«Притяжение космоса»

Глава 5. Начало космонавтики

Переселенцы

12 лет Константин Эдуардович прожил в Боровске. А в 1892 году был переведен в губернский центр, в Калугу. Этот перевод означал признание достоинств Циолковского-педагога. И только.

Переехав, Константин Эдуардович занимается устройством быта своего уже многочисленного (четверо детей) семейства, осваивается в новом учительском коллективе, продолжает аэродинамические исследования и все больше отдается размышлениям о космосе. Уже на следующий год учитель математики Калужского уездного училища опубликовал в журнале «Наука и жизнь» статью «Тяготение как главнейший источник мировой энергии», в которой доказывал, что причиной, заставляющей Солнце так ярко сиять, является процесс постоянного сжатия нашего светила, которое, в свою очередь, является следствием его огромной массы. А в приложении к журналу «Вокруг света» за его подписью появилось нечто в совершенно ином роде — фантастическая повесть «На Луне».

Через 2 года новая публикация: фантастическая повесть «Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения». В ней автор утверждал, будто можно жить в пустоте и что когда-нибудь люди покинут Землю и переселятся... на астероиды. Было о чем позлословить калужским обывателям!

Существует закономерность, которая хорошо известна тем, для кого смысл жизни — творческий поиск. Когда основная идея приводит в тупик, стоит на время переключиться. Вернувшись впоследствии к главному, обнаруживаешь, что энергия, отданная второстепенным делам, незаметным образом продвинула тебя вперед и на главном пути. Как ни предан был Циолковский идее металлического аэростата, но все же воздухоплавание было для него побочным направлением в творческих исканиях. Главной всегда оставалась проблема выхода человечества в космическое пространство, навстречу таким неисчерпаемым источникам энергии, как Солнце и звезды.

Очерки Циолковского «Свободное пространство», «На Луне», «Грезы о Земле и небе» были посвящены поискам конкретного пути к решению этой проблемы. Но в них еще ни слова не говорилось об использовании для этой цели ракеты.

...В зале научной биографии музея истории космонавтики большой раздел экспозиции посвящен истории развития ракет и реактивного движения. Вот, например, массивный, укрепленный на вертикальной оси шар с двумя патрубками, направленными в противоположные стороны. Наполненный водой шар помещается над огнем. Бьющий из патрубков пар должен, по идее, заставить шар вращаться. Эта идея принадлежит Герону Александрийскому, одному из тех счастливцев, кто работал в знаменитом Александрийском музее времен расцвета этого города. Инженер и ученый, Герон описал свой прибор более 2 тысяч лет назад. Но, к сожалению, шар Герона мог только вращаться.

Родиной пороховых ракет считают Китай. Изобретатели пороха использовали его в ракетах, которые были и боевым средством, ускоряя полет стрел и увеличивая дальность, и средством сигнализации, и главным элементом праздничных фейерверков. Считается, что ракеты стали применяться для всех этих целей в начале первого тысячелетия пашей эры. Спустя несколько веков принцип действия ракеты становится известен в Европе. Начиная с XVIII века, ракетами усиленно интересуются артиллеристы, которых привлекала большая скорострельность этих снарядов.

В России первое ракетное заведение появилось при Петре I, который был большим любителем фейерверков. Крупный вклад в создание артиллерийских ракет внесли русские инженеры А. Д. Засядко (1779-1837 гг.), К. А. Шильдер (1785-1853 гг.), К. И Константинов (1818-1871 гг.). В проекте Кибальчича, о котором речь шла выше, пороховые ракеты предполагалось использовать в качестве двигателей.

Известен талантливый русский изобретатель С. С. Неждановский, который в 80-х годах XIX века также работал над проектом летательного аппарата с реактивным двигателем. Неждановский не столько интересовался конструкцией такого двигателя, сколько поиском источников энергии и в общих чертах предугадал те виды топлива, которые используются в жидкостных реактивных двигателях нашего времени.

Таким образом, идея ракеты и реактивного движения оформились задолго до Циолковского. И все же Константин Эдуардович по праву считается основоположником ракетодинамики и теоретической космонавтики.

В 1896 году он получил выписанную из Петербурга партию книг, среди которых была тоненькая брошюрка «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу как опорную среду», написанную А. П. Федоровым. В этой книжечке, содержавшей всего 16 страниц, автор, между прочим, писал: «Очевидно, что и принцип полета птиц 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 в ней воздух».

