コンスタンチン・ツィオルコフスキー：宇宙を地図に記した耳の聞こえない教師

1903年5月、ロシアのカルーガという町の地方数学教師が、地球の軌道に乗るためには車両が秒速約8,000メートルに達する必要があると計算し、その燃料として液体酸素と液体水素を提案する論文を発表した。ライト兄弟はまだ飛行していなかった。計算を行ったその男は幼少期からほぼ完全に耳が聞こえず、14歳で学校を辞め、生涯一度も大学の職に就いたことがなかった。

音から切り離された少年

彼は1857年9月17日、現在のリャザン州イジェフスコイエで生まれた。非常に大家族の一員で、ある説によれば18人の子供がいた。父のマカリ・エドヴァルド・エラスム・ツィオルコフスキ（Makary Edward Erazm Ciołkowski）はポーランド人のカトリック教徒で森林官としてロシアに移住し、母のマリア・イヴァノヴナ・ユマシェヴァ（Maria Ivanovna Yumasheva）はロシア正教徒で、ヴォルガ・タタール人とロシア人の混血だった。

9歳か10歳の時の猩紅熱で聴力を失った。それは教育も奪った。難聴により通常の小学校の教室に入ることを拒まれ、13歳で母が亡くなったことで、彼を補うことができる人物がいなくなった。14歳で正式な教育を終え、代わりに本を読んで独学で数学と物理学を学んだ。十代の頃にはすでに、人間が惑星を離れることができるかどうかという問題を頭の中で考えていた。

モスクワの図書館での3年間

1873年から1876年まで彼はモスクワに滞在し、実質的に図書館の中で暮らしていた。その図書館の司書の一人がニコライ・フョードロフ（Nikolai Fyodorov）であり、ロシア宇宙主義の奇妙で恐るべき預言者であった。彼の信奉者は、人類の運命は死を克服し、宇宙を所有することだと信じていた。ツィオルコフスキーはその考えを丸ごと吸収し、決して手放さなかった。彼は、宇宙を植民地化することが「不死と悩み無き存在を伴う人類種の完成」をもたらすと信じるようになった。ジュール・ヴェルヌがイメージを提供し、フョードロフが形而上学を提供し、耳の聞こえないその青年が方程式を提供した。

19歳になると、息子の将来を案じた父が彼を連れ戻した。彼は教師の試験に合格し、1879年に数学の教師となった。ボロフスクに赴任し、そこでヴァルヴァラ・ソコロワ（Varvara Sokolova）と結婚、1892年にカルーガに移った。そこは学問の中心地から遠く離れた小さな町だった。彼は生涯の残りをそこで過ごし、名声を博した研究を行った。

アパートの風洞

研究室がないため、彼はアパートに自作した。1897年、開放型試験部を持つロシア初の風洞と見なされるものを建設し、それを利用するための実験方法を考案した。1900年までに、科学アカデミーからの助成金を得て、球体、平らな板、円柱、円錐などの抵抗を体系的に測定した。ロシアの空気力学の父と一般に呼ばれるニコライ・ジュコーフスキー（Nikolay Zhukovsky）もこの研究に影響を受けた。

1892年からは空気より軽い飛行船の設計も行い、全金属製飛行船の先駆けを提案し、同年『制御可能な金属製気球』という論文で、金属製外皮を持つ飛行船の科学的根拠を発表した。彼は模型を製作した。陸軍の航空スタッフに支援を求めたが拒否され、ロシア物理化学会にも資金提供を断られた。彼は自費で研究を続けた。1894年の「飛行機または鳥のような飛行機械」という論文では、15年から18年後の実際の航空機に現れる特徴を持つ単葉機を記述した。ロシアの科学界は、彼自身の苦々しい総括によれば、金も道徳的な支持も与えなかった。

方程式

1896年からロケット運動の力学を研究し始め、重要な導出の日付を1897年5月10日と記録した。彼が航空の方程式と呼んだものは、現在「ツィオルコフスキーのロケット方程式」としてどこでも知られている。これは、ロケットの速度変化、排気を放出する速度、および初期質量と最終質量の比率との関係を固定するものである。これが宇宙飛行を困難にする理由である。実質的に、より速く進むには懲罰的な指数関数的な燃料コストがかかることを意味し、現在でも飛行するすべての打ち上げロケットの設計を支配している。

