрыть], „Продолжительность лучеиспускания звезд“. Я единогласно был избран членом, но по неопытности не отозвался и не сделал членского взноса.

Лет 25–28 я очень увлекся усовершенствованием паровых машин. У меня была металлическая и даже деревянная (цилиндр деревянный) паровая машина, обе дрянные, но все же действующие. Попутно я делал недурные воздуходувки и разные насосы, которые я никуда не сбывал, а делал только из любознательности и в виде опыта, а также для паяния и кования. Через несколько лет я все это бросил, потому что ясно увидел, как я бессилен в техническом отношении и по части реализования моих идей; поэтому в 1885 г., имея 28 лет, я твердо решился отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать механический управляемый аэростат. Работал я два года почти непрерывно. Я был всегда страстным учителем и приходил из училища сильно утомленным, так как большую часть сил оставлял там. Только к вечеру мог я приняться за свои вычисления и опыты. Времени было мало, да и сил также, которые я отдавал ученикам. Я придумал вставать чуть свет и, уже проработавши над своим сочинением, отправлялся в училище.

После такого двухлетнего напряжения сил у меня целый год чувствовалась тяжесть в голове. Как бы то ни было, но весною 1887 года я делал первое публичное сообщение о металлическом управляемом аэростате в Москве, в Политехническом музее, при Обществе любителей естествознания. Отнеслись ко мне сочувственно. Профессор Столетов передал рукопись на рассмотрение профессору Жуковскому.

Я просил для пользы моего дела перевести меня в Москву. Мне это обещали, но перевод по разным обстоятельствам все-таки не состоялся. Я был совсем болен, потерял голос; пожар уничтожил мою библиотеку и мои модели, – но рукопись находилась тогда у проф. Жуковского и хранится у меня до сих пор. Называется она: „Теория аэростата“. Через год я немного поправился и опять принялся за работу».

В чем состояла эта и другие позднейшие работы Циолковского и какова была их судьба, будет рассказано в дальнейших главах нашей книжки.

II. Дирижабль будущего

Воздушный транспорт

«Самый удобный путь – воздушный. Он кратчайший, не замерзает, не требует ремонта, наиболее безопасен, существует для всей суши и всех морей. Быстрое движение атмосферы дает способ выгодно сплавлять дешевые грузы по ветру».

Так – кратко, но выпукло, – характеризует Циолковский преимущества воздушного транспорта. Но перемещаться в воздухе можно двумя способами – на самолете (аэроплане) и на воздушном корабле (дирижабле). Какому же из них следует отдать предпочтение?

Сравним дирижабль с самолетом. Первый плавает в воздухе, как рыба в воде; он держится в атмосфере и тогда, когда его моторы не работают. Самолет же может удерживаться в воздухе лишь до тех пор, пока исправно действует его двигатель, быстро неся его вперед; он подобен не рыбе в воде, а птице в воздухе. В случае порчи мотора самолета, летчик спешит снизиться на землю – иначе машина упадет сама и разобьется. Если же испортится мотор дирижабля, корабль продолжает плавать в воздухе и с остановленным двигателем. Это – не единственное преимущество дирижабля над самолетом. В смысле расхода горючего, например, воздушный корабль экономичнее аэроплана. Далее; чтобы взлететь вверх или спуститься, дирижабль не требует особо подготовленной для разбега площадки, какая необходима для самолета. Скорость дирижабля можно менять: он может плыть и быстро, и как угодно медленно, и даже совсем останавливаться, вися неподвижно в воздухе; самолет же при медленном движении падает вниз. Грузоподъемность дирижабля и радиус действия значительно больше, чем для самолета. Воздушный корабль, по сравнению с аэропланом, имеет более плавный ход и предоставляет своим пассажирам большие удобства (взять хотя бы отсутствие в его гондоле раздражающего шума моторов).

В противовес всему этому самолет берет верх над дирижаблем своей большей быстротой, раза в 1½ превышающей среднюю быстроту воздушного корабля. Еще важнее то, что аэроплан значительно дешевле дирижабля. Большой современный воздушный корабль стоит 2–3 миллиона рублей; стоимость же самолета – от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч. Помещения для самолетов (ангары) также гораздо дешевле помещений для дирижабля (эллингов). Эти преимущества, а, особенно, разнообразное военное применение самолетов выдвинуло их на первое место в современном воздушном транспорте. Между тем, для мирных целей, как средству сообщения на больших расстояниях, первенство безусловно должно принадлежать дирижаблям – при условии, что будет удешевлено их сооружение и усовершенствована их конструкция.

