«Невозможное сегодня станет возможным завтра»
Он предвидел ракеты, искусственные спутники, орбитальные станции и выход в открытый космос задолго до того, как они стали реальностью. Константин Циолковский — основоположник теоретической космонавтики. Мы изучили основные космические предсказания ученого и посчитали, сколько лет отделяло теорию от практики.
Реактивный прибор — «ракета»
До Циолковского ракеты ассоциировались с двумя вещами: фейерверками и войной. Ученый впервые предложил взглянуть на них как на транспорт. Космическая ракета Циолковского — это пилотируемый аппарат с двигателем на жидком топливе и достаточно сложной системой управления и жизнеобеспечения.
«…в качестве исследователя атмосферы предлагаю реактивный прибор, то есть род ракеты, но ракеты грандиозной и особенным образом устроенной»
В своих работах исследователь не только подробно описал теорию полета ракеты, но и перечислил ее преимущества перед альтернативным космическим транспортом, например гигантской пушкой (по мнению Циолковского, создание ракет было значительно дешевле).
Первое изображение «реактивного прибора» должно было появиться в журнале «Научное обозрение» еще в 1903 году, но чертеж не попал в печать и был опубликован только в 1962 году.
Схематический вид ракеты, 1902–1903 годы
На протяжении нескольких лет Циолковский дорабатывал внешний вид и конструкцию своих ракет.
Схема одиночной космической ракеты для полета человека в космос (конструктивная особенность — газовые рули)
«Исследование мировых пространств реактивными приборами», 1911–1912 годы
Например, до 1914 года камера сгорания — «взрывная труба» — имела коническую форму. В 1914 году Циолковский предложил «закрутить» ее для стабилизации ракеты во время полета. Но уже в 1926 году отказался от этой идеи, признав ее ошибочной.
«Исследование мировых пространств реактивными приборами» (дополнение к I и II частям труда того же названия), 1914 год
Первым практическим шагом к воплощению идей Циолковского стала ГИРД-09 — экспериментальная советская ракета на гибридном топливе. В 1933 году Группа исследователей реактивного движения запустила ее с подмосковного полигона в Нахабине. По характеристикам ракета сильно уступала современным: ее стартовая масса составляла 19 кг, а полет продлился 18 секунд, в течение которых ракета поднялась всего на 400 метров. Но даже такие результаты впечатлили Циолковского.
Ракета ГИРД-09 на гибридном топливе, 1933 год
В 1934 году один из создателей ракеты — конструктор Михаил Тихонравов — встретился с ученым в Калуге и показал ему снимки, сделанные во время испытаний. Это была одна из немногих прижизненных «встреч» Циолковского со своими идеями. Остальные космические замыслы исследователя были реализованы уже после его смерти в 1935 году.
«…только с момента применения реактивных приборов начнется новая, великая эра в астрономии — эпоха более пристального изучения неба»
Искусственный спутник Земли
Несколько лет конструкторских работ превратили первые «реактивные приборы» в полноценные ракеты-носители. Мощность их двигателей уже позволяла человечеству «дотянуться» до орбиты и воплотить в жизнь другие идеи Циолковского. Например — запуск искусственного спутника Земли. Правда, в трудах ученого под «спутником» понимается не конкретное устройство, а скорее «статус» любого космического аппарата, выведенного на земную орбиту.
«…мы залетели за пределы атмосферы… Теперь мы подобны Луне, потому что превратились в спутник Земли»
В 1933 году Циолковский выступил научным консультантом фильма «Космический рейс». В ходе работы он создал для съемочной группы серию поясняющих иллюстраций, в том числе изображение спутника-ракеты. В подписях к эскизам он не только указал первую космическую скорость (около 8 км/с), но и достаточно точно определил время обращения спутника вокруг Земли — «около 5400 секунд» (1,5 часа).
«Альбом космических путешествий», 1933 год
4 октября 1957 года на орбиту был выведен первый советский «Простейший спутник-1». Один оборот вокруг Земли занял у него 1 час 36 минут 10 секунд. А это значит, что в своих расчетах Циолковский ошибся всего на несколько минут.
Первый искусственный спутник Земли ПС-1, 1957 год
С другой стороны, ПС-1 был мало похож на то, что описывал ученый: он был слишком мал и не предполагал наличие пилота. Впрочем, первый космонавт не заставил себя долго ждать.
Человек в невесомости
В своих ранних работах Циолковский не торопился с датой первого полета человека в космос. В его научно-фантастической повести «Вне Земли» (1918 год) люди отправились исследовать космическое пространство только в 2017 году. Тем не менее на протяжении многих лет Циолковский активно изучал теоретическую сторону пребывания человека в невесомости. Впервые этот вопрос был рассмотрен в статье «Свободное пространство», написанной еще в 1883 году. В дальнейшем работы ученого наполнялись подробностями.
«Все не прикрепленные к ракете предметы сошли со своих мест и висят в воздухе… Сами мы также не касаемся пола и принимаем любое положение и направление: стоим и на полу, и на потолке, и на стене»
Циолковский перечислял способы передвижения в свободном пространстве, описывал воздействие невесомости на человека и на другие живые организмы, указывал оптимальную форму космического корабля, предупреждал об изменении восприятия и т. д.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
12 апреля 1961 года Юрий Гагарин стал первым человеком, совершившим полет в космическое пространство. После возвращения на Землю он подчеркивал, что «в книге К. Э. Циолковского очень хорошо описаны факторы космического полета» и что ощущения, которые он испытал, практически не отличались от тех, что были предсказаны ученым.
Юрий Гагарин, 1961 год
Выход в открытый космос
Вскоре после полета Юрия Гагарина сбылось еще одно космическое предсказание Циолковского, названное им «Игры на привязи вокруг ракеты» и «Хоровод и человеческие гирлянды». Речь шла о выходе в безвоздушное пространство. В своих работах ученый нигде напрямую не называл подобную процедуру именно выходом в открытый космос. Тем не менее его тексты содержат несколько узнаваемых описаний.
«Были особые скафандры, которые надевались при выходе в пустое пространство и вхождении в чуждую нам атмосферу»
Так, Циолковский понимал, что космонавту нельзя выйти в безвоздушное пространство без скафандра и специальной подготовки: предварительно необходимо провести некоторое время в шлюзовой камере, чтобы выровнять давление.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
Исследователь также подчеркивал, что в космосе нельзя находиться незакрепленным. На эскизах Циолковского присутствует прообраз специальных страховочных тросов (фалов), связывающих космонавтов с космическим кораблем.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
«Оторвалась привязь — погиб товарищ. Он блуждает кругом Земли и жив, пока есть запас кислорода. Найти его трудно»
Первым человеком, реализовавшим идею Циолковского о выходе в безвоздушное пространство, стал Алексей Леонов. 18 марта 1965 года он успешно вышел в открытый космос и провел в нем 12 минут 9 секунд.
Алексей Леонов, 1965 год
Орбитальная станция
Что характерно, практически все внеземные исследования, описанные Циолковским, проводятся на базе «космических жилищ», в которых угадываются орбитальные станции. Наиболее полно идея создания «эфирных поселений» отражена в повести «Вне Земли» (версия 1920 года). Но фрагментарные описания принципов работы и особенностей строения станций можно найти и во многих других работах Циолковского.
Ученый описывал станции нескольких типов: от простых, состоящих из одного обитаемого отделения, до сложных, представляющих собой связки из нескольких модулей.
«Эти жилища и все принадлежности для них должны доставляться ракетами с Земли в сложенном (компактном) виде, раскладываться и собираться в эфире по прибытии на место»
Наименее реалистичной (и наиболее популярной в фантастических фильмах) оказалась концепция кольцеобразных «колоний-бубликов», вращающихся вокруг собственной оси. По замыслу Циолковского, при достаточно высокой скорости вращения центробежная сила смогла бы «заменить» привычную земную силу тяжести и создать внутри станции искусственную гравитацию.
«Представьте себе кольцеобразное жилище человека в виде скрученной кольцом колбасы. Если жилище закружим… как карусель, то вот вам и тяжесть»
Внешний вид космических станций, 1933 год
Зато идеи Циолковского по созданию простых («односоставных») и модульных орбитальных станций успешно воплотились: в 1971 году — при запуске орбитальной станции «Салют-1», в 1986 году — при выводе на орбиту первой модульной станции «Мир».
Макет первой пилотируемой орбитальной станции «Салют-1», 1971 год
Ученый также предлагал восполнять запасы кислорода на станции при помощи орбитальных оранжерей.
«Как земная атмосфера очищается растениями при помощи Солнца, так может возобновляться и наша искусственная атмосфера»
Подобная практика не прижилась: сейчас для поддержания оптимального газового состава на орбитальных станциях используются сложные технические системы жизнеобеспечения. Но идея космической оранжереи все же была частично реализована в 1971 году на борту орбитальной станции «Салют-1». Тогда в специальной установке «Оазис» была успешно выращена экспериментальная партия «космической» пекинской капусты.
«Альбом космических путешествий», 1933 год
Впрочем, с точки зрения Циолковского, орбитальные станции — это всего лишь промежуточный этап на пути к покорению дальнего космоса. В своих работах ученый подчеркивал, что человечеству следует стремиться к созданию «колоний звездолетов за земной атмосферой», «удалению от земной орбиты к астероидам» и «посещению планет иных солнечных систем». Сказать, что эта часть его предсказаний начала осуществляться, мы пока не можем: первые пилотируемые полеты на Марс запланированы только на 2030-е годы.
«Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство»
