Надо Знать

добавить знаний



Циолковский Константин Эдуардович


Tsiolkovsky.jpg

План:


Введение

Циолковский Константин Эдуардович
Tsiolkovsky.jpg
Родился 17 сентября 1857
Ижевськое, Рязань
Умер 19 сентября 1935 года
Калуга, РСФСР

Константин Эдуардович Циолковский ( * 5 (17) сентября 1857 - ? 19 сентября 1935) - русский ученый-теоретик, основатель современной космонавтики, педагог, писатель.


1. Биография

1.1. Первые годы

Константин Эдуардович Циолковский родился 5 (17) сентября 1857 года в селе Ижевськое под Рязанью. Согласно семейной легенде, предки Циолковского - выходцы из Волыни, дальние родственники гетмана Северина Наливайко, чем ученый гордился. Его отец, Эдуард Игнатьевич Циолковский ( 1820 - 1881), был польским дворянином среднего достатка, а мать, Мария Ивановна Юмашева, была по происхождению татаркой. Будучи образованной женщиной, с детьми обычно занималась она. Именно мать научила Константина читать и писать, познакомила с началами арифметики.

В возрасте девяти лет Костя Циолковский заболел скарлатиной. В результате осложнения после болезни он потерял слух. Наступило то, что впоследствии он назвал "смутные, темным временем [своего] жизни". Тугоухость лишила мальчика многих детских забав и впечатлений, привычных его здоровым сверстникам.

В 1869 году он поступает в гимназию. Большими успехами будущий ученый не блистал. Предметов было много, и полуглухой мальчику учиться было нелегко. А вот за шалости он неоднократно попадал в карцер. В 1870, когда Циолковскому было 13 лет, умерла его мать. Лишенный поддержки, мальчик учится все хуже ... В 1871 году - отчисление из гимназии с характеристикой "... для поступления в техническое училище". Так Циолковский проучился в гимназии всего четыре года, два из которых он провел в одном классе. Более Циолковский нигде не учился.

Но именно в это время Константин Циолковский находит свое истинное призвание и место в жизни. Он занимается образованием самостоятельно. В это же время Константин Циолковский приобщается к техническому и научному творчеству. Он самостоятельно изготавливает астролябию (первое измеренное ей расстояние - до пожарной каланчи), домашний токарный станок, самодвижущиеся коляски и локомотивы.

Способности сына стали очевидны для Эдуарда Циолковского, и он решает послать мальчика в столицу. Константин сам находит себе квартиру и, живя буквально на хлебе и воде (отец присылал по десять-пятнадцать рублей в месяц), упорно занимается. Ежедневно с десяти утра до трех-четырех дня пополудни трудолюбивый юноша изучает науки в библиотеке. За первый год жизни в Москве пройдены физика и начала математики. На втором Константин преодолевает дифференциальное и интегральное исчисление, высшую алгебру, аналитическую и сферическую геометрию.

Однако жизнь в Москве была достаточно дорогой, Циолковский, несмотря на все усилия, не смог обеспечить себя достаточными средствами, поэтому в 1876 ​​году отец отозвал его в Вятку. Константин становится частным репетитором и зарабатывает самостоятельно, а в свободное время продолжает заниматься в городской публичной библиотеке.


1.2. Учительское 3вання i Haукoвa Пpaця

В 1880 году Константин Циолковский сдает экзамены на учительское звание и переезжает в Боровск, расположенный в 100 километрах от Москвы, по назначению от Министерства образования на свою первую государственную должность. Там же он женился на Варваре Евграфивни Соколовой. Молодая пара начинает жить отдельно, и молодой ученый продолжает физические опыты и техническое творчество. В доме у Циолковского сверкают электрические молнии, гремят громы, звенят колокольчики, пляшут бумажные куколки. Находясь вдали от основных научных центров России, Циолковский, оставаясь глухим, решил самостоятельно проводить исследовательские работы в области, его интересовала, - аэродинамике. Он начал с того, что разработал основы кинетической теории газов и отослал свои расчеты в Русское физико-химическое союз в Петербурге и вскоре получил ответ от Менделеева : кинетическая теория газов уже открыта ... 25 лет назад.

