Главная формула в ракетной технике

8 сентября 2023 Являясь основоположником теоретической космонавтики, Константин Эдуардович Циолковский предсказывал полеты человека в космическое пространство, которые осуществлялись бы с использованием многоступенчатых космических ракет и орбитальных станций. Именно Циолковскому принадлежат первые схемы ракет дальнего действия и ракет с реактивными двигателями на жидком топливе.



Оглохший из-за болезни мальчик, вынужденный обучаться самостоятельно. Учитель уездной школы. Чудак, которым завладели мечты о путешествиях в космос. Все это - Константин Циолковский, человек, который не боялся воображать и позволял своей мысли простираться далеко за пределы привычного.

Космонавтика покорила калужского учителя не сразу. Увлеченный воздухоплаванием, Константин Эдуардович своим основным научным интересом ставил создание более совершенных аэростатов, дирижаблей и летательных машин. Однако заинтересованность астрономией столкнула Циолковского с такой проблемой, как достижимость космических высот и скоростей.



Главным вдохновением для Циолковского послужила брошюра Александра Петровича Федорова «Новый принцип воздухоплавания, исключающий воздух как опорную среду», изданная в 1896 году. В ней и была приведена идея так называемого «ракетолета», способного летать в безвоздушном пространстве с использованием реактивной силы вытекающих из нее газов. Однако, никаких конкретных расчетов Федоров в своей работе не делает, и тогда Циолковский решает действовать самостоятельно — и выводит в своей рукописи «Ракета» в 1897 году формулу, которую по праву можно назвать самой главной формулой космонавтики. Записывается она следующим образом:



где V — конечная скорость ракеты;
I – удельный импульс ракетного двигателя (отношение тяги двигателя к секундному расходу массы топлива);
М₁ — начальная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция аппарата + топливо);
М₂ — конечная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция аппарата).

Формула Циолковского определяет скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя в отсутствие внешних сил. И именно данная формула убедила ее автора в главном: полеты к другим планетам посредством ракет возможны. Важным было еще и то, что с ее помощью удалось установить идеальное топливо для ракеты - Циолковскому стало ясно, что, если использовать в качестве горючего жидкий водород, а в качестве окислителя жидкий кислород, то грузоподъемность ракеты существенно возрастает.



Конечно, впоследствии формула дорабатывалась, ведь в условиях реального космического полета на ракету оказывается также влияние гравитации, сопротивление среды и т.д. Но первые конструкторы ракет опирались именно на формулу, представленную выше.

Сегодня научное и практическое значение формулы Циолковского навряд ли у кого-либо из ученых и инженеров вызовут сомнение. Пусть она и была выведена более ста лет назад, в настоящее время она так же используется при проектировании ракет, в частности, при определении их основных массовых характеристик.



Евсеева Виктория