7. Легче или тяжелее воздуха?

Две схватки между Циолковским и VII отделом Русского технического общества - в 1890 году, когда Менделеев переслал туда проект аэростата, и в 1893 году, после выхода в свет брошюры о цельнометаллическом аэростате, - закончились вничью. Каждый из противников остался при своем мнении, не отступив ни на шаг. Но ничто не проходит бесследно. Внесли свою лепту в творчество Циолковского и эти ожесточенные споры. Они породили желание изучить аппараты тяжелее воздуха, которые так рьяно защищали его оппоненты, проанализировать возможности самолета.

Константин Эдуардович читал в журналах о смелых полетах Лилиенталя. Знал он и точку зрения немецкого исследователя: прежде чем строить летательные аппараты, надо освоить искусство полета. Было известно Циолковскому и о широких экспериментах изобретателя пулемета Максима, пытавшегося построить огромный тяжелый самолет. Ну, а коль неглупые люди пытаются строить аэропланы, заключил он, надо составить об этих попытках и собственное суждение. Таково было неизменное правило Циолковского. И на этот раз он не собирался делать из него исключения.

Последовательно, шаг за шагом, начал анализировать Константин Эдуардович возможности самолета. Уж очень хотелось выяснить, по плечу ли летательной машине тяжелее воздуха тягаться с полюбившимся ему аэростатом?

Противники Циолковского начисто зачеркивали целесообразность аэростата. Но Константин Эдуардович далек от того, чтобы платить той же монетой. И не случайно, написав в 1894 году статью "Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина", он заметил, что главные выводы были сделаны им еще в 1890 году. Иными словами говоря, Циолковский не упускал из поля зрения аэропланы даже в ту пору, когда его влюбленность в аэростаты достигла апогея.

Подобно Менделееву и Жуковскому, своим духовным наставникам в теории полета, Циолковский - противник рабского подражания природе. Ему известны многочисленные опыты с машущими крыльями, но он не верит в них. Вряд ли эти опыты приведут к успеху. И дело не только в том, что машущие крылья конструктивно сложны. Взлет потребует гигантской мощности, если к взмахам крыльев не прибавить поступательного движения летательного аппарата.

Итак, скорость! Ее значение несомненно. Циолковский видит в ней одновременно и союзника и врага, понимает, что скорость определяет собой величину не только подъемной силы, но и сопротивления. "Сопротивление среды, - замечает он, - будучи при малых скоростях едва заметно и пренебрегаемо, становится невыносимым бременем при очень быстром поступательном движении. Эти выводы должны несколько охладить наш пыл и увлечение авиационными приборами. Тем не менее невозможно удержаться, чтобы не сделать точных расчетов для определения степени выгоды и условий полета".

В этом противоречии весь Циолковский. Ему действительно трудно удержаться. Страстная вера в аэростаты борется с желанием заглянуть в неизведанное. Он стремится постичь секреты аэропланов и одновременно жаждет разобраться в том, что несколькими строчками ниже с пренебрежением назовет "модным вопросом". Но Циолковский не был бы истинным ученым, если бы потребность к исследованию не одержала верх над слепой верой, над предвзятостью мнения.

Предпослав упоминавшиеся выше рассуждения о роли скорости для аппаратов тяжелее воздуха, ученый набрасывает облик крылатой машины. Прообраз его аэроплана - парящая птица или жесткокрылый жук. Два винта в головной части создадут необходимую для полета тягу. Вместо мускулов - взрывные бензиновые двигатели, охлаждаемые потоком встречного воздуха. Вертикальный и горизонтальный рули заменят хвостовое оперение, которым наделила птиц природа.

Все продумано в этой схеме. Горизонтальная часть руля "будет управлять наклонением снаряда к горизонту, вторая - направлением его к меридиану... Желательно, чтобы оба руля действовали автоматически, как это теперь собираются устраивать для пароходов".

Жук, стальной, жесткокрылый жук - вот образ, которым исследователь пытается закрепить у читателей представление о придуманном им воздушном снаряде. То, что аэроплан не совсем похож на жука, не смущает Циолковского: "Не считайте, однако, это очень печальным, - пишет он, - потому что и локомотив не есть точная копия лошади, а пароход - рыбы".

Обгоняя время, увлекаясь и подчас удивляясь собственным выводам, трудится исследователь. И происходит чудо: вместо посрамления аэропланов рождается гимн их будущего торжества. Легко понять редактора первого тома Собрания сочинений Циолковского Н. Я. Фабриканта, который написал, что этот труд, "бесспорно, составляет эпоху в развитии авиационной техники".

Да только ли авиационной? "Ракеты выращены и вскормлены под заботливым крылом самолета", - сказал однажды известный советский конструктор А. И. Микоян. Это еще раз подчеркивает, что Циолковский в XIX веке заблуждался, полагая, что путь к космической ракете лежит не через аппараты тяжелее воздуха, а через управляемый аэростат.

Однако, отмечая эту недооценку аэропланов (а умолчать о ней не могу, ибо объективность - святой долг биографа), хочу подчеркнуть и другое. Время заставило Циолковского пересмотреть свою точку зрения на аэростат и аэроплан как ступени, предшествующие ракете.

В 1926 году, намечая план работ по освоению космоса, он подчеркивал, что следует идти от известного к неизвестному, от швейной иголки к швейной машине, от ножа к мясорубке. "Так и мы думаем перейти от аэроплана к реактивному прибору - для завоевания солнечной системы".

На рубеже XIX и XX веков Циолковский отнесся к самолету предвзято. Эта предвзятость побудила его исследовать проблему создания аэроплана особенно обстоятельно и всесторонне. Прежде всего он много раз подчеркнул значение аэродинамических форм: "Нужно придавать снаряду возможно более острую и плавную форму (как у птиц и рыб) и не давать крыльям очень больших размеров, чтобы не увеличивать чрезмерно трения и сопротивления среды".

Нет, ему не по душе аэродинамический облик громоздких конструкций, избранных Максимом и Лилиенталем.

"Никаких летающих этажерок! Никаких мачт! Никаких расчалок! Разные мачты и тяжи создадут большое сопротивление", - говорит сам себе Циолковский, и этот вывод примерно на четверть века опередил воззрение десятков конструкторов с мировыми именами.

Свободнонесущий моноплан, за который ратовал Циолковский, вошел в практику самолетостроения лишь в двадцатых годах XX столетия.

Но свободнонесущее крыло не исчерпывает открытия Циолковского. Ведь самолет, который он набросал, не просто свободнонесущий моноплан, а моноплан типа "Чайка". Эту схему применили на практике в тридцатых годах нынешнего столетия, через десяток лет после появления первых свободнонесущих монопланов. "Чайка" показала несомненные аэродинамические преимущества перед своими предшественниками.

Оппоненты из VII отдела упрекали Циолковского: проект аэростата конструктивно слаб. Но дай бог им понимать самолет так, как понял его этот убежденный поборник газовых воздушных кораблей.

Он продумал взлет и посадку. Предусмотрел "выдвигающиеся внизу корпуса" колеса (к слову сказать, колесного шасси не имел появившийся спустя полтора десятка лет самолет братьев Райт). Указал, что взлетать и садиться надо против ветра. Из полетов планеров Лилиенталя с характерным для них акробатическим балансированием в воздухе сделал вывод о том, что аэроплану понадобится автоматический регулятор для поддержания равновесия.

Циолковский вновь возвращается к мысли об автопилоте. Но новый автопилот отнюдь не повторение того, который предлагался год назад для аэростата. "Мне кажется, - пишет ученый, - для аэроплана следует употребить как регулятор горизонтальности маленький, быстро вращающийся диск, укрепленный на осях таким образом, чтобы его плоскость могла всегда сохранять одно положение, несмотря на вращение и наклонение снаряда. При быстром, непрерывно поддерживаемом вращении диска (гироскоп) его плоскость будет неподвижна относительно снаряда".

Поразительное техническое чутье! Именно гироскоп - основа современных автопилотов.

Отвлечемся на миг от нашего рассказа, и мы увидим, какое плодотворное зерно бросил авиационной практике Циолковский, вернувшись к идее автоматического пилота. Трудно, да, пожалуй, просто невозможно переоценить роль этой идеи. Развитие техники наделило ее огромной силой. Ни скоростная авиация, ни ее наследница - ракетная техника немыслимы без автоматики. Без нее человек никогда бы не пробился в область тех грандиозных скоростей, где сегодня он полновластный хозяин.

Развивая идею Циолковского, современные конструкторы создали не только автопилот, но и автоматы, присматривающие за двигателем. Однако и этого мало. Даже при автоматических системах обобщения информации, которую получает летчик, требуется время, а за 0,5 - 0,7 секунды, необходимых летчику, чтобы прореагировать на сигналы приборов, околозвуковой самолет пролетает 150 - 220 метров. И тогда на самолеты потянулись счетно-решающие устройства. Тягаться с ними в быстроте действия человеку просто бессмысленно. Электронные математики обрабатывают сигналы приборов, быстро и уверенно отдают необходимые команды.

Современные автоматы воздушных кораблей впитали в себя и достижения кибернетики. За последнее время появились системы, приспосабливающиеся к различным, зачастую совсем не похожим друг на друга условиям полета. Таковы плоды замечательного открытия, сделанного Циолковским еще на заре авиации.

Разумеется, гироскопический автомат далеко не исчерпывает того нового, что раскрыла в 1894 году читателям журнала "Наука и жизнь" эта работа. Интересны и новы для авиационной практики рассуждения Циолковского о равнопрочном крыле, о необходимости уменьшать его толщину от корня к концевым частям, о металлических пустотелых трубках как основном элементе конструкции. Авиация придет к этим трубкам через эпоху бамбука. А Циолковский перешагнул через ступень бамбуковой авиации. Он делает далеко идущие выводы, анализируя лучшие конструкции своего времени. Не случайно напоминает он читателю о нашумевшей тогда Эйфелевой башне. Ведь если покрыть эту башню чехлом, ее средняя плотность приблизится к средней плотности крыла, за которое он ратует.