Константину Эдуардовичу эта мысль показалась довольно туманной. Повинуясь своей страсти искать ясность в непонятном, он решил набросать математическую интерпретацию этого высказывания. Впоследствии Циолковский вспоминал, имея в виду идею Федорова: «Мне показалась она неясной (так как расчетов никаких не дано). А в таких случаях я принимаюсь за вычисления самостоятельно — с азов». Мысль петербуржца Федорова ему ничего не дала, но все же толкнула к серьезным работам, как упавшее яблоко толкнуло Ньютона к догадке о тяготении.

Анализируя ракету как летательный аппарат, Циолковский скоро обнаружил, что законы ньютоновской механики не могут дать полного количественного описания этого явления по той причине, что в механике Ньютона речь идет лишь о телах с постоянной массой. Но ведь ракета движется, отбрасывая свое вещество, то есть, теряя массу. Циолковский оказался первым ученым, который поставил и изящно разрешил такую задачу.

Стоит заметить, что одновременно с ним механикой точки переменной массы занимался русский ученый И. В. Мещерский. Однако последнее обстоятельство нисколько не умаляет приоритет Константина Эдуардовича, так как в его работах речь шла о конкретном аппарате — ракете. Циолковский вывел фундаментальное уравнение, с которого теперь начинаются все пособия по ракетодинамике. Во всех учебниках, российских и зарубежных, оно называется «формулой Циолковского».

За стеклом витрины в зале научной биографии есть фотокопия странички из рукописей калужского учителя, на которой в математических символах выражена зависимость ракеты от ее массы. На ней рукой автора помечена дата: 10 мая 1897 года.

Полет меж планет

Работая над теорией реактивного движения, Циолковский находился в состоянии необычайного творческого подъема. Одна за другой рушились преграды, закрывавшие человечеству путь в космос. Все очевиднее становилось, что ракета является той единственной возможностью, в которой так счастливо соединено все, что необходимо для преодоления человеком плена земного притяжения. Во-первых, ракета способна развить первую космическую скорость (около 8 км в секунду), необходимую для выхода на орбиту Земли. Во-вторых, задавая ракете осевое вращение, можно получить на ее борту искусственную тяжесть, чтобы невесомость не слишком досаждала еще не привыкшим к ней путешественникам. В-третьих, изменяя направление газовых струй, можно изменять направление движения ракеты. В-четвертых, в ракетный космический корабль вполне вписываются все приемы автоматического управления полетом, которые Циолковский разрабатывал, создавая теорию управляемого аэростата.

Восторг Циолковского был столь сильным, что, не прерывая вычислений, связанных с теорией ракеты, он начал писать новую фантастическую повесть, которую назвал «Вне Земли».

...Запуск этой ракеты совершается не с космодрома. Ей не нужен сложнейший стартовый комплекс, обслуживаемый многочисленной командой. Для наблюдения за стартом нет нужды прятаться в бункер и приникать к окулярам перископа.

Запуск ракеты, установленной в зале научной биографии, производит экскурсовод, поочередно нажимая на кнопки, вмонтированные в рукоятку указки. Это ракета мечты. Именно на таком снаряде стартовали с Земли и совершали полет по орбите герои фантастической повести калужского учителя.

Повесть «Вне Земли» была начата в 1896 году, писалась несколько лет, однако печатать ее Циолковский долгое время не решался, понимая, что его предвидения слишком смелы для того времени. Впервые в свет повесть вышла лишь в 1918 году.

Герои повести — интернациональный экипаж космической ракеты, на борту которой находятся итальянец Галилей, англичанин Ньютон, француз Лаплас, немец Гельмгольц, американец Франклин и русский Иванов. Ракета — создание Иванова. Совершая полет по орбите Земли, интернациональный экипаж космического корабля-спутника посылает землянам световые телеграммы такого рода: «Сейчас на своей ракете мы летаем вокруг Земли на расстоянии 1000 километров, делая полный оборот в 100 минут; устроили большую оранжерею, в которой насадили фрукты и овощи. Они нам давали уже несколько урожаев. Благодаря им мы хорошо питаемся, живы, здоровы и совершенно обеспечены на неопределенно долгое время. Кругом нас безграничное пространство, которое может прокормить бесчисленные миллиарды живых существ. Переселяйтесь к нам, если тяготит избыток населения и если земная жизнь обременяет. Здесь буквально райское существование, в особенности для больных и слабых...»

