Константин Циолковский

Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935), русский и советский учёный-самоучка, основоположник теоретической космонавтики, провинциальный учитель арифметики, который в одиночку, почти без связей с научным миром, разработал математическую теорию реактивного движения, предложил многоступенчатые ракеты, обосновал освоение космического пространства и стал одним из ключевых идеологов философии космизма.

Детство, глухота и первые потери

Константин родился 17 сентября 1857 года (по новому стилю) в селе Ижевское Рязанской губернии. Отец, Эдуард Игнатьевич Циолковский (1820-1881), выходец из польского дворянского рода, служил в лесном ведомстве. Мать, Мария Ивановна, урождённая Юмашева, была, по воспоминаниям сына, «очень способной и образованной» женщиной смешанного русского и поволжско-татарского происхождения.

В 1868 году семья переехала в Вятку (ныне Киров). Зимой того же года мальчик перенёс тяжёлую скарлатину с осложнениями: результатом стала почти полная глухота, которая не восстановилась до конца жизни. В 1869 году Константин поступил в Вятскую гимназию, однако из-за глухоты учиться там было невозможно: он не слышал учителей, оставался на второй год. В 1873 году умерла мать, и в 14-15 лет Константин фактически выпал из системы традиционного образования.

Самообразование: Москва и Николай Фёдоров

В 1873 году, в шестнадцать лет, Константин отправился в Москву. Отец ежемесячно присылал по 10-15 рублей; юноша тратил на еду не более 3 копеек в день, питаясь хлебом и квасом, а все деньги уходили на книги. Постоянным местом занятий стала Чертковская библиотека (позже вошедшая в состав Румянцевского музея), где он ежедневно изучал физику, математику, химию и астрономию.

В библиотеке Константин познакомился с Николаем Фёдоровым, философом и библиотекарем, одним из основоположников русского космизма. Фёдоров несколько лет неформально направлял его чтение, беседовал о будущем человечества. Идеи Фёдорова о «победе над смертью» и космической судьбе разума глубоко повлияли на мировоззрение Циолковского. Три московских года (1873-1876) заложили тот фундамент, которого ему хватило на всю научную жизнь. В 1876 году, истощённый, он вернулся к отцу.

Боровск: учитель, семья и первые труды

17 сентября 1879 года, ровно в день своего 22-летия, Циолковский сдал экзамены на звание народного учителя при Рязанской гимназии. В 1880 году он получил назначение в Боровское уездное училище Калужской губернии, где преподавал арифметику и геометрию. 20 августа 1880 года он женился на Варваре Евграфовне Соколовой, дочери боровского священника-старообрядца. В браке родилось семеро детей.

Уже в Боровске Циолковский начал научную работу. В 1880-1881 годах он написал «Теорию газов» и отправил в Русское физико-химическое общество. Рецензенты ответили, что работа верна, но учёный независимо переоткрыл уже известные истины. Разочарование не остановило: в 1882 году он написал статью по аэродинамике, которую похвалили всерьёз. В 1887 году завершил повесть «На Луне», художественно моделируя физику лунной поверхности. В том же 1887 году пожар уничтожил дом со всеми чертежами; Циолковский начал всё заново.

Калуга: сорок лет науки и формула ракеты

4 февраля 1892 года Циолковский был переведён в Калугу, в уездное училище, и оставался в городе до конца жизни. С 1899 года он также преподавал в женском епархиальном училище; в 1921 году вышел на пенсию. В 1904 году семья приобрела деревянный дом на окраине города. В 1908 году наводнение уничтожило запас моделей и приборов. Оба раза Циолковский восстанавливал работу без посторонней помощи, на учительское жалованье.

В 1897 году он построил первую в России аэродинамическую трубу собственной конструкции и проводил в ней опыты. 10 мая 1897 года вывел уравнение, связывающее скорость ракеты в любой момент времени со скоростью истечения газов из сопла и соотношением начальной и конечной масс. Это соотношение вошло в историю как формула Циолковского и стало фундаментом всей последующей ракетной техники.

«Исследование мировых пространств» и многоступенчатые ракеты

В 1903 году в петербургском журнале «Научное обозрение» вышла работа «Исследование мировых пространств реактивными приборами», первый в мире строгий математический анализ ракетного движения в пустом пространстве. Циолковский доказал, что ни пушечный снаряд, ни аэростат не способны преодолеть земное тяготение, и рассчитал необходимое соотношение масс ракеты, которое назвал «числом Циолковского». Работа осталась практически незамеченной: журнал вскоре закрылся. В 1911 и 1914 годах журнал «Вестник воздухоплавания» опубликовал продолжения, где Циолковский детально описал жидкостный ракетный двигатель на водороде и кислороде, камеру сгорания с компрессорами и сопло-диффузор.

В 1929 году вышла брошюра «Космические ракетные поезда», в которой впервые систематически изложен принцип многоступенчатой ракеты: последовательное и параллельное соединение ступеней. Циолковский доказал, что только такая схема позволяет достичь первой космической скорости при реальном запасе топлива. В своих трудах он также предвидел орбитальные станции с оранжереями для кислорода, скафандры для работы в открытом космосе и использование солнечной энергии на орбите.

Металлический дирижабль

Параллельно с ракетной тематикой Циолковский с 1880-х годов разрабатывал проект цельнометаллического управляемого дирижабля с переменным объёмом оболочки. В отличие от современных ему мягких аппаратов с горючим водородом, он предложил гофрированную металлическую оболочку: она не горит и сохраняет форму при перепадах давления. В 1890 году проект был доложен на заседании Императорского Русского технического общества, однако в субсидии отказали. В 1892 году вышла монография «Аэростат металлический управляемый».

В 1909-1911 годах Циолковский подал заявки на патенты дирижабля в семи странах: России, Германии, Великобритании, Бельгии, Швеции, Италии и США. Советские комиссии 1920-х годов раз за разом откладывали реализацию; к 1932 году работа была закрыта. Металлический корпус так и не был построен, хотя принцип гофрированной оболочки позже нашёл применение в авиации.

Философия космизма и личная жизнь

Циолковский принадлежал к течению русского космизма и был автором обширного философского наследия. В основе его «космического пантеизма» лежала идея одушевлённости материи: смерть индивида есть лишь преобразование «атомов» в другие живые формы, поэтому смерти в абсолютном смысле не существует. В 1928 году он написал эссе «Воля Вселенной. Неизвестная разумная сила», близкое к панпсихизму. В 1933 году сформулировал аргумент, впоследствии названный «парадоксом Ферми»: если разумные цивилизации существуют, почему мы не видим их следов?

Варвара Евграфовна вела хозяйство и воспитывала детей, освобождая мужа для науки. Сам Циолковский писал: «Пора было жениться, и я женился на ней без любви, надеясь, что такая жена не будет мною вертеть, будет работать и не помешает мне делать то же». Из семерых детей пятеро умерли ещё при жизни отца: Игнатий покончил с собой в 1902 году, Леонтий умер в младенчестве в 1892-м, Иван в 1919-м, Анна от туберкулёза в 1922-м, Александр в 1923-м. Пережили отца только дочери Любовь (1881-1957) и Мария (1894-1964).

Признание, последние годы и смерть

До революции Циолковский жил на учительское жалованье и редкие субсидии Академии наук. Подлинное государственное признание пришло в 1923 году, когда немецкий физик Герман Оберт опубликовал книгу о ракетах и европейская пресса обсуждала её как пионерский труд. Советские учёные указали на приоритет Циолковского 1903 года, и в том же 1923 году ему назначили пожизненную дотацию. В 1918 году он был избран в Социалистическую академию. 27 ноября 1932 года, к 75-летию, Циолковский получил орден Трудового Красного Знамени «за особые заслуги в области изобретений, имеющих огромное значение для экономической мощи и обороны СССР». Молодой Сергей Королёв приезжал в Калугу и лично встречался со старым учёным.

13 сентября 1935 года Циолковский написал Сталину письмо, в котором передавал «все свои труды по авиации, ракетоплаванию и межпланетным сообщениям» советскому государству. 19 сентября 1935 года в 22:34 он скончался в Калужской железнодорожной больнице от рака желудка. Ему было 77 лет. Похороны 21 сентября 1935 года собрали около 50 000 человек; он был похоронен в Загородном саду Калуги рядом с домом, в котором провёл последние тридцать лет.

Наследие

Идеи Циолковского стали фундаментом мировой ракетной техники. Сергей Королёв прямо называл его своим учителем; Вернер фон Браун ссылался на его труды; Валентин Глушко в юности переписывался с ним и получал поддержку. Формула Циолковского по сей день используется при расчётах любых ракет, от баллистических до «Союза» и Falcon 9. Многоступенчатая схема 1929 года остаётся единственным практическим способом выхода на орбиту. Орбитальные станции с оранжереями, скафандры и солнечные паруса, которые он описывал как фантастику, воплощены на МКС.

В честь учёного назван кратер диаметром 185 км на обратной стороне Луны. Астероид 1590 Tsiolkovskaja назван в честь его жены. В 2015 году военный городок Углегорск в Амурской области переименован в Циолковский: именно там строится космодром Восточный. Государственный музей истории космонавтики в Калуге носит его имя и хранит личный архив, рукописи и приборы.