8. У колыбели новой науки

Стремясь защитить дирижабли, Константин Эдуардович приступил к изучению сопротивления воздуха. А получилось наоборот: незаметно для самого себя он продолжал прокладывать дорогу самолетам. Ведь опыты по исследованию сопротивления нужны были им не меньше, а быть может, даже больше, чем Дирижаблям.

Конечная цель исследований не оставляла сомнений. Нужно было научиться измерять аэродинамические силы, те силы, что возникают при встрече потока воздуха с моделью. Если знать величину этих сил, можно вычислить затем коэффициенты, показывающие аэродинамическое совершенство модели.

Хитрая задача. Но Циолковский раскусил тот твердый орешек, к которому никто до него не сумел подступиться. Секрета из своей методики он делать не стал. В брошюре "Железный управляемый аэростат на 200 человек, длиной с большой морской пароход" ученый рассказал о найденном решении.

Логика Циолковского подкупающе проста. Измерить - значит сравнить, сопоставить с чем-то уже известным. Известно лишь одно - сопротивление плоской пластинки. Формулу для его вычисления Константин Эдуардович вывел в 1891 - 1892 годах. Но придумать способ измерения - только половина дела. Вторая, не менее сложная осуществить этот способ. Циолковский недолго ломал себе голову. Он решил воспользоваться рычагом. Заметим, у рычага была отменная рекомендация - весы. Их безотказность и точность были, проверены веками: на одном конце коромысла груз, на другом - чашка с гирями. Нечто подобное предложил и Циолковский. На одном конце стержня модель, на другом - плоская пластинка, выполнявшая обязанность гирь. Орудуя ножницами, Циолковский подстригал пластинку. Он менял тем самым ее сопротивление и добивался равновесия стержня. Этот рычаг, позволявший определять величину подъемной силы и сопротивления, вошел в историю науки под названием аэродинамических весов.

Итак, вскарабкавшись на крышу, Циолковский испытывает на ветру свои модели. Затем подсчитывает возникшее сопротивление и вычисляет аэродинамический коэффициент модели; Из литературных описаний, оставленных Циолковским, было известно, что и модель и плоская пластинка во время опыта размещались внутри двух параллельных труб, укрепленных на треноге. Как выглядела эта установка, можно было лишь догадываться. Никогда и нигде не было опубликовано ее фотографии, а такой снимок, как выяснилось, существовал.

Вы можете посмотреть его на вклейке - обычную любительскую фотографию, вероятно сделанную самим Константином Эдуардовичем.

Он вынес во двор и установку и модели, положил их на гнутый "венский" стул и сфотографировал. Этот редчайший снимок впервые появился в этой книге. Обратите внимание на подпись, которой сопроводил его Циолковский. Из нее совершенно ясно, что фотография сделана для иллюстрации работы "Железный управляемый аэростат на 200 человек".

Разумеется, точность первых аэродинамических экспериментов оставляла желать много лучшего. К тому же ветер часто менял свое направление и силу, осложняя исследования. Но даже грубые, далеко не совершенные опыты раскрыли глаза на многое. Самое главное - их результаты совпали с предварительными подсчетами.

О, как обрадовался Циолковский! Поморцев и другие его противники считают сопротивление аэростатов громадным. Теперь их теоретические выводы разбиты, опыты показали, что сопротивление не так уж значительно, да к тому же чем быстрее летит аэростат, тем меньше коэффициент сопротивления. Циолковский чувствует себя победителем. И, согласитесь, у него есть для этого все основания. Нет, не зря лазил он по крышам, едва удерживаясь при порывах сильного ветра.

Сомнений нет. Опыты надо продолжать. Продолжать, чтобы добиться уточнения первых, пока еще очень грубых результатов. Константин Эдуардович понимает: пора отказаться от ветра. Слишком изменчив и чересчур ненадежен ветер для тех экспериментов, о которых мечтает ученый. И исследователь решает: он построит "воздуходувку" - установка, которую мы назовем сегодня аэродинамической трубой, заменит естественный воздушный поток искусственным.

Но извечный барьер бедности не взят Циолковским. Деньги... Их нужно много. Сотни рублей...

Более чем скромный бюджет семьи урезан до крайности. Откуда же взять деньги? Циолковский перебирает вероятные возможности - и вдруг вспоминает: Русское физико-химическое общество! С какой теплотой оно встретило его первые работы! Конечно, там оценят новый замысел провинциального учителя. Ведь и тогда, в 1881 году, общество искренне стремилось ему помочь.

