Формула Циолковского первоначально имела вид:
V/V1 = ln (1 + M2/M1),
где V – конечная скорость ракеты;
V1– скорость вырывающихся элементов относительно ракеты;
M2 – масса ракеты без взрывчатых веществ (т. е. без топлива);
M1 – масса взрывчатых веществ.
Выведенная более 100 лет назад формула Циолковского и сегодня составляет важную часть математического аппарата, используемого при проектировании ракет и в поверочных расчетах, при определении массы топлива и массы ракеты (в том числе многоступенчатой) и т. д. Формула определяет т. н. характеристическую скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил.
Ученый математически обосновал возможность достижения космических скоростей, причем не на «допотопной» пороховой ракете, а на жидкостном реактивном двигателе (ЖРД) на водороде и кислороде, опередив французских и немецких исследователей на 10 и 20 лет соответственно. Он первый предсказал явление космической турбулентности; запуск искусственных спутников Земли, создание «космического лифта»[8]; описал условия жизнедеятельности экипажа звёздолета; предложил внеземные космические станции в качестве промежуточных баз для космического корабля; рассчитал оптимальную высоту для полета вокруг Земли (300–700 км) и др. Фактически Константин Эдуардович дал старт самой космонавтике.
Если западных исследователей ракеты интересовали как оружие большой разрушительной силы, русский ученый впервые стал рассматривать ракету как космический транспорт. Циолковский подробно разработал теорию полета жидкотопливной ракеты переменной массы в атмосфере и в космическом пространстве, определил КПД ракеты, исследовал влияние силы сопротивления воздуха на движение ракеты, решил задачу посадки звёздолета на поверхность планет, лишенных атмосферы. Теория движения составных многоступенчатых ракет, созданная ученым незадолго до своей кончины, стала базовой основой космонавтики.
К. Э. Циолковский с моделями летательных аппаратов
Один из пионеров ракетно-технической техники, В. П. Глушко (см. очерк в этой книге), в 1970 г. говорил о том, что значение этой работы трудно переоценить. «Работа Циолковского указала рациональные пути развития космонавтики и ракетостроения. Этим же проблемам были посвящены исследования Циолковского, изданные в 1911–1912, 1914, 1926 гг. В 1929 г. он опубликовал работу «Космические ракетные поезда», в которой рассмотрел теорию особого вида составных ракет».
Практически все идеи исследователя подтвердились практикой современной космонавтики