Наиболее ранние записи Циолковского по вопросам межпланетных сообщений относятся к 1878-1879 годам, когда он начал составлять "астрономические чертежи", тогда же им был сконструирован прибор для изучения действия на живой организм ускорения силы тяжести.
Первой научной работой, в которой ученый высказал мысль о возможности использования принципа реактивного движения для перемещения в мировом пространстве, была монография "Свободное пространство" (1883).
В 1903 году в журнале "Научное обозрение" № 5 Циолковский опубликовал работу "Исследование мировых пространств реактивными приборами", в которой впервые была научно обоснована возможность осуществления космических полетов при помощи жидкостных ракет и даны основные расчетные формулы их полета. Константин Эдуардович Циолковский был первым в истории науки, кто строго сформулировал и исследовал прямолинейное движение ракет как тел переменной массы.
В архиве Российской Академии наук сохранился листок, датированный 10 мая 1897 года, на котором была дана формула, устанавливающая зависимость между скоростью ракеты в любой момент времени, скоростью истечения газа из сопла двигателя, массой ракеты и массой израсходованных взрывчатых веществ:
Vmax = V * Ln ( Мо / Мk ) = V * Ln ( 1+Мт / Мk ),
где: Vmax - скорость ракеты; V - эффективная скорость истечения продуктов сгорания из сопла ракетного двигателя; Мо - начальная (стартовая) масса ракеты; Mk - масса ракеты без топлива (в конце работы ракетного двигателя на активном участке траектории полёта ракеты); Мт - масса выгоревшего топлива.
Открытие Циолковского указало основные пути совершенствования ракет: повышение скорости истечения газа и увеличения относительного запаса горючего.
Вторая часть труда "Исследование мировых пространств реактивными приборами" была опубликована в 1911-1912 годах в журнале "Вестник воздухоплавания". В 1914 году вышло дополнение к первой и второй части труда того же названия отдельной брошюрой в издании автора.
В 1926 году работа "Исследование мировых пространств реактивными приборами" была переиздана с некоторыми дополнениями и изменениями.
Особенностью творческого метода ученого было единство научно-теоретического исследования и анализ и разработка возможных путей их практического осуществления. Циолковский научно обосновал проблемы, связанные с ракетным космическим полетом. Детально рассмотрел все, что касается ракеты (одно- и многоступенчатой): законы движения ракеты, принцип ее конструкции, вопросы энергетики, управления, проведение испытаний, обеспечения надежности систем, создание приемлемых условий обитаемости и даже подбор психологически совместимого экипажа. Циолковский не ограничился тем, что указал на средство проникновения человека в космос — ракету, но и дал подробное описание двигателя. Пророческими оказались идеи Циолковского о выборе жидкого двухкомпонентного топлива, о регенеративном охлаждении камеры сгорания и сопла двигателя компонентами топлива, керамической изоляции элементов конструкции, раздельном хранении и насосной подаче компонентов топлива в камеру сгорания, об управлении вектором тяги путем поворота выходной части сопла и газовыми рулями.
Думал Константин Эдуардович и о возможности использования других видов топлива, в частности, энергии распада атомов. Мысль об этом он высказал в 1911 году. В том же году Циолковский выдвинул идею создания электрореактивных двигателей, указав, что "может быть с помощью электричества можно будет со временем придавать громадную скорость выбрасываемым из реактивного прибора частицам".
Ученый рассмотрел многие конкретные вопросы, касающиеся устройства космического корабля.
В 1926 году Циолковский для достижения первой космической скорости предложил применить двухступенчатую ракету, а в 1929 году в работе "Космические ракетные поезда" дал стройную математическую теорию многоступенчатой ракеты, в 1934-1935 гг. в рукописи "Основы построения газовых машин, моторов и летательных аппаратов" предложил еще один способ достижения космических скоростей, получивший название "эскадры ракет".
Особенно большое значение придавал ученый проблеме создания межпланетных станций. В решении этой задачи он видел возможность осуществления давней мечты о завоевании человеком околосолнечного пространства, создания в будущем "эфирных поселений". Циолковский наметил грандиозный план завоевания мировых пространств, который в настоящее время успешно осуществляется.
Перу Циолковского принадлежит много научно-фантастических произведений: "Вне Земли", "На Луне", "Грезы о Земле и небе и эффекты всемирного тяготения" и другие, которые являются прекрасным образцом научно-фантастической литературы. В них глубоко научно излагаются основные положения науки о звездоплавании, принципиальные основы устройства средств ракетной техники, подчеркивается значение для людей освоения просторов Вселенной. В повести "Вне Земли" красной нитью проходит идея интернационализма в космических исследованиях.
