Фантастика и Формула Циолковского

Формула Циолковского

Хотя Константин Эдуардович продолжал плотно заниматься проектом металлического дирижабля, его всё сильнее интересовали вопросы межпланетных перелётов. Он пытался представить, какие эффекты будут наблюдаться в состоянии невесомости. Однако Циолковский как практик хорошо видел и главную проблему, препятствующую освоению Солнечной системы, — отсутствие технической возможности разогнаться до космических скоростей. Описанные в фантастике концепции лунных пушек и антигравитационных аппаратов выглядели пустым фантазированием, поскольку нарушали известные законы физики.

На решение проблемы Циолковского навела брошюра Александра Фёдорова «Новый принцип воздухоплавания, исключающий воздух как опорную среду», изданная в 1896 году. В ней молодой изобретатель описывал машину, которая сможет летать в безвоздушном пространстве, используя реактивную силу вытекающих из неё газов, фактически — ракету. Выкладки показались Константину Эдуардовичу туманными, и он принялся работать над собственными расчётами.

Формула Циолковского была несовершенна, но и её на начальном этапе оказалось достаточно, чтобы провести анализ. Калужский учитель установил, что межпланетные полёты вполне возможны, если в качестве топлива применять смесь из нефти и жидкого кислорода — эти компоненты в его время добывать и использовать уже умели.

Циолковскому понадобилось время, чтобы осмыслить своё открытие и изложить его в виде статьи «Исследование мировых пространств реактивными приборами», которая была опубликована в мае 1903 года. Помимо обоснования выведенной формулы, калужский учитель приводил описание простейшей ракеты с двигателем на жидком топливе, которая могла бы доставить человека до Луны и дальше. Какого было его удивление, когда научный мир проигнорировал его публикацию.

10 мая 1897 года Циолковский вывел формулу, которая сегодня носит его имя. Она связывает четыре параметра: скорость ракеты в любой момент времени, скорость истечения продуктов сгорания из сопла, массу ракеты и массу взрывных веществ. Значение этой формулы для инженера-ракетчика трудно переоценить. Допустим, необходимо запустить спутник на околоземную орбиту. Значит, скорость ракеты после исчерпания топлива должна равняться первой космической скорости. Скорость истечения для каждого вещества индивидуальна. Располагая этими двумя величинами, можно перебирать соотношения масс топлива и ракеты, добиваясь оптимального.

Циолковский написал вторую часть работы, которая увидела свет через восемь лет в журнале «Вестник воздухоплавания», 1905 г. В ней он привёл свои расчёты, связанные с преодолением силы земного тяготения и временем полёта к соседним планетам; здесь же выдвинул идею автономной системы жизнеобеспечения для космических кораблей. На этот раз статья Циолковского наделала много шума, и о калужском учителе начали писать в прессе.

Константин Циолковский остро чувствовал, что идее космической экспансии не хватает серьёзного философского обоснования. Но поскольку с классической философией он был знаком слабо, а религиозное мировоззрение отрицал, то с 1903 года начал создавать собственную мировоззренческую систему, которую ныне принято называть «научным космизмом». Впрочем, Циолковский построил свою философию на собственных же научных гипотезах, которые были уязвимы для критики.

Однако лишь немногие понимали значение его работ. Чтобы разъяснить публике суть своих открытий, Константин Эдуардович прибегнул к фантастике.

Первый очерк Константина Циолковского «На Луне» был опубликован в 1893 году на страницах журнала «Вокруг света». Сюжет очерка прост: рассказчик попадает во сне на Луну, встречает там своего друга-физика, наблюдает и описывает различные явления, обусловленные пониженной силой тяжести и отсутствием атмосферы.

Через два года вышел более пространный труд — «Грёзы о земле и небе и эффекты всемирного тяготения». В этом очерке Циолковский рассматривал невероятные гипотезы. Сначала он дал описание величественной картины Вселенной и объяснял значение для жизни человечества закона всемирного тяготения, а затем описывал фантастическое происшествие: сила тяжести на Земле исчезла, и начался невообразимый хаос. Далее развивалась удивительная по меркам того времени идея: создание для научных целей искусственного спутника Земли. Именно здесь впервые был использован этот термин — с указанием, что «скорость, необходимая для возбуждения центробежной силы, уничтожающей притяжение Земли, должна доходить до 8 вёрст в одну секунду» и что высота полёта должна составлять «вёрст на 300 от земной поверхности».

Большую повесть «Вне Земли», которая стала иллюстрацией к его новым проектам, Константин Циолковский задумал ещё в 1897 году, но на некоторое время забросил работу над ней. Рукопись была закончена только в 1916 году и тогда же куплена журналом «Природа и люди».

Действие повести происходит в 2017 году (в первом варианте — в 2000 г.). Персонажи живут в замке, расположенном в недоступной местности между отрогами Гималаев. Героев шестеро: француз Лаплас, англичанин Ньютон, немец Гельмгольц, итальянец Галилей, американец Франклин и русский Ломоносов, впоследствии переименованный автором в Иванова. Замысел Циолковского прозрачен: перед нами не люди-учёные, а некие абстрактные образы, персонифицированная классика мировой научной мысли. Но именно им предстоит проторить человечеству дорогу к звёздам. Идея пришла в голову Иванову, который предложил использовать для полёта в межпланетное пространство составную (сегодня сказали бы «многоступенчатую») ракету на жидком топливе. Разумеется, Циолковский в подробностях описал устройство этой ракеты, нимало не заботясь о том, что читатель может заскучать.

Персонажи вывели ракету на околоземную орбиту, развернули оранжерею, поработали в невесомости и, убедившись, что жизнь в замкнутой системе возможна, сообщили о своём открытии человечеству. Цивилизация, по мнению Циолковского, в XXI веке наконец-то объединится и будет счастливо жить без войн, болезней и голода. Единственной проблемой станет перенаселённость, и вот тут-то план Иванова окажется как нельзя кстати: многие захотят переехать в «эфирные города», избавившись от тягот и тесноты мегаполисов. На Земле начнётся ракетный бум, и к первому обитаемому спутнику, построенному учёными, вскоре добавятся сотни ему подобных.

Выполнив миссию по спасению человечества, учёные отправились к Луне и высадились на её поверхность. Там они обнаружили целые россыпи драгоценных камней и повстречали необычных существ, живущую в непрерывной погоне за солнечным светом. Затем межпланетные путешественники двинулись к Марсу, но садиться на него не стали, поскольку не были технически к этому готовы.

Примечательная деталь: в отличие от других сторонников космической экспансии, Циолковский не считал необходимым освоение соседних планет — он верил, что в самом межзвёздном пространстве достаточно ресурсов для обеспечения растущего человечества.

Огромный интерес к работам Циолковского проявляли популяризаторы и писатели-фантасты. Ведь его работы доказывали, что невероятные мечты скоро смогут стать реальностью. Со стороны популяризаторов с Циолковским работал знаменитый Яков Перельман, который написал на основе его идей книгу «Межпланетные путешествия», выдержавшую десять переизданий. Со стороны фантастов — Александр Беляев. При участии калужского учителя он написал две повести — «Прыжок в ничто» (1933) и «Звезда КЭЦ» (1936).