Меняя положение цилиндра, соединенного со стойками с помощью двух цапф, и делая его горизонтальным, Кибальчич проектировал вместо подъемной силы получить силу тяги, которая по тому же принципу должна была перемещать летательный аппарат в горизонтальном направлении.
Царские чиновники не дали, понятно, проекту Н. И. Кибальчича никакого хода. 3 апреля Кибальчич был казнен. Проект его так и остался лежать в запечатанном конверте в секретном архиве жандармского управления. Только после падения самодержавия в 1917 году проект Кибальчича был извлечен из недр этого архива и через тридцать шесть лет увидел, наконец, свет.
Собственноручный эскиз реактивного прибора Кибальчича (1881). По факсимиле, воспроизведенному в журнале «Былое». 1918 г.
Аналогичный проект реактивного летательного аппарата разрабатывал в 80-х годах один из пионеров русской авиации и воздухоплавания, лейтенант В. Д. Спицын. В его проекте, оглашенном им в 1910 году[70]. основную роль должны были играть «ветрогоны» — сильные крыльчатые вентиляторы, дающие мощную струю воздуха. Реактивное действие этой струи и должно было создавать подъемную силу в его аппарате.
Существовал, кроме того, еще ряд проектов применения реактивных двигателей к летательным аппаратам как за рубежом, так и в России.
Ознакомившись с брошюрой Федорова, Циолковский порывался сразу же засесть за теоретическую разработку реактивного принципа в приложении к идее космического корабля. Но желание довести до конца начатую раньше работу по изучению сопротивления воздуха взяло верх, тем более, что проделать эту работу важно было не только для осуществления дирижабля, но и ракеты, которой, прежде чем проникнуть за пределы атмосферы, необходимо преодолеть огромное сопротивление воздуха.
Лишь после завершения своих аэродинамических опытов Циолковский разобрал «воздуходувку» и с особым увлечением занялся теоретической разработкой своего космического корабля.
Тяжелые бытовые условия не могли отвлечь Циолковского от вопроса, в котором он видел цель всей своей жизни. В 1903 году он опубликовал в «Научном обозрении» статью, посвященную проблеме космического корабля, под заглавием «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Эта глубоко содержательная статья положила — не только в России, но и за границей — начало той отрасли науки, которая лишь через несколько десятилетий, уже в наше время, получила наименование «космической навигации» или «космонавтики», то-есть науки о движении летательных аппаратов в космическом пространстве.
В силу печальных обстоятельств, о которых будет сказано ниже, Циолковскому удалось напечатать только первую часть своей статьи. Опубликовать вторую ее часть он сумел лишь через восемь лет. Но основные положения были изложены Циолковским именно в первой части. Таким образом, приоритет в теоретическом обосновании применения реактивных летательных аппаратов как для исследования верхних слоев атмосферы, так и для проникновения в межпланетное пространство бесспорно принадлежит Циолковскому. Он первый в мире дал математический анализ тех крупных возможностей, которые открываются реактивными летательными аппаратами в применении к этим целям, определил скорости, необходимые для того, чтобы летательный снаряд мог преодолеть сопротивление атмосферы и земное притяжение, указал на наиболее подходящее горючее для межпланетного корабля и т. д. Фантастические мечты, развиваемые Циолковским в предшествовавшие годы, облекались теперь в научную форму. Корабль для космических полетов был, наконец, найден, и теперь производились первые его расчеты: мощность ракетного двигателя, его скорость, вес и т. д. Теперь намечался путь его в космосе среди небесных светил. Математическими выкладками Циолковский неопровержимо доказывал, что теоретически вполне возможен полет человека не только в пределах земной атмосферы, но и на огромные расстояния за ее пределами. Лучшим и, в сущности, единственно возможным летательным аппаратом для такого космического полета и должна явиться ракета. Основное в ней, ее «становой хребет» — камера взрыва, переходящая в раструб (для этого раструба ныне принято наименование «дюза»). Из камеры извергаются с огромнейшими скоростями (порядка нескольких тысяч метров в секунду) продукты мгновенного сгорания тех или иных веществ, например, водорода и кислорода. Они поступают в камеру из специальных баков, занимающих большую часть корпуса ракеты. Возникающая при этом реактивная сила сообщает межпланетному кораблю такую огромную скорость, что она позволит ему не только преодолеть всю толщу земной атмосферы, но и удалиться от земли на такое расстояние, на котором уже прекращается сила земного притяжения.
Поместившись в рубке в головной части ракеты и управляя механизмами небесного корабля, человек сумеет, наконец, проникнуть туда, куда достигает пока лишь его пытливый взор с помощью сверхмощных объективов гигантских астрономических труб.
О деталях устройства космического корабля в первой статье Циолковский не упоминал. Устройство ракеты было описано им лишь схематически. Циолковский успел рассмотреть в статье основные принципы полета ракеты в атмосфере, в среде, где еще действует сила тяжести, а также в среде, свободной от тяжести и атмосферы.
В дальнейшем Циолковский предусмотрел ряд деталей в устройстве своего космического корабля. Он наметил не только механизмы для создания в герметически закрытой рубке ракеты необходимой для существования человека атмосферы (как это осуществлено в наши дни в подводных лодках и гондолах стратостатов), но и другие важные детали.
При достижении больших скоростей, особенно скоростей, необходимых для преодоления земного притяжения, должен был встать вопрос: как предохранить че~ ловека, который поместится в летящем с огромной быстротой снаряде, от губительного действия ускорения силы тяжести при быстром возрастании скорости от нуля до максимума.
Схемы космических ракет Циолковского.
Циолковский решил этот вопрос еще в 1891 году в статье «Как предохранить нежные вещи от толчков», исходя из следующего простого опыта. Он бросал с высоты сырое куриное яйцо, помещенное в закрытую банку с водой, и яйцо оставалось целым. Поэтому и человека, летящего в космическом снаряде с большой скоростью, он в дальнейшем предлагал при отправлении в полет помещать в резервуар, наполненный жидкостью, например водой.
Статья Циолковского, получившая положительный отзыв профессора Столетова, была опубликована в четвертом томе трудов Общества любителей естествознания за 1891 год. Теперь эта мысль была развита применительно к ракетному кораблю.
Занимался Циолковский и вопросами управления ракетой. Человек или группа людей, поместившись в специальной рубке внутри снарядов, смогут, по мысли Циолковского, регулировать скорость полета путем уменьшения или увеличения подачи горючего в камеру взрыва, а также изменением направления полета, как в самолете, рулями. Для этой цели он на схеме ракеты помещал рули в струе извергаемых из сопла ракеты газов. Если положение рулей совпадает с осью ракеты, рули не действуют на направление полета (нейтральное положение рулей). Отклонением же рулей в ту или иную сторону вызывают вращательный момент, заставляя корпус ракеты изменять свой путь в желаемом направлении.
Задержка в опубликовании следующей части работы Циолковского в «Научном обозрении» была связана с трагической гибелью редактора журнала М. М. Филиппова.
Здесь уместно остановиться на личности этого неоднократно упоминавшегося нами научного и общественного деятеля. Профессор Филиппов представлял незаурядное явление среди ученых-писателей того времени. На страницах своего журнала он предоставлял место работам не только Циолковского, но и других работников нарождавшегося воздухоплавания. В «Научном обозрении» принимал участие и Д. И. Менделеев, с которым Филиппов был дружен.