Когда проект цельнометаллического аэростата обсуждался в Техническом обществе, Кованько упрекал Циолковского в недостаточной осведомленности о достижениях в области двигателей. Своим исследованием аэроплана Константин Эдуардович отвечает бравому генералу от воздухоплавания:

"У меня есть теоретические основания верить в возможность построения чрезвычайно легких и в то же время сильных бензиновых или нефтяных двигателей, вполне удовлетворяющих задаче летания".

Выводы Циолковского ошеломляющи! Но даже им не под силу опрокинуть власть безграничной веры в дирижабли. Отсюда оговорки, которыми ученый пытается ослабить результаты своих расчетов. Подсчитав возможный вес конструкции и мощность, необходимую для полета аэроплана при тех или иных условиях, он заключает: "Отсюда видно, как трудно устраивать корабли, поднимающие значительное число воздушных путешественников. Между тем как самый громадный теоретический аэростат, при условиях гораздо менее натянутых, поднимает до 600 пассажиров, требуя на каждого не более 1 л. с. и двигаясь со скоростью 62 км/час... во сто раз больше пассажиров и во сто раз меньше энергия двигателей: во сто раз большая возможность исполнения и во сто раз меньшие расходы на путешествие..."

Еще раз, подтверждая прочность своих убеждений, Циолковский спустя несколько десятилетий писал: "В 1894 году я отдал последнюю дань увлечения аэропланом, напечатав в журнале "Наука и жизнь" теоретическое исследование "Аэроплан", но и в этом труде я указал на преимущества газовых, металлических, воздушных кораблей".

Вот тут бы, после опубликования статьи об аэроплане, VII отделу самое время всерьез заняться Циолковским. Взять бы этот труд, проанализировать, поспорить. Но нет! Петербургских специалистов не интересует калужский учитель. Они не обращают на новую работу ни малейшего внимания.

Итак, Циолковский забыт. Забыт преднамеренно. Но упрямый учитель не упускает случая напомнить о себе VII отделу. Этот случай дал ему Михаил Михайлович Поморцев - тот третий оппонент, что присоединился в 1893 году к Федорову и Кованько при вторичном обсуждении проекта цельнометаллического аэростата.

Образованный артиллерийский офицер, отличный математик, Поморцев принадлежал к числу весьма уважаемых членов Русского технического общества. По окончании Академии генерального штаба он был прикомандирован к Пулковской обсерватории. Начав там свою деятельность с занятий высшей геодезией, перешел затем к вопросам метеорологии. Под влиянием Менделеева Поморцев серьезно занялся метеорологией. Он использовал для научных наблюдений воздушные шары, совершив около сорока полетов.

Однако пионер аэрологических исследований и отнюдь не заурядный ученый не верил в будущность дирижаблей. В 1896 году он высказал свои взгляды в книге "Привязной свободный и управляемый аэростат", подкрепив их подробными и обстоятельными расчетами. Разумеется, Циолковский ознакомился с этой книгой. А прочитав ее, обнаружил грубую ошибку, допущенную автором. Дело в том, что Поморцев по рассеянности спутал в одном из расчетов диаметр с радиусом. Казалось бы, пустяк, описка, но последствия ее оказались разительными. Логика Поморцева рухнула, как дом, из-под которого вытащили фундамент.

"Что написано пером, того не вырубишь топором!" Прочитав письмо Циолковского, опубликованное в журнале "Технический сборник", Поморцев буквально схватился за голову. Что делать?!. Как избавиться от позора? Михаил Михайлович заторопился в книжные магазины Петербурга, куда он передал для комиссионной продажи свой труд. Скорее собрать злополучные книги! Собрать, изъять и уничтожить! Но, как ни спешил извозчик в ожидании богатых чаевых, скупить все книги Поморцев не успел. Сделало свое дело и письмо Циолковского. История приобрела нежелательную для VII отдела огласку.

3 ноября 1896 года газета "Калужский вестник" напечатала научный фельетон Е. Ф-ва "К вопросу об управляемых аэростатах". Изложив историю схватки с Поморцевым, автор заканчивал свою статью так: "Работа г. Циолковского, видимо, есть плод солидного труда, выражена весьма определенно и заслуживает того, чтобы ею занялись не только "рассеянные" люди".

В этой газете увидел свет научный фельетон Циолковского

Но, разумеется, дело было не только в вопиющей рассеянности Поморцева. Расхождения оказались куда серьезнее. Вместе со своими товарищами по VII отделу Поморцев старался доказать, что причина большого сопротивления дирижаблей - высокие аэродинамические коэффициенты. Восстав против такой точки зрения, Циолковский твердо решил "производить опыты по сопротивлению воздуха, защищая управляемость аэростата".