Но Циолковский пережил это известие, ставшее для него как ученого ударом, и продолжил исследования. Tим нe мeнш в Петербурге заинтересовались одаренным и неординарным учителем из Вятки и пригласили его войти в состав вышеупомянутого союза.

В 1892 году Константин Циолковский был переведен учителем в Калугу. Там он также не забывал о науке, астронавтике и аэронавтике. В Калуге Циолковский построил специальный туннель, который позволил бы измерять различные аэродинамические характеристики летательных аппаратов. Поскольку Физико-химическая союз не выделил ни копейки на его эксперименты, ученому пришлось использовать семейные средства для проведения исследований. К слову, Циолковский на свои средства построил более 100 экспериментальных моделей и oбcтeжив их - удовольствие не из дешевых! Через некоторое время союз все-таки обратила внимание на калужского гения и выделило ему финансовую поддержку - 470 рублей, на которые Циолковский построил новый, усовершенствованный туннель. В ходе аэродинамических экспериментов Циолковский все больше стал обращать внимание на космические проблемы.

В 1895 году была опубликована его книга "Грезы о земле и небе (Мечты о землю и небо)", а через год вышла статья о других мирах, разумных существ с других планет и об общении землян с ними. В том же 1896 году Циолковский приступил к написанию своего главного труда "Исследование космического пространства с помощью реактивного двигателя (Исследование космического пространства с помощью реактивного двигателя)". В этой книге были затронуты проблемы использования ракетных двигателей в космосе - навигационные механизмы, поставка и транспортировка топлива и другое.

Первые пятнадцать лет ХХ века были самыми тяжелыми в жизни ученого. В 1902 его сын Игнатий покончил жизнь самоубийством. В 1908 во время разлива Оки его дом затопило, многие машины, экспонаты были выведены из строя, а многочисленные уникальные расчеты утеряны. В Физико-химической союзе не оценили значимость и революционности представленных им моделей. При Советской власти условия жизни и работы Циолковского радикально изменились. Ему была назначена персональная пенсия и обеспечена возможность плодотворной деятельности. Разработки Циолковского стали интересны новой власти, которая организовала ему значительную материальную поддержку. В 1918 Циолковского был избран в Социалистической академии общественных наук (в 1923 году переименована в коммунистическую академию, а в 1936 ее основные институты были переданы Академии наук СССР), а 9 ноября 1921 года ученому была назначена пожизненная пенсия за заслуги перед отечественной и мировой наукой. Эту пенсию выплачивали до 19 сентября 1935 - в тот день великий человек и общественный деятель, Константин Эдуардович Циолковский, пoмер в Калуге - городе, ставшем ему родным.


2. Теории Циолковского

2.1. Теория газов i цельнометаллический дирижабль

Первые научные исследования Циолковского относятся к 1880-1881 году. Не зная об уже сделанных открытиях, он написал работу "Теория газов (Теория газов)", в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа - "Механика животного организма (Механика животного организма)" получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Циолковский был принят в Русское физико-химическое союз. Основные работы Циолковского после 1884 были связаны с четырьмя крупными проблемами: научным обоснованием сплошь металлического аэростата дирижабля, обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий. После знакомства с Николаем Жуковским, который был учеником Столетова, Циолковский стал заниматься механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат (слово "Дирижабль" тогда еще не придумали). Циолковский первым предложил идею цельнометаллического дирижабля и построил его работающую модель, создал прибор для автоматического управления полетом дирижабля и схему регулирования его подъемной силы.

Первым печатным трудом о дирижаблях был ?Аэростат металлический управляемый (Аэростат металлический управляемый)" ( 1892), где дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на конструирование модели. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии также не имело успеха.


2.2. Пpoтoтип самолетов

В 1892 году он обратился к новой и мало изученной области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Циолковскому принадлежит идея конструкции самолета с металлическим каркасом. В статье "Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина (Аэроплан или птицеобразное (авиационная) летательная машина)" ( 1894) даны описание и чертежи моноплана, который по своему внешнему виду и аэродинамической компоновкой предвосхищал конструкции самолетов, появившихся через 15-18 лет. В аэроплане Циолковского крылья имеют толстый профиль с закругленным передним краем, а фюзеляж - обтекаемую форму. Но работа над аэропланом, так же как и над дирижаблем, не получила признания у официальных представителей русской науки. На дальнейшие разработки Циолковский не имел ни средств, ни даже моральной поддержки. Через много лет, уже в советское время, в 1932, он разработал теорию полета реактивных самолетов в стратосфере и схемы устройства самолетов для полета с гиперзвуковыми скоростями. Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью, разработал методику эксперимента в ней и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и других тел.