Самый верхний отсек ракеты, закрытый широкими иллюминаторами, которые Циолковский предлагал делать из жаропрочного стекла, армированного проволочной сеткой,— командный. Здесь в удобных креслах размещается экипаж, сюда сведены все посты управления ракетой. Спинки кресел откидываются, чтобы действие перегрузки приходилось равномерно на все туловище звездоплавателя. Именно так, полулежа, располагаются космонавты в современных космических кораблях.

Ракета управляется вручную экипажем, но может совершать полет и по программе, управляемая автоматикой, или, по Циолковскому, автоматическим управителем.

Чтобы экипаж не пострадал от перегрева, а главное, во избежание прогара двигателя ракеты, Циолковский предлагал делать стенки двигателя и ракеты двойными; между ними циркулирует подогреваемая или охлаждаемая жидкость, поддерживая заданный тепловой режим внутри космического корабля.

В шкафчиках, размещенных в командном отсеке, хранятся скафандры воздухоплавателей, в которых они могут покинуть корабль и, привязанные к нему специальным фалом, производить внешний осмотр, ремонт. Вспомним исторический полет советских космонавтов Беляева и Леонова, когда Алексей Леонов стал первым человеком, вышедшим в открытый космос. Его связывал с кораблем пятиметровый фал.

Для выхода из корабля Циолковский предусматривал шлюзовые камеры, сохраняющие герметичность жилых отсеков. И эта идея взята на вооружение современной космонавтикой.

Снаружи обитаемые отсеки защищены жалюзи, регулирующими отражательную способность корабля; поглощая или отражая солнечные лучи (или лучи далеких звезд), жалюзи автоматически поддерживают, наряду с циркуляцией жидкости, тепловой режим в корабле.

Следующий отсек заполнен баллонами с кислородом, здесь же находятся ванны со специальной жидкостью. На участках разгона или торможения ракеты, когда перегрузки делаются слишком велики, Циолковский предлагал звездоплавателям погружаться в ванны с жидкостью, плотность которой близка к средней плотности человеческого тела. К такой идее он пришел умозрительно, удивившись тому, что самые хрупкие создания — мозг и зародыш, носимый матерью,— природа поместила в жидкость. Он неоднократно проверял эту идею экспериментально. Опыт выглядел так: в кружку с водой Циолковский опускал сырое куриное яйцо. Затем добавлял в воду соль, увеличивая плотность воды до тех пор, пока яйцо не отрывалось от дна, оставаясь во взвешенном состоянии. Тогда Константин Эдуардович, накрыв кружку ладонью, с размаха ударял дном по столу. Яйцо оставалось целехоньким.

Но вернемся в ракету. Находясь в ваннах, экипаж безболезненно переносит колоссальные перегрузки, когда вес человеческого тела увеличивается во много раз, и продолжает контролировать полет: ванны оборудованы кнопками управления, дублирующими основные.

Два компонента ракетного топлива — горючее и окислитель — впрыскиваются в камеру сгорания инжекторами и воспламеняются электрической искрой. Электричество также освещает ракету, приводит в действие автоматику, различные механизмы. Запас его хранится в аккумуляторных батареях, которыми заполнен третий отсек.

Циолковский предусмотрел и возможность восполнения запаса электроэнергии. Корпус ракеты он предлагал окружить особыми панелями, перерабатывающими энергию световых лучей в электрическую. Солнечные батареи, предсказанные Константином Эдуардовичем, — неотъемлемая часть современных космических кораблей...

Многое из того, что воплощено в ракете мечты,— итог трудов всей жизни Циолковского. А к концу XIX века он лишь теоретически обосновал ракету как средство космических полетов и опубликовал в 1903 году (после долгих колебаний) в журнале «Научное обозрение» первую часть своего труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Эта майская книжка журнала, положившая, благодаря опубликованной в ней работе Циолковского, начало теоретической космонавтике, по иронии судьбы стала последним номером одного из самых прогрессивных изданий в царской России.

