Космонавтика. Історія та суть наукового відкриття

ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Найважливіші наукові відкриття

Космонавтика. Історія та суть наукового відкриття

Найважливіші наукові відкриття

Довідник / Найважливіші наукові відкриття

Нині політ космічного корабля вважається звичайним явищем. І навіть часом дивним здається, що ще сто років тому люди тільки могли мріяти про такі польоти.

"У XVII столітті з'явилася розповідь французького письменника Сірано де Бержерака про політ на Місяць, - пише І.А. Мінасян. - Герой цієї розповіді дістався Місяця в залізному візку, над яким він увесь час підкидав сильний магніт. Притягуючись до нього, візок усе вище піднімалася над Землею, поки не досягла Місяця.Відомий англійський письменник Герберт Уеллс описав фантастичну подорож на Місяць у снаряді, корпус якого був зроблений з матеріалу, не схильного до сили тяжіння.

Різні пропонувалися засоби для здійснення космічного польоту, але жоден учений, жоден письменник-фантаст за багато століть не зміг назвати єдиного засобу, що знаходиться в розпорядженні людини, за допомогою якого можна подолати могутню силу земного тяжіння і понестись у міжпланетний простір. Велика честь відкрити людям дорогу до зірок випала на частку нашого співвітчизника Костянтина Едуардовича Ціолковського.

Скромний калузький учитель зумів розглянути у всьому відомій пороховій ракеті прообраз могутніх космічних кораблів майбутнього. Його ідеї досі служать і ще довго служитимуть основою створення ракет та освоєння людиною навколосонячного простору.

Майже дві тисячі років минуло з того часу, як винахідники пороху - древні китайці - побудували перші ракети, але Ціолковський показав, що єдиний літальний апарат, здатний проникнути за атмосферу і навіть назавжди покинути Землю, - це ракета. Він як обгрунтував загальні принципи, а й зробив докладні практичні розрахунки, у яких чудовий учений і дійшов висновку необхідність створення ракетних поїздів, чи, як ми тепер говоримо, багатоступінчастих ракет, і навіть необхідність створення штучних супутників Землі " .

Костянтин Едуардович Ціолковський (1857–1935) народився в селі Іжевському Рязанській губернії у лісовій родині. У десятирічному віці Костя захворів на скарлатину і втратив слух. Хлопчик не зміг навчатися у школі і змушений був займатися самостійно.

Ось як згадував про роки юності сам учений:

"Я розбирав з цікавістю та розумінням кілька батьківських книг з природничих та математичних наук (батько деякий час був викладачем цих наук у таксаторських класах). І ось мене захоплює астролябія, вимірювання відстані до недоступних предметів, зняття планів, визначення висот. Я влаштовую висотометр. допомогою астролябії, не виходячи з дому, я визначаю відстань до пожежної каланчі. Знаходжу 400 аршин. Іду і повіряю. Виявляється - правильно. Так я повірив теоретичному знанню..."

Коли Костянтину виповнилося шістнадцять років, батько відправив його до Москви до свого знайомого Н. Федорова, який працював бібліотекарем Рум'янцівського музею. Під його керівництвом Ціолковський багато займався і восени 1879 року склав іспит на звання вчителя народних училищ. Після різдва 1880 року Ціолковський отримав звістку про призначення на посаду вчителя арифметики та геометрії до Борівського повітового училища.

У Боровську Ціолковський пропрацював кілька років і в 1892 був переведений в Калугу. У цьому місті і пройшло все його подальше життя. Тут він викладав фізику та математику в гімназії та єпархіальному училищі, а весь вільний час присвячував науковій роботі. Не маючи коштів на покупку приладів та матеріалів, він усі моделі та пристосування для дослідів робив власними руками.

Коло інтересів Ціолковського було дуже широким. Однак через відсутність систематичної освіти він часто приходив до результатів, вже відомих у науці. Наприклад, так сталося з його першою науковою працею, присвяченою проблемам газової динаміки.

Але за другу опубліковану роботу - "Механіка тваринного організму" - Ціолковського було обрано дійсним членом Російського фізико-хімічного товариства. Ця робота заслужила на позитивні відгуки найбільших учених того часу - Менделєєва и Столетова.

Столетов познайомив Ціолковського зі своїм учнем Миколою ЖуковськимПісля цього Ціолковський почав займатися механікою керованого польоту. Вчений побудував на горищі свого будинку примітивну аеродинамічну трубу, на якій робив досліди з дерев'яними моделями.

