Машина-двигательОт водяного колеса до атомного двигателя

Сначала его посылают учительствовать в город Боровск, под Москву. Там начинается научная работа молодого учителя. Он связывается с Петербургским физико-техническим обществом, где ряд его работ получает одобрение.

Однако наиболее интересные и важные работы молодой учитель физики развернул в Калуге, куда он был переведен в 1892 году.

Еще в 1883 году Константин Эдуардович Циолковский в одном из своих ранних сочинений, которое называлось «Свободное пространство», писал: «Положим, что дана была бочка, наполненная сильно сжатым газом. Если отвернуть один из ее кранов, то газ непрерывной струей устремится из бочки, причем упругость газа, отталкивающая его частицы в пространство, будет так же непрерывно отталкивать и бочку. Результатом этого будет непрерывное изменение движения бочки».

Так пришел к мысли об использовании реактивного принципа движения человек, который затем решил посвятить всю свою жизнь дальнейшей разработке этого принципа.

То, что говорил Циолковский о бочке, сильно напоминает идеи Третесского. О тепловом двигателе здесь еще также нет речи.

В 1896 году Циолковский прочитал небольшую брошюру инженера Федорова — «Новый способ воздухоплавания, исключающий воздух, как опорную среду». Автор описывал возможность использования ракетного принципа для полета снаряда в безвоздушном пространстве. Но в книжке не всё было ясно, она не имела большой ценности. Однако молодому учителю физики показалась заманчивой раскрывшаяся перспектива полета в межпланетное пространство с помощью ракеты. Он решил сам проверить все положения автора, всё рассчитать, доказать и, если надо, дополнить. Как потом говорил сам Циолковский, эта маловажная книга толкнула его на серьезные исследования.

В 1903 году вышла новая работа Циолковского — «Исследование мировых пространств реактивными приборами».

Здесь впервые были даны расчеты и научное обоснование межпланетного ракетоплавания. И, конечно, не бочка с газом, а ракетный тепловой двигатель должен был приводить в движение космический корабль.

Но порох, о котором говорил Кибальчич, всё же нельзя было сжигать в ракетном двигателе, если требовалось получить длительную работу такого двигателя.

Циолковский не мог рекомендовать порох как топливо, потому что порох обладал низкой теплотворной способностью, то есть один килограмм пороха при сгорании выделял мало тепла, и, следовательно, надо было бы слишком много такого топлива брать с собой в полет. Сгорание одного килограмма лучшего пороха дает только 800–900 больших калорий тепла.

Но у пороха зато есть и достоинство: при сгорании он не требует воздуха, порох сам — и горючее вещество и окислитель. А вот для другого топлива нужен воздух, или, точнее, кислород.

Циолковский предложил ракетный тепловой двигатель, который работал бы на жидком топливе — жидком водороде или бензине, керосине и так далее, а для окисления, чтобы поддерживать гонение, следовало брать с собой и кислород в жидком виде.

Ракета Циолковского похожа на каплю дождя. В носовой части корабля размещаются экипаж и приборы. Вся другая часть занята под топливохранилище. Половину этого хранилища занимает само топливо, а половину — жидкий кислород. Постепенно, порция за порцией, подаются топливо и кислород в камеру сгорания. Здесь поддерживается всё время горение, и нагретые до высокой температуры газы с огромной скоростью вылетают наружу, создавая силу реакции и заставляя ракетоплан тоже с большой скоростью нестись вперед.

Схема устройства космического корабля с реактивным тепловым двигателем, предложенная Циолковским.

Жидкий водород, по подсчетам Циолковского, соединяясь с кислородом в 1 килограмм воды, выделяет 3 825 калорий. Следовательно, такого груза (жидкий водород + жидкий кислород) можно взять примерно в пять раз меньше, чем пороха.

Циолковский не только выдвинул идею реактивного двигателя на жидком топливе, но и предложил ряд очень важных конструктивных решений: он указал на способы подачи топлива в камеру сгорания, на способы охлаждения двигателя, на способы управления двигателем и ракетой, на способы спуска ракеты.

И мысли, высказанные замечательным ученым, были настолько правильными, что даже пятьдесят лет спустя, в реактивных двигателях наших дней, многие из этих мыслей нашли практическое воплощение.

Двигатель, сам себя съедающий

Для каких целей, где может найти себе применение реактивный двигатель?

В первых же своих работах Циолковский показал, что никакой другой двигатель не сможет осуществить давнишнюю мечту человечества — перенести человека с Земли на другую планету. Еще в средние века такая мысль будоражила ум человека. Французский поэт, литератор и физик Сирано де Бержерак (1619–1655) в своих фантастических сочинениях указывал несколько, по его мнению, возможных способов путешествия на Луну. И в числе прочих он предлагал использовать силу непрерывно действующих, взрывающихся по очереди пороховых ракет.