Земля — Луна

В 1903 году был опубликован классический труд Циолковского, заложивший основы астронавтики: «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Только через 10–15 лет после этого за рубежом появились работы, посвященные межпланетному полету. Все основные, фундаментальные проблемы астронавтики были поставлены Циолковским и подвергнуты им научному анализу. Предложенные Циолковским решения этих задач, его идеи лежат в основе всей современной астронавтики.

Циолковский выдвинул гениальное предложение: использовать для межпланетного полета жидкостный ракетный двигатель. Реакция, отдача струи раскаленных газов, вытекающих из ракетного двигателя, — вот та сила, которая одна только может унести межпланетный корабль за сотни тысяч и миллионы километров от Земли, разорвать цепи земного тяготения.

Простые пороховые ракеты были известны за многие столетия до Циолковского. Их широко использовали в разных странах и в разное время для фейерверков, для сигнализации, в качестве оружия и т. д. Но только Циолковский увидел в ракете средство для осуществления межпланетных полетов.

Циолковскому было ясно, что простая пороховая ракета не годится для этой цели — ведь пороховой двигатель работает обычно только считанные доли секунды, пока в нем горит топливо — порох. Для межпланетного корабля нужен ракетный двигатель другого типа — способный работать более продолжительное время. Но такого двигателя не существовало.

И Циолковский изобрел ракетный двигатель, работающий не на твердом, а на жидком топливе. Без реактивного двигателя, работающего на жидком топливе, невозможно было бы существование всей современной реактивной авиации, давно уже вышедшей на простор сверхзвуковых скоростей. Кто не видел стремительных реактивных самолетов, молнией проносящихся от горизонта к горизонту или расчерчивающих голубое небо белыми расплывающимися кривыми! Эра реактивной авиации была предсказана Циолковским за много лет до появления первого реактивного самолета.

Но и реактивные двигатели самолетов не пригодны для осуществления межпланетного полета. Ведь они нуждаются в воздухе для своей работы, а воздуха нет в мировом пространстве. Очевидно, для космического корабля нужен был двигатель, который работал бы на жидком топливе и вместе с тем не нуждался в воздухе.

Такой двигатель — его называют жидкостным ракетным — изобрел Циолковский.

Этот двигатель прошел за три четверти века большой путь развития.

Первые четыре-пять десятилетий идеи Циолковского медленно и с трудом пробивали дорогу. Зато потом, начиная с середины нашего века, жидкостные ракетные двигатели стали стремительно развиваться. Все чаще устанавливались они на ракетах — высотных, дальних, метеорологических, на самолетах-истребителях, на управляемых снарядах. Все дальше, выше и быстрее стали летать самолеты и ракеты с этими двигателями. Были достигнуты высоты в сотни и тысячи километров, скорость полета в несколько километров в секунду, дальность — во много тысяч километров! Жидкостный ракетный двигатель стал надежным и совершенным. Однако создание этого двигателя еще не решало всей задачи межпланетного полета до конца (хотя от него и зависит главное). Каким должен быть сам межпланетный корабль, способный совершить полет на Луну или планеты солнечной системы? И на этот вопрос Циолковский дал исчерпывающий ответ.

Циолковский знал, что для преодоления земного тяготения, стоящего преградой на пути всякого межпланетного полета, кораблю должна быть сообщена огромная скорость, не меньше так называемой скорости отрыва, которая равна 11,2 километра в секунду, или 40 000 километров в час. Сколько же топлива нужно израсходовать, чтобы корабль приобрел такую невиданную скорость? Без ответа на этот вопрос нельзя спроектировать никакого межпланетного корабля. Если бы масса корабля оставалась в полете все время одной и той же, не составляло бы никакого труда решить данную задачу. Но масса межпланетного корабля, как и всякой ракеты, не остается постоянной в полете, она непрерывно и быстро уменьшается. Ведь па межпланетном корабле при взлете запас топлива составляет большую часть массы корабля — масса самого корабля и его полезной нагрузки по сравнению с топливом очень невелика. Почти все топливо расходуется за короткие минуты разгона корабля при взлете. Как же можно считать массу корабля постоянной!

До Циолковского наука о движении — механика — еще не умела рассчитывать движение тел с сильно изменяющейся массой. Механику тел переменной массы нужно было создавать заново — без нее нельзя было рассчитать полет ракет над Землей и полет космических кораблей в межпланетном пространстве. Честь создания этого нового важнейшего раздела механики принадлежит Циолковскому. Интересно, что почти одновременно с Циолковским и независимо от него над этой же проблемой работал другой известный русский ученый — И. В. Мещерский.

Разработка механики тел переменной массы, являющейся теоретической основой науки о движении ракет — ракетодинамики, а также астронавтики, — одна из величайших заслуг Циолковского.