Нагромаджений ним матеріал було покладено основою проекту керованого аеростата. Так Ціолковський назвав дирижабль, оскільки саме це слово на той час ще не вигадали. Ціолковський не лише першим запропонував ідею суцільнометалевого дирижабля, а й побудував його модель, що працює. При цьому вчений створив оригінальний прилад для автоматичного управління польотом дирижабля, а також оригінальну схему регулювання його підйомної сили.

Проте чиновники з Російського технічного товариства відкинули проект Ціолковського через те, що одночасно з ним із аналогічною пропозицією виступив австрійський винахідник Шварц. Тим не менш, Ціолковському вдалося опублікувати опис свого проекту в журналі "Науковий огляд" і таким чином закріпити за собою пріоритет на цей винахід.

Після дирижабля Ціолковський перейшов до дослідження аеродинаміки літака. Він детально досліджував вплив форми крила на величину підйомної сили та вивів співвідношення між опором повітря та необхідною потужністю двигуна літака. Ці роботи були використані Жуковським під час створення теорії розрахунку крила.

Надалі інтереси Ціолковського перейшли на дослідження космічного простору. В 1903 він опублікував книгу "Дослідження світових просторів реактивними приладами", де вперше довів, що єдиним апаратом, здатним здійснити космічний політ, є ракета. Щоправда, Ціолковському не вистачало математичних знань, і він не зміг дати детальних розрахунків її конструкції. Проте вчений висунув цілу низку важливих та цікавих ідей.

Ті перші роботи вченого пройшли майже непоміченими. Вчення про реактивний зорельоті тільки тоді було помічено, коли почало друкуватися вдруге, в 1911–1912 роках, у відомому поширеному столичному журналі "Вісник повітроплавання". Тоді багато вчених та інженерів за кордоном заявили про свій пріоритет. Але завдяки раннім роботам Ціолковського його пріоритет було доведено.

У цій статті і її продовженнях (1911 і 1914 роках) він заклав основи теорії ракет і рідинного ракетного двигуна. Їм вперше було вирішено завдання посадки космічного апарату на поверхню планет, позбавлених атмосфери.

У 1926-1929 роки Ціолковський вирішує практичне питання: скільки потрібно взяти палива в ракету, щоб отримати швидкість відриву і залишити Землю.

І.А. Мінасян: "Ціолковський вивів формулу, що дозволяє розрахувати максимальну швидкість, яку може розвинути ракета. Ця максимально досяжна швидкість насамперед залежить, звичайно, від швидкості витікання газів із сопла ракети. і температури газового струменя Чим вище температура, тим більша швидкість.

Значить, для ракети потрібно підбирати саме калорійне паливо, яке при згорянні дає найбільшу кількість теплоти.

Але максимальна швидкість ракети залежить не тільки від швидкості витікання газів із сопла. З формули випливає, що вона залежить також від початкової та кінцевої маси ракети, тобто від того, яка частина її ваги припадає на пальне і яка - на марні (з точки зору швидкості польоту) конструкції: корпус, механізми управління, керма та навіть саму камеру згоряння та сопло.

Ця формула Ціолковського є фундаментом, на якому ґрунтується весь розрахунок сучасних ракет Відношення загальної, стартової маси літального апарату до його ваги наприкінці роботи двигуна (тобто по суті до ваги порожньої ракети) на честь великого вченого названо числом Ціолковського.

Основний висновок з цієї формули полягає в тому, що в безповітряному просторі ракета розвине тим більшу швидкість, чим більша швидкість закінчення газів і чим більше ставлення початкової маси ракети до її кінцевої маси, тобто чим більше число Ціолковського. Встановивши, що межа швидкості ракети залежить від якості палива та відношення корисної та "некорисної" маси, Ціолковський досліджував теплотворні можливості порохових палив. Його обчислення показали, що ці палива не зможуть забезпечити потрібної температури горіння, а отже, і швидкості закінчення, необхідні подолання земного тяжіння. Крім того, пухкий порох займає великий обсяг, доводиться збільшувати корпус і, отже, кінцеву масу ракети.

Розрахунок показує: для того, щоб рідинна ракета з людьми розвинула швидкість відриву і вирушила в міжпланетний політ, потрібно взяти палива в сто разів більше, ніж важить корпус ракети, двигун, механізми, прилади та пасажири разом узяті. Знову дуже серйозна перешкода.

