Константин Циолковский: глухой учитель, который нанес космос на карту

В мае 1903 года провинциальный учитель математики из русского города Калуги опубликовал статью, в которой рассчитал, что для выхода на орбиту вокруг Земли аппарату необходимо развить скорость около 8000 метров в секунду, и предложил жидкий кислород и жидкий водород в качестве топлива для достижения этой цели. Братья Райт еще даже не совершили свой полет. Человек, который произвел эти расчеты, с детства был почти полностью глухим, бросил школу в четырнадцать лет и никогда в жизни не занимал университетских должностей.

Мальчик, отрезанный от звуков

Он родился 17 сентября 1857 года в Ижевском, в нынешней Рязанской области, в очень большой семье — по одним данным, восемнадцатым ребенком. Его отец, Макарий Эдуард Эразм Циолковский (Makary Edward Erazm Ciołkowski), был польским римско-католическим лесничим, переехавшим в Россию; его мать, Мария Ивановна Юмашева (Maria Ivanovna Yumasheva), была русской православной женщиной смешанного волжско-татарского и русского происхождения.

Скарлатина в девять или десять лет лишила его слуха. Она также лишила его образования: глухота не позволила ему посещать обычную начальную школу, а смерть матери, когда ему было тринадцать, лишила его человека, наиболее способного компенсировать этот недостаток. В четырнадцать лет он бросил официальное обучение и стал читать самостоятельно, изучая математику и физику по книгам. Уже в подростковом возрасте он размышлял над вопросом, может ли человек покинуть планету.

Три года в московской библиотеке

В период с 1873 по 1876 год он жил в Москве, фактически обитая в ее библиотеках. Библиотекарем в одной из них был Николай Федоров (Nikolai Fyodorov), странный и грозный пророк русского космизма, последователи которого считали, что судьба человечества — победить смерть и овладеть Вселенной. Циолковский полностью воспринял эту идею и никогда от нее не отказывался: он пришел к убеждению, что колонизация космоса приведет к «совершенствованию человеческого вида, к бессмертию и беззаботному существованию». Жюль Верн дал образы, Федоров — метафизику, а молодой глухой человек — уравнения.

В девятнадцать лет отец, обеспокоенный его перспективами, привез его домой. Он сдал экзамен на звание учителя и в 1879 году стал преподавателем математики. Его направили в Боровск, где он женился на Варваре Соколовой (Varvara Sokolova), а в 1892 году переехал в Калугу — небольшой городок на значительном удалении от научных центров. Он остался там на всю оставшуюся жизнь и именно там сделал работу, которая прославила его имя.

Аэродинамическая труба в квартире

Лишенный лабораторий, он построил ее у себя в квартире. В 1897 году он построил то, что считается первой в России аэродинамической трубой с открытой рабочей частью, и разработал экспериментальные методы работы с ней. К 1900 году, получив грант от Академии наук, он систематически измерял лобовое сопротивление шаров, плоских пластин, цилиндров, конусов и других фигур. Николай Жуковский (Nikolay Zhukovsky), человек, которого обычно называют отцом русской аэродинамики, находился под влиянием этой работы.

С 1892 года он также проектировал летательные аппараты легче воздуха и предложил первый цельнометаллический дирижабль, опубликовав научное обоснование для дирижабля с металлической оболочкой в работе «Аэростат металлический управляемый» (A Controllable Metallic Balloon) в том же году. Он построил модель. Он обращался за поддержкой в авиационный штаб армии, но получил отказ; Русское физико-химическое общество также отказалось его финансировать. Он оплачивал работу из собственного кармана. В 1894 году в его статье «Аэроплан или птицеподобная летательная машина» был описан моноплан с функциями, которые не появлялись в реальных самолетах еще пятнадцать-восемнадцать лет. Российский научный истеблишмент, по его собственному горькому резюме, не дал ему ни денег, ни моральной поддержки.

Формула

Он начал изучать механику ракетного движения в 1896 году и зафиксировал дату своего ключевого вывода — 10 мая 1897 года. То, что он называл формулой авиации, теперь повсеместно известно как формула Циолковского: она устанавливает зависимость между изменением скорости ракеты, скоростью истечения газов из сопла и отношением ее начальной массы к конечной. Именно из-за этого космический полет — сложная задача. По сути, она гласит, что увеличение скорости требует расхода топлива в сумасшедшей экспоненциальной прогрессии, и она до сих пор определяет конструкцию каждого запущенного ракеты-носителя.