Работы К.Э. Циолковского по ракетодинамике и теории межпланетных сообщений были первыми строго научными изысканиями в мировой научно-технической литературе. "Время иногда неумолимо стирает облики прошлого, но идеи и труды Константина Эдуардовича будут все более и более привлекать к себе внимание по мере дальнейшего развития ракетной техники", - такую оценку Циолковскому-ученому дал С.П. Королев.
Философские сочинения Циолковского
Циолковским написано 181 произведение философского характера (эта цифра составляет 33% от общего числа работ "калужского мыслителя"). По жанру эти произведения могут быть классифицированы как книги, статьи и заметки (134), ответы на вопросы читателей и корреспондентов (25), отчеты о проделанной работе (2), обзоры, перечни написанных и опубликованных трудов (19), интервью (1). Кроме того в личном архиве Циолковского сохранилось 112 подготовительных материалов к философским произведениям - выписок, планов, заметок, набросков.
Философские тексты Циолковского существуют в виде рукописей и публикаций. Их крайние даты май 1887 г. - май 1935 г. Характерно, что подавляющее число философских произведений (172 из 181) и подготовительных материалов (110 из 112) относятся к последним двум десятилетиям жизни и творчества Циолковского.
Хотя цифра, характеризующая объем философских сочинений мыслителя, внушительна, они далеко не равнозначны с точки зрения подготовленности к вынесению их на суд читательской аудитории. Пожалуй, большинство из них остались не доведенными до такой степени "зрелости" текста, которая позволяет автору ввести свой труд в широкий культурный оборот. Сам Циолковский опубликовал только 35 (из 181) философских произведений. Изучение степени завершенности его философских текстов показывает, что эта цифра ненамного возросла бы, даже имей он самые благоприятные финансовые и идеологические условия для их издания.
Хотя познавательный и исследовательский интерес представляют, естественно, все философские тексты Циолковского, среди них выделяется несколько этапных произведений, наиболее полно и четко отразивших взгляды и убеждения ученого. К ним относятся:
- статьи "Научные основания религии" (1898), "Нирвана" (1924), "Бог милосерд" (1915), "Горе и гений" (1916), "Наука и вера" (1917);
- цикл "Мысли о лучшем общественном устройстве", включивший сочинения "Этика или естественные основы нравственности" (1903-1918-1928), "Идеальный строй жизни" (1917), "Приключения атома" (1917-1918), "Общественный строй" (1917-1918), "Свойства человека" (1917-1918), "Богатства Вселенной" (1919-1920);
- цикл "Евангельских преданий" (1918-1926);
- статьи и заметки "Монизм Вселенной" (1925, 1931), "Причина космоса" (1925), "Двигатели прогресса" (1927-1928), "Ум и страсти" (1928), "Любовь к самому себе или истинное себялюбие" (1928), "Воля Вселенной" (1928), "Неизвестные разумные силы" (1928), "Общественная организация человечества" (1928), "Научная этика" (1930), "Монистический материализм" (1931), "Есть ли бог" (1925, 1931-1932), "Ничего нет (Мысли безбожника)" (1932), "Космическая философия" (1935).
Философские сочинения Циолковского несут на себе отпечаток влияния на его мировоззрение многих и зачастую самых противоречивых систем. Не случайно, Циолковский неоднократно замечал: "Все, что я пишу, конечно, навеяно чтением книг и работами других авторов... Что это так, видно из того, что я готов отречься от приоритета всего, что сообщаю..."
Совокупность идей, гипотез, тезисов, составивших содержание его философских сочинений, Циолковский назвал "Космической философией". Ее центральным элементом стало смоделированное с помощью научных методов учение о смысле жизни и постижении его в процессе реализации нравственной практики. Иными словами, ядром "Космической философии", по утверждению самого Циолковского, является этика.
Формула Циолковского
Формула Циолковского - основное уравнение движения ракеты, определяющее её характеристическую скорость; опубликована Циолковским в 1903 году в работе "Исследование мировых пространств реактивными приборами". По формуле Циолковского определяется максимальная скорость, которую может получить одноступенчатая ракета в идеальном случае, когда её полёт происходит не только вне пределов атмосферы, но и вне пределов поля тяготения Земли. Циолковский считает начальную скорость ракеты равной нулю. Формула Циолковского часто записывается в виде:
Vmax = V * Ln ( Мо / Мk ) = V * Ln ( 1+Мт / Мk ),
где: Vmax - скорость ракеты; V - эффективная скорость истечения продуктов сгорания из сопла ракетного двигателя; Мо - начальная (стартовая) масса ракеты; Mk - масса ракеты без топлива (в конце работы ракетного двигателя на активном участке траектории полёта ракеты); Мт - масса выгоревшего топлива.