2.3. Исследование реактивниx аппаратов

С 1896 года Циолковский систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов. Мысли об использовании ракетного принципа в космосе высказывались Циолковским еще в 1883, однако строгая теория реактивного движения изложена им в 1896. Циолковский вывел формулу (она получила название "формула Циолковского"), которая установила спiввiдношeння между:

    • скоростью ракеты в любой момент,
    • скоростью истечения газов из сопла,
    • массой ракеты,
    • массой взрывных веществ.

Закончив математические записи, Циолковский машинально поставил дату: 10 мая 1897 года. Конечно, он совершенно не подозревал, сколько радости доставит впоследствии историкам находка пожелтевших и измятых страниц! Ведь написав дату вычислений, Циолковский, сам того не ведая, закрепил свое первенство в вопросах научного освоения космоса. В 1903 году он опубликовал книгу "Исследования мировых пространств реактивнымы приборами (Исследование мировых пространств реактивными приборами)", где впервые доказал, что единственным аппаратом, способным осуществить космический полет, является ракета. В этой статье и ее продолжениях, последовавшие в ( 1911 и 1914), он заложил основы теории ракет и жидкостного ракетного двигателя. В этой пионерской работы Циолковский:

    • полностью доказал невозможность выхода в космос на аэростате или с помощью артиллерийского орудия;
    • вывел зависимость между весом топлива и весом конструкций ракеты для преодоления силы земного притяжения;
    • высказал идею бортовой системы ориентации по Солнцу или другим небесным светилам;
    • проанализировал поведение ракеты вне атмосферой, в среде, свободной от тяжести;
    • решил вопрос посадки космического аппарата на поверхность планет, лишенных атмосферы.

Так на берегах Оки взошла заря космической эры. Правда, результат первой публикации оказался совсем не тем, которого ожидал Циолковский. Ни соотечественники, ни зарубежные ученые не оценили исследования, которым сегодня гордится наука. Оно просто на эпоху обогнало свое время. В 1911 году опубликован вторая часть труда "Исследование мировых пространств реактивнымы приборами (Исследование мировых пространств реактивными приборами)". Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему ( "Вторая космическая скорость") и время полета. На этот раз статья Циолковского наделала много шума в научном мире. У ученого появилось много друзей в мире науки.

В 1926 - 1929 годах Циолковский решает практический вопрос: сколько нужно взять топлива в ракету, чтобы достичь скорости отрыва и покинуть Землю. Выяснилось, что конечная скорость ракеты зависит от скорости газов, выходящих из нее, и от того, во сколько раз масса топлива превышает массу пустой ракеты. Расчет показывает: для того, чтобы ракета с людьми развила скорость, необходимую для отрыва и отправилась в межпланетный полет, нужно взять топлива в сто раз больше, чем весит корпус ракеты, двигатель, механизмы, приборы и пассажиры, вместе взятые. А это вновь создает очень серьезные препятствия. Ученый нашел оригинальный выход - многоступенчатый межпланетный корабль. Він складається з багатьох ракет, з'єднаних між собою. У передній ракеті, крім палива, перебувають пасажири й спорядження. Ракети працюють по черзі, розганяючи весь потяг. Коли паливо в одній ракеті вигорить, вона скидається, при цьому віддаляються спустошені баки й весь потяг стає легшим. Потім починає працювати друга ракета і т. д. Передня ракета, як по естафеті, одержує швидкість, набрану всіма попередніми ракетами. У ці ж роки він оцінив вплив опору атмосфери на політ ракети й додаткові витрати палива при цьому.


2.4. Ціолковський - основоположник теорії міжпланетних сполучень

Його дослідження вперше показали можливість досягнення космічних швидкостей, довівши ймовірність міжпланетних польотів. Він першим вивчив питання про ракету - штучний супутник Землі й висловив ідею створення навколоземних станцій як штучних поселень, що використають енергію Сонця, і проміжних баз для міжпланетних сполучень; розглянув медико-біологічні проблеми, що виникають при тривалих космічних польотах.

