Константин Циолковский — фантазер и ученый, опередивший время
Константина Циолковского часто называют «отцом космонавтики», хотя учился и трудился он во времена, когда о космосе мыслили разве что фантасты.
Инженер-самоучка и мечтатель
Константин Эдуардович Циолковский, потомок знатного польского рода, родился 17 сентября 1857 года. К тому времени семья уже полвека жила на территории Российской империи, основным языком в доме был русский, а еще в 1820 году отец будущего изобретателя выхлопотал свидетельство, которое подтверждало его дворянское происхождение. Свидетельство о дворянстве позволило Эдуарду Циолковскому дать детям образование в лучших школах и университетах Российской империи.
При этом о польских корнях в семье помнили, поэтому дети неплохо знали польский язык, хотя дома говорили в основном на русском. В то время в высшем обществе принято было владеть несколькими языками, как минимум немецким, греческим, французским и латынью. Константин Циолковский, будущий изобретатель, лишился этой возможности в юном возрасте: примерно в 9 лет он перенес тяжелую скарлатину и практически оглох, поэтому изучение языков ему не давалось. Его даже оставили на второй год во втором классе за неуспеваемость.
Впрочем, у мальчика был пытливый ум, а глухота не мешала читать книги – так что юный Константин, несмотря на недуг, очень активно занимался самообразованием и добился больших успехов. Отец даже пытался устроить его в Императорское Московское техническое училище (сейчас это МГТУ им. Баумана), но сложности со слухом не позволили Константину обучаться наравне с остальными студентами.
Однако юному изобретателю это не помешало развиваться и дальше. Он вернулся в родную семью, сначала зарабатывал репетиторством, затем сдал экзамены, позволившие ему преподавать математику. В 24 года Циолковский опубликовал свою первую научную работу – «Теория газов», а следом и вторую – «Механика животного организма». По итогам этих работ молодого ученого приняли в Русское физико-химическое общество.
Со своими научными интересами Циолковский определился еще в отрочестве: ему нравились математика, физика и астрономия. Все свободное время он посвящал поиску новых возможностей для продвижения человека «вверх» – к небу, к воздухоплаванию, к Луне и звездам. На собственные деньги в 1897 году он построил первую в России аэродинамическую трубу собственной оригинальной конструкции, которая позволяла изучать воздействие потоков воздуха на находящиеся в этих потоках тела. В 1902 году выдающийся инженер Николай Жуковский построил подобную аэродинамическую трубу при механическом кабинете Московского университета.
Гофрированный дирижабль
Во времена молодости Циолковского о «полетах в небе, как птицы» можно было только мечтать, и мечтатели вовсю занимались разработкой аппаратов, которые могли бы позволить людям «обрести крылья». Не остался в стороне и Циолковский: он мечтал создать управляемый металлический аэростат.
Константин создал модель дирижабля (хотя этого слова в то время еще не было), сделанного из гофрированного легкого металла, который позволял бы сохранять подъемную силу при изменении высоты и температуры воздуха за бортом. Сам аэростат в качестве подъемной силы должен был использовать не взрывоопасный водород, а нагретый воздух. К сожалению, реализация проекта уперлась в недостаток финансирования: объем аэростата должен был составлять полмиллиона кубометров, а сумма на его построение оказалась слишком высокой для российского научного сообщества. Металлический дирижабль Циолковского так и не был построен, хотя позднее ученые несколько раз проверяли расчеты аэронавта-самоучки и пришли к выводу, что его аэростат совершенно точно взлетел бы.
К слову, печально знаменитый дирижабль «Гинденбург», поднимавшийся при помощи 200 000 кубометров водорода, трагически сгорел через год после постройки, в 1937 году, унеся 35 жизней и фактически положивший конец дирижаблестроению. Если бы дирижабли строились по проектам российского ученого (без использования водорода в качестве подъемной силы) – возможно, история воздухоплавания была бы совсем другой.
Монопланы
По поводу полетов у Циолковского были и другие, даже более прогрессивные идеи. «Птицеподобная» летательная машина ученого представляла собой цельнометаллический моноплан с толстым изогнутым крылом, а сама конструкция, основанная на изучении анатомии птиц, представляла собой обтекаемый корпус, который позволял развивать достаточно высокие скорости при наименьшем сопротивлении воздуха.
Кроме того, «начинка» моноплана предполагала двигатель внутреннего сгорания и автоматическое управление. К сожалению, как и гофрированный металлический аэростат, моноплан так и остался в стадии проекта – ученый просто не смог собрать денег на реализацию своей идеи. Зато в период Первой мировой немецкие самолеты, сконструированные по подобной технологии, поразили воображение современников.
Поезда на воздушной подушке
Циолковский первым придумал оригинальную возможность избежать трения при движении машин вдоль поверхности земли. Он изобрел «Сверхэкспресспоезд», у которого не было колес, а под дном образовывалась бы своего рода воздушная подушка, которая позволяла поезду разгоняться до 1000 километров в час, игнорируя трение колес о рельсы. В мечтах Циолковского такой поезд мог бы преодолевать реки, овраги и неровности местности без необходимости строить для них пути и мосты – при этом без потери скорости.
К сожалению, эта идея так и осталась невоплощенной – но зато дала толчок ученым для изобретения поездов на магнитной подушке, которые сейчас стремительно носятся по Японии, Китаю и Южной Корее. В России поезда на магнитной подушке (их еще называют магитопланами или маглевами) находятся в стадии разработки, уже созданы действующие прототипы, и есть шанс, что первый такой поезд пронесется по нашей стране уже в 2025 году.
Многоступенчатые ракеты в космос
Очень много времени, сил и мечтаний российский гений-самоучка отдал покорению космоса. Он полагал, что мы вправе и даже должны осваивать ближайшие к нам космические объекты, а в идеале – познать всю Вселенную. Впрочем, в конце XIX и начале XX века даже полет за пределы атмосферы был чем-то из области фантастики, ведь ученые уже имели представление о том, как велико притяжение Земли и как трудно его преодолеть.
Константин Циолковский, проведя немало дней за расчетами, пришел к выводу, что поднять в космос ракету целиком – задача трудновыполнимая и неэкономичная. Он предложил ступенчатые ракеты – когда одна из ступеней поднимала ракету на определенную высоту и вырабатывала свой ресурс, она отсоединялась, значительно уменьшая общий вес ракеты, и за работу по подъему принималась следующая ступень. Свое изобретение Циолковский назвал «Ракетный поезд».
По сути, изобретение Циолковского (с выкладками, формулами и схемами) открыло человечеству путь в космическое пространство. У космических ракет может быть от 2 до 4 ступеней (в зависимости от дальности полета и задачи, например, в лунной программе Н-1 в СССР ступеней было пять), и каждая из ступеней, выработав ресурс, отделяется, уменьшая массу ракеты и увеличивая эффективность работы следующей ступени.
«Космический лифт» за пределы атмосферы
Одной из самых «безумных идей» Константина Циолковского была идея построения космического лифта, который поднимал бы людей и грузы на орбиту Земли. Эту идею математик предложил в 1895 году. На самом деле это изобретение Циолковского и сейчас кажется чем-то из области фантастики: построить «лифт» высотой 35 тысяч километров, вершина которого летела бы на орбите Земли с точно заданной скоростью, и чтобы при этом «дно» лифта всегда оставалось на своем месте, а «верхушка» – на своем. При этом кабина лифта должна лететь вверх со скоростью 11 километров в секунду (позднее эту скорость назовут второй космической). Плюсы у «космического лифта», впрочем, были впечатляющие: не нужно было бы тратить топливо на запуск ракет, а сама доставка грузов на орбиту могла бы стать регулярной.
К сожалению, построение космического лифта пока остается только теоретической задачей, как минимум из-за пределов прочности материалов, которые должны быть использованы при построении и эксплуатации такого лифта. Периодически некоторые ученые и группы компаний берутся решить эту задачу хотя бы в первом приближении, но рабочей системы пока не предложил никто. Однако, например, японские инженеры уже заявили о том, что к 2050 году создадут космический лифт на основе нанотрубок. Но технологии не стоят на месте, и, вероятно, до 2050 года может появиться концепция, которая позволит реально воплотиться в жизнь этой идее русского изобретателя-самоучки.
Межпланетные станции Циолковского
Еще одной идеей, которой «горел» Циолковский, было создание космических станций, на которых люди могли бы жить и работать в комфортной обстановке. Собственно, роман «Звезда КЭЦ» Александра Беляева – как раз об этой мечте Константина Эдуардовича. В современности эта мечта частично воплотилась в МКС, однако планы Циолковского были гораздо масштабнее: в его представлении, космическая станция была своего рода маленьким городом со своей гравитацией (за счет центробежной силы вращения станции), со своим полным циклом жизнеобеспечения и возможностью проводить на такой станции целые годы, занимаясь изучением космоса и ближайших планет. В идеале таких станций должно быть множество, и они расширяющейся спиралью опоясывали бы центр Солнечной системы – от Земли до Сатурна и даже дальше.
В своих публикациях ученый не раз упоминал, что на вызовы времени и на перспективные, но пока недостижимые возможности «надо смотреть как на техническую задачу, которую мы не можем выполнить сегодня, но выполним, быть может, завтра». Для части его изобретений «завтра» уже наступило, а для других… Мир не стоит на месте, так что возможно все.
Один из вариантов вполне конкретной реализации Системы и крайне интересный вывод
На НОО орбиту выводятся: модуль аккумуляторов с солнечными панелями и модуль с неким дроном-сборщиком с набором необходимой полезной нагрузки. Стыкуются друг с другом. После чего Сборщик начинает собирать некий базовый каркас вокруг этих двух модулей и пару базовых стыковочных портов. Основа верфи готова.
На орбиту выводится груз каркасной системы верфи и стыкуется с основой. Сборщик ведёт сборку собственных направляющих, по которым будет перемещаться как по рельсам и общего силового каркаса, на котором будут монтироваться различные модули и системы. Так же собирается двигательная система – наша верфь висит на низкой орбите и ей необходимо корректировать свою высоту и скорость. Так же нужна система пространственной стабилизации – масса скоро станет куда больше, нужно как-то крутить будущую станцию.
Орбитальная верфь технически готова. Она уже может вытащить из грузового блока модули и собрать из них некий дрон. Какой-нибудь спутник "Луна-26", новый дрон-Сборщик или ещё что-то. Но ещё не всё. Потому на верфь продолжают прибывать грузы. На этот раз из них собирается первый дрон-Буксир.
Следом отстыковка Буксира, проверка систем и несколько пробных снижений. Первая Орбитальная Система готова.
Дальнейший путь этой системы. На земле собирают конструктор из ускорителей, грузового блока и маневрового дрона. Ускорители внизу, груз с дроном, запакованные в одноразовый аэродинамический колпак, вверху. Устанавливают на стартовый стол, заправляют топливом – ракета готова.
Запуск. Первая ступень отсоединяется на высоте в районе 50-60 км, её задача набор высоты. Вторая ступень разгоняет всю эту штуку до скорости в 5-6 км сек и поднимает повыше, до 90-100 км.
В определённый момент двигатели отключаются, сбрасывается аэродинамический колпак и вторая ступень отсоединяется. Маневровый дрон с грузовым блоком находятся в свободном падении. Именно в эту минуту происходит стыковка с заранее снизившимся и затормозившим Буксиром. После стыковки Буксир включает свои двигатели на полную мощность и начинает разгон. У Буксира же топливо условно-бесконечное, потому он точно выведет свой груз на нужную орбиту.
Кстати, на написании именно этих абзацев я вспомнил, что в многоразовых ускорителях РФ используется самолётная схема планирования и посадки. То есть все ускорители, независимо от места расстыковки и направления взлёта ракеты, могут по самолётному вернуться и сесть на ВПП рядом с космодромом. Им не нужна дополнительная посадочная площадка и в них не остаётся топливо, которое может создать угрозу взрыва наземной инфраструктуре. Они проще и безопаснее в использовании.
Ну а дальше просто как табуретка. Буксир сближается с Верфью. Маневровый дрон с грузом летит стыковаться к Верфи. На самой же верфи эти Маневровые могут перемещать грузы для ускорения сборки или просто массовой балансировки конструкции. Так же Маневровые могут пристыковать к Буксиру всё то, что Верфи не нужно, а так же всё то, что нужно вернуть на землю. Первое сбрасывается заранее и сгорает в атмосфере. Для сброса второго буксир может замедлиться и снизиться, что бы на Земле долго не искали куда оно там упало.
Самая интересная часть этой Системы в том, что выбор даты и времени запуска ракет зависит только от орбиты Буксиров. Хоть каждый день запускай миссии на Марс.
А теперь вспомним что там разработали и создали SpaceX. Да, у них тоже есть планы на что-то там типа очередной Лунной Программы. Да, для этого есть аж (почти) целый StarShip. То есть да, в SpaceX почти решили первую проблему космонавтики – дешёвый способ вывода груза на орбиту. Это уже очень много и SpaceX, безусловно, первопроходцы в этом вопросе. Но это всего лишь многоразовая ракета. Даже если предположить, что в технологиях отвода тепла и двигателестроении всё одинаково, у русских уже есть реактор. Конкретный компактный реактор, способный работать в крайне специфических условиях. Температура там, давление, минимальное наблюдение за работой. И всё это при лютых перегрузках.
Одни спорят о способностях той ракеты (Буревестник) обходить системы ПВО. Другие спорят о характеристиках контура реактора, его радиационном следе. Третьи просто ни во что не верят, у них «всё пропало», «все воруют» и так далее.
А русские тихо и незаметно сделали заявочку на владение всей солнечной системой. Технология то вот она. Работает. Осталось доделать Батут.
Может та шутка Рогозина не шуткой была? Рогозин, не последнее лицо в государстве, он мог что-то знать.
Напоминаю: изначально мы предположили, что новость правдива, ракета с «ядерным двигателем» действительно есть и оно работает.
Вопросов не задаю. Финал у истории открытый.
Всё это лишь моя нездоровая фантазия, не более.
Продолжения не будет, отписывайтесь обратно.
Но за плюсы благодарен.
Всего доброго друзья. Тренируйте фантазию и ожидайте всяких интересностей в космонавтике. Не от меня, разумеется, я своё время на другую фигню буду тратить. Ближайшие лет 5 нас порадуют интересными новостями в космической отрасли. Очень интересными новостями.
Красиво и залипательно
Rocket Lab продолжают косплеить SpaceX. На этот раз компания показала, что тоже умеет создавать облака во время тестов
Это было испытание на максимальное давление бака 2-й ступени новой ракеты Neutron: "В рамках структурных испытаний мы доводим наши тестовые резервуары до максимального ожидаемого рабочего давления... и даже выше. Всегда весело завершить интенсивную тестовую кампанию таким "пуньком"! Собрав огромное количество данных из тестов, наш следующий бак второй ступени будет быстро создан и продолжит тесты", — заявила компания.
Картинка 2021 года с характеристиками РН. В 2023 дизайн ракеты изменился:
Для любителей погорячее!
SpaceX: Тестовый прожиг Raptor в стальной лист с водяным охлаждением 🔥
Elon Musk: Адский плазменный луч!
Зато, говорю, мы делаем ракеты...
Помню, как классе в шестом нас повезли в музей космонавтики. Там, к моему удивлению, нас встретил мой дедушка и провёл экскурсию по музею. И на одном из стендов я увидела фотографию деда.
Дедушка мне не родной, он женился на моей бабушке, когда ему было 87, и прожил с ней несколько счастливых лет.
Сейчас я очень жалею, что была маленькая и не запомнила его рассказы, только какие-то обрывки в памяти остались. Дед воевал, начинал ещё в Русско-Финской, прошёл Великую Отечественную. Был инженером-подполковником, побывал в плену... А вот как и почему он оказался связан с космосом, я не помнила. Кстати, по иронии судьбы, дедушка жил на проспекте Юрия Гагарина )
Владислав Сергеевич Соколов родился 10 апреля, и свой день рождения он отмечал вместе с Днём космонавтики. На 90-летнем юбилее деда присутствовали потомки Глушко и Титова (насколько я помню рассказы папы, тоже приглашённого).
Сегодня тот самый Музей космонавтики и ракетной техники им. В. П. Глушко отмечает 50-летний юбилей. И сегодня День космонавтики. И снова я вспоминаю дедушку -- такого бодрого и жизнерадостного старика с множеством удивительных историй.
От дедушки у нас остались несколько фотографий и написанная им книга "Огнепоклонники". Книга о ракетах (стартовых, боевых, космических), ракетных двигателях, истории их создания и людях, благодаря которым стали возможны полёты в космос.
Если кому-то интересна тема космических и боевых ракет, книгу можно прочитать онлайн.
Сама читала с удовольствием, хоть и далека от всего этого )
Япония откладывает запуск ракеты H2A из-за сбоя новой H3
Внимание! Любительский перевод статьи с портала spacenews.
Японское космическое агентство JAXA объявило о задержке 31 марта, заявив, что «трудно начать подготовку к запуску [H-2A] в этом месяце, потому что ведется расследование сбоя запуска H3». Ракеты H3 и H-2A имеют много общих компонентов, особенно в двигателях верхней ступен. Верхняя ступень H3 использует двигатель, обозначенный как LE-5B-3, разработанный Mitsubishi Heavy Industries (MHI), который похож на двигатель LE-5B, используемый на существующей ракете H-2A. В промежуточном отчете о расследовании говорится о проблеме с электрической системой на верхней ступени H3, которая прервала включение двигателя. И это приостановило запуски H-2A, пока продолжается расследование.
JAXA отложила запуск ракеты H-2A, запланированный на май, не ранее августа, ссылаясь на продолжающееся расследование неудачного запуска ракеты H3 в марте. Фото: JAXA
Решение JAXA перенести две японские космические миссии еще на несколько месяцев. Пострадавшая ракета H-2A должна была стартовать с космического центра Танегасима, неся миссию рентгеновской визуализации и спектроскопии (XRISM), космический аппарат для рентгеновской астрономии и интеллектуальный посадочный модуль для исследования Луны (SLIM), лунный посадочный модуль.
XRISM - это замена Astro-H, или Hitomi, японской рентгеновской обсерватории, которая вышла из строя через несколько недель после запуска в 2016 году. В новой рентгеновской обсерватории представлены приборы НАСА и Европейского космического агентства. SLIM - это лунный спускаемый аппарат, в первую очередь предназначенный для демонстрации технологий точной посадки. На космическом корабле будет установлена многополосная камера, которую ученые надеются использовать для изучения состава пород вокруг места посадки.
Космическое агентство заявило, что для того, чтобы ракета H-2A соответствовала дате запуска в мае, процесс заправки SLIM lander должен начаться в марте, но это «сложно» сделать из-за расследования сбоя H3. JAXA заявила, что август рассматривается как следующее окно запуска миссии, учитывая орбиту Луны. Но, по данным агентства, это может быть отложено еще больше, если расследование аварии H3 затянется.