この方程式は1903年5月、『反動装置による宇宙探検』として出版された。この論文は宇宙飛行理論の基礎文書である。彼は1895年、建設されたばかりのエッフェル塔に感銘を受け、軌道まで届く構造物を想像していた。これが宇宙エレベーターの最初の概念である。生涯で400以上の作品を生み出し、そのうち約90編が宇宙旅行に関する出版物であり、操舵スラスター、エアロック、宇宙ステーション、そして入植者を生存させるための閉鎖サイクル生物学的システムを備えたロケットをスケッチした。1929年の『宇宙ロケット列車』では、実際に人類を惑星から脱出させた多段式ロケットのケースを提示した。

1911年の書簡からの、彼が最も引用される一節は、宇宙時代全体がその下で書かれた文章である。「地球は人類の揺りかごであるが、人は永遠に揺りかごの中で生きることはできない。」

喪失

その世紀は彼を過酷に扱った。息子のイグナティ（Ignaty）は1902年に自殺した。1908年の洪水で蓄積された論文が失われた。娘のリューボフ（Lyubov）は1911年に革命活動で逮捕された。戦争勃発とともに、彼は一時的に航空学を脇に置き、貧困について執筆することに転じた。十月革命後、チェーカー（Cheka）は彼をルビャンカに短期間拘束した。その後、ソビエト国家は彼が貴重な財産であると判断した。彼は社会主義アカデミーに選出され、1920年に63歳で教職を退き、1921年に生涯年金が授与された。1920年代半ばから資金は安定し、普及者であるヤコフ・ペレルマン（Yakov Perelman）とニコライ・リニン（Nikolai Rynin）が彼を国民的英雄に祭り上げた。

コンスタンチンが天才と呼ばれる理由

その主張は非常に正確な根拠に基づいている。曖昧なバージョンには価値がないため、厳密に述べる価値がある。ツィオルコフスキーは、質量比方程式、軌道速度の数値、液体推進剤の必要性、多段化の必要性といった、ロケット推進による宇宙飛行の正しい物理学を、それが検証できるハードウェアが存在する何十年も前に、孤立した状態で第一原理から導き出した。彼は耳が聞こえず、独学で、いかなる組織の支援もなく、自身ではなく雇用者が選んだ地方の町に住みながらこれを行った。彼の1894年の単葉機と1895年の宇宙エレベーターは、物理法則から出発し、まだ誰も必要としていなかった機械を導き出す同じ能力を示している。

反論は現実であり、無視されるべきではない。彼は飛行するものを作り上げてはいない。アメリカのロバート・ゴダード（Robert Goddard）とドイツのヘルマン・オーベルト（Hermann Oberth）は独立して同様の結論に達し、ゴダードの場合は実際に液体燃料ロケットを打ち上げた。ツィオルコフスキーの研究の多くは科学的というより哲学的なものだった。例えば、『宇宙の意志』（1928年）の汎心論や、人類が天の川銀河を植民地化するという確信であり、物理学というよりは神秘的な伝統に属している。一部は単純に奇妙である。懐疑論に耐えうるものは、彼以前に誰も行っていない、数学的に正しい計算である。彼自身の主張は控えめなものだった。「私の生涯を通じて、私の仕事によって人類が少なくとも少しは前進することを夢見てきた。」

その後

彼は1935年9月19日、胃癌の手術後、78歳でカルーガにて死去し、論文をソビエト国家に遺した。スプートニク、ボストーク、ソビエトの月探査を構築するエンジニアたち、セルゲイ・コロリョフ（Sergei Korolev）とヴァレンティン・グルシュコ（Valentin Glushko）は、若い頃に彼を読み、彼の設計を現実のものにしようと決意した。ヴェルナー・フォン・ブラウン（Wernher von Braun）は、彼の論文のドイツ語訳を読み込み、詳細に注釈を加えた。

現在カルーガには、彼にちなんで名付けられた国立宇宙飛行史博物館がある。月のクレーターには彼の名が冠され、アムール州の町はツィオルコフスキーと改名された。彼は1976年に国際宇宙の殿堂に、1989年に国際航空宇宙の殿堂に殿堂入りした。