В авторском активе популярного журнала «Научного обозрения» состояли В. И. Ленин, Г. В. Плеханов, Д. И. Менделеев. Редактором был М. М. Филиппов, человек энциклопедических познаний, выдающийся философ и изобретатель. Филиппов искал способ для передачи больших энергий на расстояния, в том числе и энергии взрыва. При таинственных обстоятельствах Филиппов погиб в своей лаборатории. Все его расчеты бесследно исчезли, а вместе с ними и "портфель" редакции, в котором была подготовленная к печати вторая часть «Исследования...» К. Э. Циолковского.

Журнал был закрыт. Попытки Константина Эдуардовича разыскать свою рукопись не увенчались успехом. Почти весь тираж «Научного обозрения» со статьей Циолковского был конфискован жандармами. Смелые мысли, высказанные в «Исследовании мировых пространств реактивными приборами» не были услышаны научной общественностью. Так же, как не были замечены и по достоинству оценены его работы по теории управляемого аэростата, аэродинамике, по теории птицеподобного аэроплана. Нужно было иметь исключительное мужество и самообладание, чтобы вынести это, похожее на заговор, молчание общества.

Светелка во вселенной

Весной 1908 года Ока разлилась так широко, что могла бы состязаться даже с Волгой. Тех калужан, чьи дома не пострадали от разлива, необычная полноводность реки приводила в восторг. А жителям окраинных улочек было не до любования.

Последний на Коровинском спуске дом, принадлежавший Циолковским, оказался затопленным по самую кровлю. Жена и дети переселились к соседям, а Константину Эдуардовичу пришлось перетаскивать на чердак книги, рукописи, приборы...

Когда весенняя вода спала, в доме застучали плотницкие топоры. Ремонт обошелся дорого — до последней копеечки вышли все сбережения, зато после перестройки дом заметно поднялся вверх. Все было  сделано по давно обдуманному Циолковским плану. В надстроенной светелке разместился кабинет, из которого можно было выйти на веранду — в мастерскую. На веранде устроили деревянную лестницу и люк — выход на крышу. С этой плоской крыши во всей красе открывалось ночью звездное небо — ни деревья, ни соседские крыши не закрывали горизонт. Домашние в шутку назвали этот лаз "дверью в космическое пространство".

Маленький садик во дворе был местом отдыха.

Интерьер домашней жизни

В кухне нехитрая утварь. Рядом в комнате — ручная швейная машина, на которой шила жена ученого Варвара Евграфовна. Семья была многодетная, всех надо одеть — при скромных средствах Циолковских задача не из легких. Что касается юных посетителей Дома-музея, то их заинтересуют не только физические приборы, но и велосипед и коньки самого Константина Эдуардовича.

Примечательны в доме и большие жестяные воронки — знаменитые "слухачи" Циолковского. При всей их неуклюжести они неплохо служили Константину Эдуардовичу: благодаря им гость мог говорить не напрягая голоса.

Двухтумбовый стол в кабинете ученого редко служил Циолковскому по своему прямому назначению: Константин Эдуардович предпочитал писать, сидя в глубоком кресле и положив на колено фанерку с листами бумаги. Пережитые им неоднократно пожары и наводнения, губившие самое ценное — рукописи, заставили Циолковского пользоваться копировальной бумагой. Оба экземпляра он хранил в разных местах. Среди изобретений Константина Эдуардовича есть оригинальный проект пишущей машинки, однако свои труды он писал от руки, обыкновенным карандашом.

 Возле письменного стола высится самодельная деревянная тренога, на которой укреплена небольшая, величиной с эстафетную палочку, деревянная трубка. В ее торцах поблескивают линзы.

Простейшие приспособления в виде петли из жести и деревянных кругляков позволяют ориентировать трубу по азимуту и склонению. Так выглядит телескоп, которым много лет пользовался человек, впоследствии названный первым гражданином Вселенной. Дешевая подзорная труба с мизерным увеличением была для Циолковского единственной возможностью хоть как-то приблизиться к заветным звездам.

Жестяные "рыбы"

 Можно представить себе, с какими чувствами взирали соседи Циолковского на жестяных, почти 2-метровой длины "рыб"(модели дирижаблей), с которыми возился чудаковатый учитель. Подвесив такие "страшилища" на веревках, протянутых между столбами, он нагнетал в них воздух самодельным насосом, и "рыбы" как живые, шевелились, раздувая бока.