Вчений знайшов оригінальний вихід – ракетний поїзд, багатоступінчастий міжпланетний корабель. Він складається із багатьох ракет, з'єднаних між собою. У передній ракеті, крім палива, знаходяться пасажири та спорядження. Ракети працюють по черзі, розганяючи весь потяг. Коли паливо в одній ракеті вигорить, вона скидається, при цьому видаляються спустошені баки, і весь потяг стає легшим. Потім починає працювати друга ракета тощо. буд. Передня ракета, як у естафеті, отримує швидкість, набрану усіма попередніми ракетами.

Може здатися, що вигідніше зробити якнайбільше щаблів ракети. Однак розрахунки переконливо доводять, що це не так: максимальна швидкість помітно збільшується до трьох-чотирьох щаблів, а далі майже не зростає. Швидкість ракети після шести щаблів практично залишається постійною.

Цікаво, що, не маючи ніяких приладів, Ціолковський розрахував, що оптимальною висотою для польоту навколо Землі є проміжок від трьохсот до восьмисот кілометрів над Землею. Саме на цих висотах і відбуваються сучасні космічні польоти.

На багато років випередивши своїх сучасників, великий учений за допомогою точної мови математики вперше показав шляхи оволодіння людиною космічним простором і вказав реальні шляхи, якими має піти техніка міжпланетних повідомлень.

Дізнавшись про роботи Ціолковського, німецький вчений Герман Оберт написав йому: "Знаючи Ваші чудові роботи, я обійшовся б без багатьох марних праць і сьогодні просунувся б набагато далі".

Ще в 1911 році Костянтин Едуардович вимовив пророчі слова: "Людство не залишиться вічно на Землі, але, в погоні за світлом і простором, спочатку несміливо проникне за межі атмосфери, а потім завоює собі весь навколосонячний простір".

Сьогодні ми всі свідки того, як справджується це велике передбачення.

Автор: Самін Д.К.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Найважливіші наукові відкриття:

▪ Кванти

▪ Неєвклідова геометрія

▪ наркоз

Дивіться інші статті розділу Найважливіші наукові відкриття.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Самотні та нещасні люди старіють швидше, ніж курці 03.10.2022

Згідно з новим дослідженням, проведеним компанією Deep Longevity, психічне здоров'я впливає на темпи старіння сильніше куріння та деяких захворювань. Особливо вразливими до передчасного старіння виявилися самотні та нещасні люди, які погано сплять.

З віком у наших клітинах накопичуються різні молекулярні ушкодження, що сприяють загальному старінню організму та розвитку різних захворювань. У деяких людей ці молекулярні процеси протікають інтенсивніше, ніж в інших. Такий стан зазвичай називають прискореним старінням.

На щастя, зростання темпів старіння можна виявити ще до того, як з'являться перші наслідки. Компанія Deep Longevity займається розробкою моделей, що передбачають швидкість старіння на основі епігенетичних змін, зміни кінцевих ділянок хромосом (тіломір), експресії генів та концентрації різних метаболітів. Ці моделі можна використовувати для розробки антивікової терапії. Однак тепер колектив американських і китайських учених показав, що будь-яка подібна терапія має бути спрямована не лише на фізичне, а й на психічне здоров'я.

В результаті дослідники виявили ознаки прискореного старіння у людей з інсультом в анамнезі, захворюваннями печінки та легень, у курців, а також у людей, які перебувають у вразливому психічному стані. Виявилося, що почуття самотності та нещасливості, тривожність та поганий сон збільшують біологічний вік людини навіть більше, ніж куріння. Інші фактори, пов'язані із прискоренням старіння, включають проживання у сільській місцевості, що, ймовірно, пов'язане з низькою доступністю медичних послуг.

Таким чином, на думку вчених, психологічним аспектом старіння не можна нехтувати ні в дослідженнях, ні при розробці антивікової терапії. Психічні та психосоціальні стани є одними з найнадійніших маркерів здоров'я та якості життя, однак у сучасній системі охорони здоров'я їх практично не враховують.

Інші цікаві новини:

▪ Водойма під плівкою

▪ Цю гумку жували 5000 років тому

▪ Мозок у пробірці

▪ Інформацію про людство відправлять до космосу

▪ Боротьба з обростачами кораблів - за прикладом китів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Відеотехніка. Добірка статей

▪ стаття Генрі Бокль. Знамениті афоризми

▪ Що являла собою грецька громада поліс? Детальна відповідь

▪ стаття Менеджер з перевезень. Посадова інструкція

▪ стаття Десять команд із двох проводів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Кольорове освітлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт