Тотчас же после получения протокола заседания VII Отдела Циолковский прежде всего взялся за проверочные опыты над сопротивлением среды, применив простой придуманный им прибор, чтобы хоть в первой степени приближения осветить этот темный и спорный в то время вопрос.

Его тогдашнее настроение лучше всего вылилось в письме (1891) к профессору Столетову, которого он высоко ценил:

«Многоуважаемый Александр Григорьевич!

Моя вера в великое будущее металлических управляемых аэростатов все увеличивается и теперь достигла высокой степени. Что мне делать и как убедить людей, что «овчина выделки стоит»? О своих выгодах я не забочусь, лишь бы дело поставить на истинную дорогу.

Я мал и ничтожен в сравнении с силой общества! Что я могу один! Моя цель — приобщить к излюбленному делу внимание и силы людей. Отправить рукопись в какое-нибудь ученое общество и ждать решающего слова, а потом, когда ваш труд сдадут в архив, сложить в унынии руки — это едва ли приведет к успеху.

История показывает, что самые почтеннейшие и ученейшие общества редко угадывают значение предмета в будущем, и это понятно: исследователь отдает своему предмету жизнь, на что немногие могут решиться, отвлеченные своими обязанностями и разными заботами. Но в целом среди народов найдутся лица, посвятившие себя воздухоплаванию и уже отчасти подготовленные к восприятию известных идей.

Поэтому, я думаю, лучше, если разбираемый мною вопрос будет представлен на рассуждение всех добровольцев; мне кажется, тут будет более шансов для достижения успеха, ибо хотя и найдутся при этом противники, но зато найдутся и защитники и продолжатели дела; спор же только способствует выяснению истины, подобно спору Гальвани с Вольтою.

Итак, я решился составить краткую статью (20—30 листов писчих), содержащую решение важнейших вопросов воздухоплавания; надеюсь закончить эту работу в три или четыре месяца. Но прежде, чем присылать вам ее и хлопотать так или иначе о ее напечатании, позвольте мне передать резюме этой статьи, которое вам и посылаю (печатать его, конечно, некому).

Я желал бы, чтобы Як. Игн. [Вейнберг], Ник. Е. [Жуковский] и другие лица, не подвергая преждевременно критике мои идеи, прочли посылаемое мною резюме.

Почитающий вас К. Циолковский.

Р. S. Через несколько месяцев я буду иметь удовольствие прочесть ваши лекции о Гельмгольце».

Статья, которую Циолковский посылал при письме Столетову, появилась уже в следующем, 1892 году в виде самостоятельной книги «Аэростат металлический управляемый», представлявшей собою часть задуманной работы. Она была издана им вскладчину с Чертковым и другими сочувствовавшими изобретателю жителями города Боровска. Выход ее в свет (уже после переезда из Боровска в Калугу) доставил большую радость Циолковскому. «Кажется, никогда я не испытывал такого блаженства, как при получении корректуры этого труда», пишет он в предисловии к «Простому учению о воздушном корабле». Дело было не только в удовлетворении авторского самолюбия. Появление этой книги, содержавшей новые и смелые идеи в дирижаблестроении, открывало собою упорную борьбу Циолковского за цельнометаллический дирижабль, которую ученый вел затем, не складывая оружия, целую четверть века, вплоть до самого прихода советской власти.

В своей книжке Циолковский намечал основные черты будущего дирижабля, оставив пока второстепенные, по его мнению, детали без уточнения.

Наиболее громоздкую и уязвимую часть всякого дирижабля составляет баллон, большей частью матерчатый, заключающий в себе тот или иной легкий газ (водород или гелий), наличие которого в баллоне и сообщает дирижаблю необходимую подъемную силу[45]. Циолковский предложил изготовлять баллоны дирижаблей из тонкого гофрированного листового металла для придания этой оболочке большей прочности и долговечности по сравнению с матерчатой, а главное, чтобы сделать ее несгораемой (в то время аэростаты наполнялись исключительно водородом — газом, легко воспламеняющимся). Металлическая оболочка дирижабля должна была обеспечить в наиболее широких размерах возможность подогрева газа для увеличения в нужных случаях его подъемной силы. Подогрев этот можно было наиболее выгодно осуществлять за счет использования теплоты отводящихся в выхлопные трубы мотора газообразных продуктов сгорания, которая в обычных условиях теряется. При матерчатых же баллонах подогрев возможен лишь в очень узких пределах.

Наконец, существеннейшей особенностью дирижабля по идее Циолковского являлась изменяемость объема его металлического баллона в полете.

При нагревании находящегося в полете аэростата лучами солнца или вследствие подъема аэростата в более высокие, разреженные слои атмосферы, а также и от совместного воздействия этих двух причин, газ, наполняющий баллон аэростата, расширяется. Когда же аэростат опускается в нижние, более плотные слои атмосферы или подвергается охлаждению, то объем газа в нем сокращается.

Для того чтобы дать возможность газу расширяться без выпуска его излишка, в современных дирижаблях[46] внутрь газового баллона помещают воздушные баллонеты, то-есть мешки, наполняемые воздухом с помощью вентилятора или другого приспособления.

Схема цельнометаллического дирижабля Циолковского в продольном и поперечном разрезах.

а) блоки, б) лебедка стягивающей системы, В) и в) верхнее и нижнее основания оболочки, г) боковины оболочки из гофрированного листового металла, д) колпаки, прикрывающие шарнирные соединения.

Когда пилот по показаниям манометра замечает повышение давления газа в баллоне выше нормы, он открывает соответствующие выпускные клапаны баллонетов и дает этим возможность газу беспрепятственно расширяться в баллоне за счет вытесняемого из баллонетов воздуха. При сокращении же объема газа в баллоне — вследствие охлаждения или при опускании из верхних, разреженных слоев атмосферы в нижние, более плотные — пилот замечает по приборам падение давления газа в баллоне ниже нормы и немедленно приводит в действие приспособление, нагнетающее воздух в воздушные баллонеты. Давление восстанавливается, и оболочке аэростата не угрожает более опасность потерять форму (деформироваться), со всеми тяжелыми последствиями этого.

Вместо применения воздушных баллонетов Циолковский проектировал осуществить изменяемость объема оболочки с помощью стягивающей системы тросов. Этим путем становилось возможным по мере надобности регулировать (увеличивать или уменьшать) самый объем дирижабля.

Шарнирное соединение гофрированных боковин с основанием оболочки.

а) основание» б) боковина, в) шарнирное соединение, г) колпак, делающий соединение газонепроницаемым.

Итак, Циолковский еще в начале 90-х годов не только научно обосновывал полную техническую осуществимость дирижаблей и подчеркивал их крупное значение для народного хозяйства, но начал также разработку таких конструктивных деталей, которые лишь в самое последнее время действительно начали вводиться в жизнь, и то пока лишь по отдельности (цельнометаллическая оболочка, изменяемый в полете объем ее и подогрев газа).

Книга «Аэростат металлический управляемый» набиралась как раз в то время, когда Циолковский вынужден был заняться организацией переезда с семьей в Калугу.

К этому переезду Циолковских побуждало два обстоятельства. Прежде всего забота о подрастающих детях, которым необходимо было дать среднее образование. В Боровске, захолустном уездном городишке, средней школы не было. С другой стороны, Циолковский, всеми силами боровшийся со взяточничеством, вконец испортил отношения с дирекцией училища. Директор искусно добился перевода Циолковского в губернский город, якобы заботясь о пользе его, как примерного педагога. На самом деле он просто стремился избавиться от беспокойного сотрудника.