Весной 1914 года в Петербурге проходил III Всероссийский съезд воздухоплавателей. Среди его участников было много военных, встречались и крупные промышленники. Их интерес к проблемам воздухоплавания объяснялся тем, что Россия готовилась к войне.

Съезд работал в помещении Института путей сообщения. Здесь же, в одной из аудиторий демонстрировались различные модели, среди которых выделялись рыбообразные сооружения из жести, представленные малоизвестным учителем из Калуги К. Э. Циолковским.

Его проект цельнометаллического дирижабля, подкрепленный экспериментально проверенными моделями, не получил на съезде положительной оценки. Не вдаваясь в существо идеи, российские воздухоплаватели хладнокровно забраковали проект, придравшись к тому, что соединение частей дирижабля с помощью олова ненадежно. Огорченные Циолковский и его преданный друг и помощник калужский аптекарь П. П. Каннинг погрузили модели в багажный вагон и вернулись домой.

Прошло еще много лет. В России свершилась Октябрьская социалистическая революция. Вскоре после того, как закончилась гражданская война, в Москве был создан завод «Дирижаблестрой», на одном из участков которого по проекту Циолковского была построена большая, объемом 1000 кубических метров "рыба" из нержавеющей стали. Участок назывался КБЦ – конструкторское бюро Циолковского. Подвергнутая всесторонним испытаниям модель дирижабля показала хорошие результаты.

Жестяные модели дирижабля, висящие в мастерской Циолковского над его верстаком и токарным станком, имеют самое непосредственное отношение к неудачной поездке Константина Эдуардовича в Петербург. Именно эти модели, сделанные собственными руками, возил он на съезд воздухоплавателей. «...Я понимаю бездну, разделяющую идею от ее осуществления, так как в течение моей жизни я не только мыслил и вычислял, но и исполнял-работал также руками» — писал Циолковский.

…Иззубренная поверхность верстака в его мастерской, выработавшиеся губки тисков, стертый прижимавшимися резцами суппорт токарного станка хранят в себе силу и азарт рабочих рук Константина Эдуардовича. Он понимал душу всякого материала и, как подлинный мастер, покорял материал своему замыслу. Циолковский знал цену вдохновению, поэтому особенно заботился о том, чтобы все инструменты были под рукой, на видном месте: в мастерской у него были сделаны шкафчики, стеллажи, полочки для стамесок, напильников, клещей, потому что, если в нужный момент не находился какой-нибудь метчик на полдюйма или трехгранный напильник, терялись азарт и увлеченность.

То впечатление, которое производят на посетителей мемориального Дома-музея кабинет и мастерская К. Э. Циолковского, очень точно выразил в книге отзывов Герой Советского Союза, летчик — космонавт Герман Степанович Титов: «Сколько бы раз я не посещал Дом-музей К. Э. Циолковского, самое большое впечатление оставляют экспонаты второго этажа. Поражает дистанция от рубанков и напильников, от токарного станка и верстака до стройной теории "космического летания", поражает гений ученого».

Лунная библиотека

У Константина Эдуардовича было особое отношение к книгам; он никогда не читал их для развлечения — он либо учился по книгам, либо спорил с их авторами.

Своими руками Константин Эдуардович сделал два стеллажа. Один из них, занятый энциклопедией Брокгауза и Ефрона, учебниками по физике, химии и математике, дешевыми изданиями русских классиков, книгами друзей и единомышленников, стоит в кабинете Циолковского; другой — с подшивками естественнонаучных журналов примостился рядом с лестницей на чердак в его мастерской. Журналы, во многих из которых Циолковский публиковал свои фантастические повести, статьи, рецензии и отклики, занимают верхние полки стеллажа на веранде. На нижних полках лежат стопки брошюрок, которые он издавал за свой счет в калужских типографиях. Здесь же набитые на деревянные чурбачки цинковые клише с чертежами дирижаблей.

Брошюрки Циолковского малы, отпечатаны на плохой бумаге. А между тем калужский учитель, движимый «стремлением внушить людям разумные и бодрящие мысли», высказывал в этих книжечках такие идеи, которые только теперь начинают осознаваться с должной глубиной.