Ціолковський висунув ряд ідей, які знайшли застосування в ракетобудуванні. Ним запропоновані:

    • газові керма (із графіту) для керування польотом ракети й зміни траєкторії руху її центра мас;
    • використання компонентів пального для охолодження зовнішньої оболонки космічного апарату (під час входу в атмосферу Землі), стінок камери згоряння й сопла;
    • насосна система подачі компонентів пального;
    • оптимальні траєкторії спуску космічного апарату при поверненні з космосу й ін.

В области ракетного топлива Циолковский исследовал много различных окислителей и горючих материалов; рекомендовал топливные пары: жидкий кислород с водородом, кислород с углеводородами. Циолковский много и плодотворно работал над созданием теории полета реактивных самолетов, изобрел свою схему газотурбинного двигателя; в 1927 опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке. Он первым предложил "корпуса, предъявляемых снизу шасси" . Космические полеты и дирижаблестроения были главными проблемами, которым он посвятил свою жизнь. Но говорить о Циолковском только как об отце космонавтики - значит обеднить его вклад в современную науку и технику. Циолковский отстаивал идею разнообразия форм жизни в Вселенной, стал первым идеологом и теоретиком освоения человеком космического пространства, конечная цель которого представлялась ему в виде полной перестройки биохимической природы порожденных Землей мыслящих существ.


3. Писатель-фантаст

Научно-фантастические произведения Циолковского мало известны широкому кругу читателей. Возможно, потому, что они тесно связаны с его научными трудами. Очень близка к фантастике его ранняя работа "Свободное пространство (свободное пространство)", написанная в 1883 году (опубликована в 1954 г.). Константин Эдуардович Циолковский является автором научно-фантастических произведений: ?Грезы о Земле и небе (Грезы о Земле и небо)" (сборник произведений), "На Уэст (На Весте)", повесть "На Луне (на Луне)" (впервые была опубликована в приложении к журналу "Вокруг света (Вокруг света)" в 1893 году, неоднократно переиздавалась в советское время).


4. Работы по ракетоплавства и межпланетной связи

  • 1903 - "Исследование мировых пространств реактивнымы приборами (Исследование мировых пространств реактивными приборами)"
  • 1911 - "Исследование мировых пространств реактивнымы приборами (Исследование мировых пространств реактивными приборами)"
  • 1914 - "Исследование мировых пространств реактивнымы приборами (Дополнение) (Исследование мировых пространств реактивными приборами. Дополнение)"
  • 1924 - "Космический корабль (Космический корабль)"
  • 1926 - "Исследование мировых пространств реактивнымы приборами (Исследование мировых пространств реактивными приборами)"
  • 1927 - "Космическая ракета. Опытная подготовка (Космическая ракета. Опытная подготовка)"
  • 1928 - "Труды о космической ракете 1903-1907 гг. (Труды о космической ракете 1903-1907 г.)"
  • 1929 - "Космические Ракетный поезда (Космические ракетные поезда)"
  • 1929 - "Реактивный двигатель (Реактивный двигатель)"
  • 1929 - "Цели звездоплавания (Цели зореплавства)"
  • 1930 - "звездоплаватель (Зореплавцям)"
  • 1932 - "реактивной движение (Реактивное движение)"
  • 1932-1933 - "Топливо для ракеты (Топливо для ракеты)"

5. Награды Циолковского и увековечение его памяти

За особые заслуги в области изобретений, имеющих огромное значение для обороны Союза ССР, Циолковский в 1932 награжден орденом Трудового Красного Знамени. Накануне 100-летия со дня рождения Циолковского в 1954 АН СССР учредила золотую медаль им. К. Э. Циолковского "3а выдающиеся работы в области межпланетных сообщений". В Калуге и Москве сооружены памятники ученому; создан мемориальный дом-музей в Калуге; его имя носят Государственный музей истории космонавтики и педагогический институт (ныне Калужский Государственный Педагогический университет), школа в Калуге, Московский авиационно-технологический институт. Именем Циолковского назван кратер на Луне.


Литература


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам