Основы теории реактивного движения и теоретической космонавтики

Дальнейшие работы ученого связаны с теорией реактивного движения. Они способствовали дальнейшему развитию космонавтики в будущем; именно расчеты Циолковского использовались при проектировании ракетных систем и запускаемых ИСЗ. Таким образом, Циолковского можно считать «отцом» советской космонавтики. Достижения ученого в этой области грандиозны.

· Циолковский разработал основы теории реактивного движения и провёл теоретическое исследование прямолинейных движений ракеты, обосновав возможность применения реактивных аппаратов для межпланетных сообщений.

· Он заложил основы нового раздела теоретической механики — механики тел переменного состава. В работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.) Циолковского содержались постановка и решение классических задач механики тел переменного состава — первой и второй задач Циолковского. Обе эти задачи относятся как к механике тел переменного состава, так и к ракетодинамике.

· Ученый впервые доказал, что аппаратом, способным совершить космический полёт, является ракета.

· В рамках ракетостроения предложил такие новшества, как газовые рули (из графита) для управления полётом ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки космического аппарата (во время входа в атмосферу Земли), стенок камеры сгорания и сопла; насосную систему подачи компонентов топлива и др.

· В области ракетных топлив Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих; рекомендовал топливные пары, которые и сейчас успешно используются при запуске ракет: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами.

· Предложил идею дозаправки ракет во время полёта.

· В теоретической космонавтике Циолковский проводил теоретические исследования прямолинейного движения ракет в ньютоновском гравитационном поле.

· Он приложил законы небесной механики к определению возможностей реализации полётов в Солнечной системе и исследовал физику полёта в условиях невесомости.

· Определил оптимальные траектории полёта при спуске на Землю; в работе «Космический корабль» (1924 г.) Циолковский проанализировал происходящий без затрат топлива планирующий спуск ракеты в атмосфере при возвращении её из заатмосферного полёта по спиральной траектории, огибающей Землю.

· Циолковский выдвинул идею использования для космических полётов многоступенчатых ракет (или «ракетных поездов») и предложил два типа таких ракет (с последовательным и параллельным соединением ступеней). Своими расчётами он обосновал наиболее выгодное распределение масс ракет, входящих в «поезд». В ряде его работ (1896 г., 1911 г., 1914 г.) была детально разработана строгая математическая теория движения одноступенчатых и многоступенчатых ракет с ЖРД.

· Циолковский предложил старт ракеты с эстакады – наклонной направляющей. Сейчас такой способ старта ракеты применяется в РСЗО.

· Циолковский вычисляет работу по преодолению силы земного тяготения, определяет скорость, необходимую для выхода аппарата в Солнечную систему («вторая космическая скорость») и время полета во второй части труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами», вышедшей в 1911г.

· Он разработал формулы для расчета изменения скорости тела при реактивном движении: (1), (2) – для расчета изменения скорости при движении в среде соответственно с сопротивлением и без.

(1)

(2)