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纪念火箭之父齐奥尔科夫斯基诞辰(牧夫天文微特刊第五期)

2021-5-25 23:12| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 7917| 评论: 0

摘要: 康斯坦丁·埃杜阿尔多维奇·齐奥尔科夫斯基(Константин Эдуардович Циолковский),生于1857年9月17日。十岁的时候,由于患了严重的猩红热病而使听觉几乎完全丧失,但他通过发奋读 ...
康斯坦丁·埃杜阿尔多维奇·齐奥尔科夫斯基(Константин Эдуардович Циолковский),生于1857年9月17日。十岁的时候,由于患了严重的猩红热病而使听觉几乎完全丧失,但他通过发奋读书,自修了中学和大学课程,掌握了大量数学、物理学、天文学知识,并养成了独立思考和爱幻想的习惯。受儒勒·凡尔纳科幻小说的强烈吸引和喜好幻想的品质,他对升空飞行和太空旅行具有浓厚的兴趣,并把航空航天确定为自己的方向。

1883年,他提出利用反作用装置作为太空旅行工具的推进动力,将牛顿第三定律和能量守衡定律作为火箭运动的理论基础。

1896年,他开始从理论上研究星际航行的有关问题,进一步明确了只有火箭才能达到这个目的。





1898年,齐奥尔科夫斯基完成了航天学经典性的研究论文《利用喷气工具研究宇宙空间》,内容涉及到与火箭和航天飞行有关的各个方面问题。

首先,他分析了现有运输装置的不足。运用变质量运动理论推导出了火箭运动的基本方程,从而使火箭的理论更趋于完善。这个公式后来被命名为齐奥尔科夫斯基公式。在这个公式的基础上,他推导出了火箭在重力场中的运动方程式。这两个简单公式奠定了火箭运动的理论。

根据这两个公式,齐奥尔科夫斯基建立了火箭质量比的概念,即火箭起飞前的质量与火箭燃料耗尽后的质量之比,并由此指出质量比的重要意义。

他还首次提出了火箭推进剂比冲的概念,认为比冲越大,火箭性能越好。提出采用多级火箭提高速度的理论,并推导出了火箭要克服地球引力所要具备的最小速度即第一宇宙速度为每秒8公里。

其后,他又对星际航行问题进行了研究和展望:设计并画出了载人宇宙飞船的草图,研究了载人宇宙飞行的种种问题,包括载人飞船内如何保持适宜的温度、压力、湿度等条件,飞船内空气和水的净化和重复使用问题,二氧化碳的吸收问题,利用绿色植物提供氧气的问题,以及宇航员如何克服起飞时的高过载问题等等。



(1903年,齐奥尔科夫斯基描述了利用旋转在太空中制造人工重力,以此建立旋轮太空站,当它旋转时惯性及离心力会把物体压在轮的外缘,以产生类似重力的加速度。)

齐奥尔科夫斯基的著作说构成了一个相当完整的航天学理论体系,其中许多研究成果在航天史属于第一,包括:

1、首次明确提出液体火箭是实现星际航行的理想工具;

2、首次较全面地研究了各种不同的液体推进剂,并提出液氢液氧是最佳的火箭推进剂;

3、首次推出火箭在真空中运动的关系式,并计算出火箭的逃逸速度;

4、首次提出了火箭质量比的概念,并阐述了质量比的重要性;

5、首次画出了完整的宇宙飞船的设计草图;

6、首次提出了液体火箭推进剂的泵输送方法;

7、首次提出了火箭发动机燃烧室的再生冷却方法;

8、首次提出利用陀螺仪实现宇宙飞船的方向控制;

9、首次研究了失重对生物和人的影响,并提出了减轻失重和超重不利影响的措施;

10、首次开展了失重和超重对小动物影响的试验;

11、首次提出利用植物改善舱内环境和提供宇航员食物的措施;

12、首次提出多级火箭的设计思想;

13、首次研究了火箭在大气层中运行时的空气动力加热问题;

14、首次提出空间站和太空生物圈设想;

15、首次提出利用太阳光压推进宇宙飞船的思想;

16、首次提出太空移民思想。

1935年9月19日,齐奥尔科夫斯基逝世于卡卢加,享年78岁。他一生发表了580篇科学论文和科幻作品,遗憾的是他的理论在生前并没有能够变为现实。但他的著作影响到整个欧洲和美国,美国人在20世纪50和60年代通过研究他的理论才明白为什么苏联人能在宇航中比美国领先一步。

现在,齐奥尔科夫斯基的大部分预言已经成为现实,他所构想的太空飞行包括载人太空飞行目标,都首先在他的故乡苏联--俄罗斯得以实现。



(1987年发行的苏联1卢布硬币上的齐奥尔科夫斯基像)



(谷歌为纪念齐奥尔科夫斯基诞辰155周年所设计的doodle)

1911年,齐奥尔科夫斯基写给《航空评论》杂志的信件,留下了航天史上的一句名言:

“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”

这必将长久地鼓励人们不断探索星际航行的奥秘!

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