Михаил Арлазоров - Циолковский

8. У колыбели новой науки

Стремясь защитить дирижабли, Константин Эдуардович приступил к изучению сопротивления воздуха. А получилось наоборот: незаметно для самого себя он продолжал прокладывать дорогу самолетам. Ведь опыты по исследованию сопротивления нужны были им не «меньше», а быть может да больше, чем дирижаблям.

Конечная цель исследований не оставляла сомнений. Нужно было научиться измерять аэродинамические силы, возникающие при встрече потока воздуха с моделью. Если знать причину, этих сил, можно вычислить затем коэффициенты, показываюшие аэродинамическое совершенство модели.

Хитрая задача. Но Циолковский раскусил твердый орешек. В брошюре «Железный управляемый аэростат на 200 человек, длиною с большой морской пароход», ученый рассказал о найденном решении.

Логика Циолковского подкупающе проста. Измерить – значит сравнить, сопоставить с чем-то уже известным. Этим известным было сопротивление плоской пластинки. Формулу для его вычисления Константин Эдуардович вывел в 1891-1892 годах. Чтобы воспользоваться такой единицей, как сопротивление плоской пластинки, он решил обратиться к рычагу. У рычага была отменная рекомендация – весы. Их безотказность и точность проверены веками: на одном конце коромысла груз, на другом – чашка с гирями. Нечто подобное предложил и Циолковский. На одном конце стержня модель, на другом – плоская пластинка, выполнявшая обязанность гирь. «Коромысло» вносилось в поток воздуха. Орудуя ножницами, Циолковский подстригал пластинку. Он менял тем самым ее сопротивление и добивался равновесия стержня. Этот рычаг, позволявший измерять подъемную силу и сопротивление, вошел в историю науки под названием аэродинамических весов.

Итак, вскарабкавшись на крышу, Циолковский подставляет ветру свои модели. Затем подсчитывает возникшее сопротивление и вычисляет аэродинамический коэффициент модели. Из литературных описаний, оставленных Циолковским, было известно, что и модель и плоская пластинка во бремя опыта размещались внутри двух параллельных труб, укрепленных на треноге. Как выглядела эта установка, можно было лишь догадываться. Никогда и нигде не было опубликовано ее фотографии, а такой снимок, как выяснилось, существовал.

Вы можете посмотреть его на вклейке – обычную любительскую фотографию, вероятно сделанную самим Константином Эдуардовичем.

Он вынес во двор и установку и модели, положил их на гнутый венский стул и сфотографировал. Снимок впервые появился в этой книге. Обратите внимание на подпись, сделанную Циолковским. Из нее совершенно ясно, что фотография предназначалась для иллюстрации работы «Железный управляемый аэростат на 200 человек».

Разумеется, точность первых аэродинамических экспериментов оставляла желать много лучшего. К тому же ветер часто менял направление и силу, осложняя исследования. Но даже грубые, далеко не совершенные опыты раскрыли глаза на многое. Самое главное – их результаты совпали с предварительными подсчетами.

О, как обрадовался Циолковский! Поморцев и другие его противники считают сопротивление аэростатов громадным. Теперь их теоретические выводы разбиты, опыты показали, что сопротивление не так уж значительно, да к тому же чем быстрее летит аэростат, тем меньше коэффициент сопротивления. Циолковский чувствует себя победителем. И согласитесь, у него есть для этого основания. Нет, не зря лазил он по крышам, едва удерживаясь при порывах сильного ветра!

Сомнений нет. Опыты надо продолжать. Надо уточнить первые, пока еще очень грубые результаты. Константин Эдуардович понимает: пора отказаться от ветра. Слишком изменчив и чересчур ненадежен ветер для экспериментов, о которых мечтает ученый. И исследователь решает: заменив естественный воздушный поток искусственным, он построит «воздуходувку» – установку, которую мы назовем сегодня аэродинамической трубой.

Но извечный барьер бедности не взят Циолковским. Деньги... Их нужно много. Сотни рублей...

Более чем скромный бюджет семьи урезан до крайности. Откуда же взять деньги? Циолковский перебирает вероятные возможности – и вдруг вспоминает: Русское физико-химическое общество! С какой теплотой оно встретило его первые работы! Конечно, там оценят новый замысел провинциального учителя. Ведь и тогда, в 1881 году, общество искренне стремилось ему помочь.

Скорее за перо и бумагу! Скорее послать письмо в Петербург. Надежда подхлестывает ученого, торопит его. Исследователю не терпится завершить свой замысел. Его планы скромны. Он просит всего лишь двести рублей. Но общество не торопится выдать эту сумму. Оно составляет специальную комиссию – пусть Д. К. Бобылев, В. В. Лермонтов и И. В. Мещерский запросят господина Циолковского о его намерении и решат, стоит ли субсидировать опыты. Ведь касса общества крайне скудна...

Циолковский отвечает обширным, исчерпывающим, хотя и весьма осторожным, письмом. Аэродинамические опыты – лишь часть его боевых действий против VII отдела Русского технического общества. Ну, а коль война, так должны быть и военные тайны. Он готовит своим научным противникам сокрушительный удар и, разумеется, не хочет преждевременно разглашать стратегические планы. «Прежде всего, – пишет он, – покорнейше прошу гг. многоуважаемых членов комиссии, дав свое мнение обществу, не сообщать ничего и никому о моих работах и планах до окончания их и напечатания».

Воинственный пыл Циолковского не остыл. И желание доказать неправоту оппонентов из VII отдела не покидает его ни на минуту. «Некоторые авторы по сопротивлению (г. Поморцев), – читаем мы в письме, посланном комиссии, – пренебрегают значением кормовой части тела и трением воздуха (даже для продолговатых тел). Я сделаю опыты, которые выяснят этот спорный вопрос».

Да, комиссия могла составить полное представление и о будущем приборе Циолковского и о задуманных им опытах не вызывала сомнений и схема будущей аэродинамической трубы. Падающий груз приведет во вращение колесо, разместившееся в улиткообразном раструбе. Гонимый лопастями колеса, поток воздуха вырвется из раструба и будет обтекать установленную перед ним модель.

Для измерения сопротивления предусматривалось хитроумное устройство; закрепленная на деревянной подставке модель плавала на поверхности воды, налитой в жестяной ящик. Ниточка связывала подставку с проволочным маятником. По отклонению маятника и предстояло судить о величине измеряемого сопротивления.

Как будто бы все ясно, но комиссия делает совершенно неожиданный вывод. Нет, так господин Циолковский ничего не добьется. Чтобы получить результаты, интересные для науки, нужны опыты в значительно большем масштабе, а для них у общества нет денег.