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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Cosmonáutica. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Em nosso tempo, o vôo de uma espaçonave é considerado comum. E às vezes até parece estranho que cem anos atrás as pessoas só pudessem sonhar com esses voos. “No século XVII, surgiu a história do escritor francês Cyrano de Bergerac sobre o vôo para a Lua”, escreve I.A. Minasyan. O ímã mais alto subiu acima da Terra até chegar à Lua. O famoso escritor inglês HG Wells descreveu uma fantástica viagem à Lua em um projétil, cujo corpo era feito de um material não sujeito à gravidade. Diferentes meios foram propostos para a implementação do voo espacial, mas nem um único cientista, nem um único escritor de ficção científica por muitos séculos conseguiu nomear o único meio à disposição do homem, com a ajuda do qual se pode superar o poderosa força da gravidade da Terra e ser levado para o espaço interplanetário. A grande honra de abrir o caminho para as estrelas para as pessoas coube ao nosso compatriota Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. O modesto professor Kaluga pôde ver no conhecido foguete de pólvora um protótipo das poderosas espaçonaves do futuro. Suas ideias ainda servem e servirão de base para a criação de foguetes e exploração humana do espaço ao redor do Sol por muito tempo. Quase dois mil anos se passaram desde que os inventores da pólvora - os antigos chineses - construíram os primeiros foguetes, mas apenas Tsiolkovsky mostrou que a única aeronave capaz de penetrar na atmosfera e até deixar a Terra para sempre é um foguete. Ele não apenas fundamentou os princípios gerais, mas também fez cálculos práticos detalhados, a partir dos quais o notável cientista chegou à conclusão de que era necessário criar trens de foguetes, ou, como dizemos agora, foguetes de vários estágios, também como a necessidade de criar satélites artificiais da Terra. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935) nasceu na aldeia de Izhevsk, província de Ryazan, na família de um silvicultor. Aos dez anos, Kostya adoeceu com escarlatina e perdeu a audição. O menino não podia ir à escola e tinha que estudar sozinho. Aqui está como o próprio cientista relembrou os anos de sua juventude: "Separei com curiosidade e compreensão vários livros de meu pai sobre ciências naturais e matemáticas (meu pai foi professor dessas ciências em aulas de fiscal por algum tempo) E agora estou fascinado pelo astrolábio, medindo a distância a objetos inacessíveis , fazendo planos, determinando alturas. Arranjo um altímetro. Com a ajuda de um astrolábio, sem sair de casa, determino a distância até a torre de incêndio. Encontro 400 arshins. Vou e acredito. Acontece que é verdade. Então eu acreditei no conhecimento teórico ... " Quando Konstantin tinha dezesseis anos, seu pai o enviou a Moscou para seu amigo N. Fedorov, que trabalhava como bibliotecário no Museu Rumyantsev. Sob sua liderança, Tsiolkovsky estudou muito e no outono de 1879 foi aprovado no exame para o título de professor de escolas públicas. Depois do Natal de 1880, Tsiolkovsky recebeu a notícia de sua nomeação como professor de aritmética e geometria na escola distrital de Borovsk... Tsiolkovsky trabalhou em Borovsk por vários anos e em 1892 foi transferido para Kaluga. Foi nesta cidade que ele passou toda a sua vida. Aqui ele ensinou física e matemática no ginásio e na escola diocesana, e dedicou todo o seu tempo livre ao trabalho científico. Não tendo dinheiro para comprar instrumentos e materiais, ele fez todos os modelos e dispositivos para experimentos com suas próprias mãos. A gama de interesses de Tsiolkovsky era muito ampla. No entanto, devido à falta de educação sistemática, muitas vezes chegou aos resultados já conhecidos na ciência. Por exemplo, isso aconteceu com seu primeiro trabalho científico sobre os problemas da dinâmica dos gases. Mas para o segundo trabalho publicado - "A Mecânica do Organismo Animal" - Tsiolkovsky foi eleito membro titular da Sociedade Físico-Química Russa. Este trabalho ganhou críticas positivas dos maiores cientistas da época - Mendeleev и Stoletov. Stoletov apresentou Tsiolkovsky ao seu aluno Nikolai Zhukovsky, após o qual Tsiolkovsky começou a estudar a mecânica do voo controlado. O cientista construiu um túnel de vento primitivo no sótão de sua casa, no qual fez experimentos com modelos de madeira. O material que ele acumulou serviu de base para o projeto de um balão controlado. Então Tsiolkovsky chamou o dirigível, já que a palavra em si ainda não havia sido inventada naquela época. Tsiolkovsky não foi apenas o primeiro a propor a ideia de um dirigível todo em metal, mas também construiu um modelo funcional dele. Ao mesmo tempo, o cientista criou um dispositivo original para controle automático de voo do dirigível, bem como um esquema original para regular sua força de elevação. No entanto, funcionários da Sociedade Técnica Russa rejeitaram o projeto de Tsiolkovsky devido ao fato de o inventor austríaco Schwartz ter feito uma proposta semelhante ao mesmo tempo. No entanto, Tsiolkovsky conseguiu publicar uma descrição de seu projeto na revista "Scientific Review" e, assim, garantir a prioridade para esta invenção. Após o dirigível, Tsiolkovsky voltou-se para o estudo da aerodinâmica das aeronaves. Ele estudou em detalhes a influência da forma da asa na quantidade de sustentação e derivou a relação entre a resistência do ar e a potência necessária do motor da aeronave. Esses trabalhos foram usados por Zhukovsky na criação da teoria do cálculo das asas. Posteriormente, os interesses