«Цеппелины» и их история

Самые совершенные воздушные корабли нашего времени – так наз. «цеппелины». У всех свежи еще в памяти недавние блистательные перелеты германского дирижабля «LZ 127», сделавшего 20-дневное кругосветное путешествие с 60 пассажирами, летавшего из Берлина через Испанию, океан и Ю. Америку в Нью-Йорк и обратно, – наконец, совершившего знаменитый арктический перелет через Ленинград к Северной Земле. Кто видел в Ленинграде, как низко над городом реял этот исполин в четверть километра длиной, тот по металлическому блеску его оболочки готов, вероятно, заключить, что цеппелин целиком сделан из алюминия. Это не верно: из алюминиевого сплава (дюралюминия) в нем только остов; оболочка же, обтягивающая «каркас», сделана из хлопчатобумажной ткани, пропитанной алюминиевой краской, от чего корабль и кажется металлическим.

Четкость движений и красота маневров «LZ 127», а главное – быстрота и успешное выполнение возлагавшихся на него разнообразных и трудных задач явно и неоспоримо доказали превосходные качества этого орудия транспорта. Между тем, когда впервые была высказана идея этого изобретения, ее встретили насмешками, как неосуществимую фантазию. Чтобы читатель потом правильно оценил заслугу Циолковского, как изобретателя дирижабля, надо напомнить историю первых цеппелинов.

Их изобретатель, кавалерийский офицер германской службы, рано вышедший в отставку в чине генерал-лейтенанта, граф Фердинанд Цеппелин, поставил целью своей жизни сооружение воздушного корабля. В его замыслах рисовался мощный воздушный крейсер, пригодный для глубокой разведки и могущий нести на себе большие запасы бомб для поражения неприятельской территории. Энергично приступает он к разработке идеи такого военного дирижабля и в 1895 г. представляет свой первый проект германскому императору. Однако, назначенная комиссия из специалистов признает проект невыполнимым, а самый дирижабль – практически бесполезным.

Изобретатель не падает духом. Человек довольно богатый (крупный землевладелец), имеющий обширные знакомства среди влиятельных людей, он учреждает для сооружения дирижабля акционерное общество с капиталом 800 тысяч марок, из которых 300 тысяч вносит из собственных средств. Вюртембергский король безвозмездно предоставляет место для постройки. Работа идет быстро, и в 1900 г. первый «цеппелин», 128 метров длиною, готов. Летая над Боденским озером, на берегу которого он был построен, дирижабль показывает удовлетворительные летные качества, но при спуске на воду терпит аварию. Это расхолаживает акционеров и общество распадается. В довершение неудач буря вскоре сносит и разрушает плавучий эллинг дирижабля. Не имея больше денежных средств, 63-летний изобретатель не опускает рук: он обращается с призывом к обществу. Организуется добровольный сбор денег (в котором участвует и вюртембергский король), и через несколько лет граф Цеппелин сооружает уже свой второй дирижабль. Торжество длится недолго: «цеппелин № 2» погибает в борьбе с бурей. Спустя год, неутомимый старик строит уже «цеппелин № 3» с более мощными моторами. Этому дирижаблю суждено было победить общее недоверие и сменить восторженным признанием прежнее насмешливое отношение к «полоумному швабу». Государство приобретает у Цеппелина его новый дирижабль за 2½ миллиона и отпускает изобретателю средства на дальнейшие опыты.

Достигнув восьмого десятка лет, настойчивый изобретатель торжествует полную победу и над стихией и над косностью людей. Отныне он мог быть спокоен за судьбу своего детища, столь недружелюбно встреченного при рождении. Он прожил еще около десяти лет и был свидетелем того, какие услуги оказали «цеппелины» его родине во время войны.

История Цеппелина и его дирижаблей рассказана здесь для того, чтобы читатель мог потом сопоставить с ней судьбу подобного же изобретения Циолковского.