Уравнение было опубликовано в мае 1903 года в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (Exploration of Outer Space by Means of Rocket Devices). Этот труд является основополагающим документом теории космонавтики. Еще в 1895 году, пораженный только что построенной Эйфелевой башней, он представил себе структуру, достигающую орбиты — первый концепт космического лифта. За всю жизнь он создал более четырехсот работ, около девяноста из них — публикации о космических путешествиях, в которых он схематично изобразил ракеты с рулевыми двигателями, шлюзами, космическими станциями и замкнутыми биологическими системами для поддержания жизни колонистов. В 1929 году в работе «Космические ракетные поезда» (Space Rocket Trains) он обосновал необходимость многоступенчатых ракет — систему, которая в конечном итоге позволила людям покинуть планету.

Его самая цитируемая фраза, из переписки 1911 года, — это предложение, под которым написана вся космическая эра: «Земля есть колыбель человечества, но нельзя вечно жить в колыбели».

Утраты

Век обошелся с ним сурово. Его сын Игнатий (Ignaty) покончил с собой в 1902 году. Наводнение в 1908 году уничтожило накопленные бумаги. Его дочь Любовь (Lyubov) была арестована в 1911 году за революционную деятельность. С началом войны он на время отложил аэронавтику и занялся писательством о бедности. После Октябрьской революции ВЧК недолго держала его на Лубянке. Затем советское государство решило, что он ценный кадр: он был избран в Социалистическую академию, в 1920 году в возрасте шестидесяти трех лет ушел с преподавания, а в 1921 году получил пожизненную пенсию. С середины 1920-х годов деньги стали стабильными, а популяризаторы Яков Перельман (Yakov Perelman) и Николай Рынин (Nikolai Rynin) превратили его в национальную фигуру.

Почему Константина называют гением

Утверждение основано на вполне конкретных вещах, и его стоит излагать узко, потому что расплывчатая версия ничего не стоит. Циолковский вывел правильную физику ракетного космического полета — уравнение соотношения масс, значение орбитальной скорости, необходимость использования жидкого топлива, необходимость многоступенчатости — исходя из фундаментальных принципов, в изоляции, за десятилетия до появления какой-либо техники, способной проверить хотя бы слово из этого. Он сделал это, будучи глухим, самоучкой, не имея поддержки ни от одного института и живя в провинциальном городе, выбранном его работодателем, а не им самим. Его моноплан 1894 года и космический лифт 1895 года демонстрируют ту же способность: логически переходить от физического закона к машине, которая еще никому не была нужна.

Контраргумент существует, и от него не стоит отмахиваться. Он не построил ничего, что летало бы. Роберт Годдард (Robert Goddard) в Америке и Герман Оберт (Hermann Oberth) в Германии независимо пришли к сопоставимым выводам и, в случае с Годдардом, действительно запустили жидкотопливные ракеты. Большая часть наследия Циолковского была скорее философской, чем научной — панпсихизм в «Воле Вселенной» (The Will of the Universe, 1928), убежденность в том, что человечество колонизирует Млечный Путь — и относится к мистической традиции, а не к физике. Кое-что из этого просто странно. Что выдерживает скепсис, так это математика, которая была верной и которую до него никто не делал. Его собственное утверждение было скромным: «Вся моя жизнь была мечтой, что благодаря моей работе человечество продвинется хотя бы немного вперед».

Что было потом

Он умер в Калуге 19 сентября 1935 года в возрасте семидесяти восьми лет после операции по поводу рака желудка и завещал свои бумаги советскому государству. Сергей Королев (Sergei Korolev) и Валентин Глушко (Valentin Glushko) — инженеры, которые построят «Спутник», «Восток» и советскую лунную программу — читали его в молодости и приступили к воплощению его идей в жизнь. Вернер фон Браун (Wernher von Braun) прорабатывал немецкие переводы его работ, снабжая их обширными комментариями.

В Калуге сейчас находится Государственный музей истории космонавтики, носящий его имя. Лунный кратер носит его имя, а город в Амурской области был переименован в Циолковский. Он был включен в Международный зал славы космоса в 1976 году и в Международный зал славы авиации и космонавтики в 1989 году.