de Tsiolkovsky mudaram para a exploração espacial. Em 1903, publicou o livro Explorations of the Spaces of the World pela Jet Instruments, onde provou pela primeira vez que o foguete era o único veículo capaz de fazer um voo espacial. É verdade que Tsiolkovsky não tinha conhecimento matemático e não podia fornecer cálculos detalhados de seu design. No entanto, o cientista apresentou uma série de ideias importantes e interessantes. Esses primeiros trabalhos do cientista passaram quase despercebidos. A doutrina de uma nave a jato só foi notada quando começou a ser impressa uma segunda vez, em 1911-1912, na conhecida revista metropolitana Vestnik Aeronautics, amplamente divulgada e ricamente publicada. Então muitos cientistas e engenheiros no exterior declararam sua prioridade. Mas graças ao trabalho inicial de Tsiolkovsky, sua prioridade foi comprovada. Neste artigo e suas continuações subsequentes (1911 e 1914), ele lançou as bases para a teoria dos foguetes e um motor de foguete líquido. Ele foi o primeiro a resolver o problema de pousar uma espaçonave na superfície de planetas desprovidos de atmosfera. Em 1926-1929, Tsiolkovsky resolve uma questão prática: quanto combustível deve ser levado em um foguete para obter uma velocidade de decolagem e deixar a Terra. I A. Minasyan: "Tsiolkovsky derivou uma fórmula que permite calcular a velocidade máxima que um foguete pode desenvolver. Essa velocidade máxima alcançável depende principalmente, é claro, da velocidade dos gases que saem do bocal do foguete. E a velocidade dos gases, em por sua vez, depende principalmente do tipo de combustível e da temperatura do jato de gás. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade. Isso significa que, para um foguete, é necessário selecionar o combustível mais calórico, que, quando queimado, fornece a maior quantidade de calor. Mas a velocidade máxima de um foguete depende não apenas da velocidade de saída dos gases do bocal. Segue-se da fórmula que também depende da massa inicial e final do foguete, ou seja, em que parte de seu peso recai sobre o combustível e qual parte - em estruturas inúteis (em termos de velocidade de vôo): corpo, mecanismos de controle, lemes e até a própria câmara de combustão e o bocal. Esta fórmula de Tsiolkovsky é a base sobre a qual se baseia todo o cálculo dos foguetes modernos. ) é nomeado o número de Tsiolkovsky em homenagem ao grande cientista. A principal conclusão desta fórmula é que no espaço sem ar o foguete se desenvolverá quanto maior a velocidade, quanto maior a velocidade de saída dos gases e quanto maior a razão entre a massa inicial do foguete e sua massa final, ou seja, quanto maior o número de Tsiolkovsky. Tendo estabelecido que o limite de velocidade de um foguete depende da qualidade do combustível e da proporção de massa útil e "inútil", Tsiolkovsky investigou o potencial calorífico de combustíveis em pó. Seus cálculos mostraram que esses combustíveis não seriam capazes de fornecer a temperatura de combustão necessária e, portanto, a velocidade de exaustão, necessária para superar a gravidade da Terra. Além disso, o pó solto ocupa um grande volume, sendo necessário aumentar o corpo e, consequentemente, a massa final do foguete. O cálculo mostra que, para que um foguete de propelente líquido com pessoas desenvolva uma velocidade de decolagem e faça um voo interplanetário, é necessário levar combustível cem vezes mais que o peso do corpo do foguete, motor, mecanismos, instrumentos e passageiros combinado. Novamente um obstáculo muito sério. O cientista encontrou uma saída original - um trem de foguetes, uma nave interplanetária de vários estágios. Consiste em muitos mísseis interconectados. No foguete dianteiro, além do combustível, há passageiros e equipamentos. Os foguetes funcionam por sua vez, dispersando todo o trem. Quando o combustível de um foguete queima, ele é despejado, enquanto os tanques vazios são removidos e todo o trem fica mais leve. Então o segundo foguete começa a funcionar, e assim por diante.O foguete dianteiro, como se estivesse em uma corrida de revezamento, recebe a velocidade adquirida por todos os foguetes anteriores. Pode parecer que é mais lucrativo fazer o maior número possível de estágios de foguetes. No entanto, os cálculos provam de forma convincente que esse não é o caso: a velocidade máxima aumenta visivelmente até três ou quatro etapas e dificilmente cresce. A velocidade do foguete após seis estágios permanece praticamente constante. É curioso que, praticamente sem instrumentos, Tsiolkovsky calculou que a altura ideal para um voo ao redor da Terra é um intervalo de trezentos a oitocentos quilômetros acima da Terra. É nessas altitudes que os vôos espaciais modernos ocorrem. Muitos anos à frente de seus contemporâneos, o grande cientista, usando a linguagem exata da matemática, mostrou pela primeira vez os caminhos do domínio do homem sobre o espaço sideral e indicou os verdadeiros caminhos pelos quais a técnica das comunicações interplanetárias deveria seguir. Tendo aprendido sobre os trabalhos de Tsiolkovsky, o cientista alemão Hermann Oberth escreveu a ele: "Conhecendo seu excelente trabalho, eu poderia prescindir de muitos trabalhos vãos e hoje teria avançado muito mais". Em 1911, Konstantin Eduardovich proferiu palavras proféticas: "A humanidade não permanecerá para sempre na Terra, mas, na busca de luz e espaço, primeiro penetrará timidamente além da atmosfera e depois conquistará todo o espaço circunsolar". Hoje somos todos testemunhas desta grande previsão se tornando realidade. Autor: Samin D. K.
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