Скорее за перо и бумагу! Скорее послать письмо в Петербург. Надежда подхлестывает ученого, торопит его. Исследователю не терпится завершить свой замысел. Его планы скромны. Для их осуществления он просит всего лишь двести рублей. Но общество не торопится выдать эти деньги. Оно составляет специальную комиссию. Пусть члены этой комиссии - Д. К. Бобылев, В. В. Лермонтов и И. В. Мещерский - запросят господина Циолковского о его намерениях и решат, стоит ли субсидировать его опыты. Ведь касса общества крайне скудна...

Циолковский отвечает обширным, исчерпывающим, хотя и весьма осторожным письмом. Аэродинамические опыты - лишь часть его боевых действий против VII отдела Русского технического общества. Ну, а коль война, так должны быть и военные тайны. Он готовит своим научным противникам сокрушительный удар и, разумеется, не хочет преждевременно разглашать свои стратегические планы. "Прежде всего, - пишет он, - покорнейше прошу г. г. многоуважаемых членов комиссии, дав свое мнение обществу, не сообщать ничего и никому о моих работах и планах до окончания их и напечатания".

Воинственный пыл Циолковского не остыл. И желание доказать неправоту оппонентов из VII отдела не покидает его ни на минуту. "Некоторые авторы по сопротивлению (г. Поморцев), - читаем мы в письме, посланном комиссии, - пренебрегают значением кормовой части тела и трением воздуха (даже для продолговатых тел). Я сделаю опыты, которые выяснят этот спорный вопрос".

Да, комиссия могла составить ясное представление и о будущем приборе Циолковского и об опытах, которые он хочет поставить. Константин Эдуардович дал весьма ясную схему будущей аэродинамической трубы. Падающий груз приведет во вращение колесо, разместившееся в улиткообразном раструбе. Гонимый лопастями колеса, поток воздуха вырвется из раструба и будет обтекать установленную перед ним модель.

Для измерения величины силы сопротивления предусматривалось хитроумное устройство: закрепленная на небольшой деревянной подставке модель плавала на поверхности воды, налитой в жестяной ящик. Ниточка связывала подставку с проволочным маятником. По отклонению маятника и предстояло судить о величине измеряемого сопротивления.

Как будто бы все продумано, но вывод комиссии совершенно неожидан. Нет, господин Циолковский ничего не добьется. Чтобы получить результаты, интересные для науки, нужны опыты в значительно большем масштабе, а для них у общества нет денег.

Циолковский огорчен. Поддержка нужна ему как никогда. Большие и важные открытия совсем близко. Он подошел к ним вплотную. Кажется, только протяни руку - и срывай плоды напряженных размышлений. Но все обрывает холодная, беспощадная фраза: "Денег нет!"

И все же труба построена. Построена ценой переутомления, недоедания всей семьи, отказа от самого насущного. Константин Эдуардович приступает к новой серии аэродинамических опытов.

Во многих книгах и статьях можно прочитать, что труба Циолковского была первой в России. Это не совсем верно. Строго говоря, Константин Эдуардович имел предшественника. Аэродинамическую трубу построил в 1871 году в Петербурге военный инженер В. А. Пашкевич. Впрочем, это ничуть не умаляет заслуг Циолковского. Пашкевич занимался вопросами баллистики. Циолковский же был первым в нашей стране человеком, использовавшим "воздуходувку" для поиска новых закономерностей полета с малыми скоростями. Короче, поборник дирижаблей стал одним из основателей экспериментальной аэродинамики.

Все было сделано в полном соответствии с первоначальным замыслом. Просто и бесхитростно, но зато богато по результатам. Константин Эдуардович исследовал около ста моделей самой различной формы, выклеенных из толстой рисовальной бумаги. К сожалению, ни одна из них не сохранилась. Мы знаем, как они выглядели, лишь по фотографии, сделанной самим Циолковским.

Несколько слов по поводу этой фотографии. Изобилие моделей на снимке Константин Эдуардович комментирует весьма скромной надписью на обороте: "Жалкие остатки моделей, уничтоженных наводнением 1908 года". Этот снимок отлично характеризует масштабы опытов Циолковского. Примечателен он и другим - конвертом, из которого извлечен. Адрес не требует комментариев: "Москва, Чистые пруды, Мыльников пер., д. Соколова. Его Превосходительству Николаю Егоровичу Жуковскому". А штемпель, погасивший почтовую марку, уточняет: снимок послан 6 мая 1910 года.

И все же первые эксперименты не дали удовлетворения. Хотелось большего - развить и углубить начатые опыты. Возможности трубы ограничены. Нужно строить новую, большую по размерам, более совершенную. И снова (в какой уже раз!) старая неотвязная трудность - денег нет! Циолковский прерывает эксперименты и принимается за математическую обработку законченных опытов.

Итоги этой работы подводит статья "Давление воздуха на поверхности, введенные в искусственный воздушный поток". В 1898 году ее опубликовал одесский журнал "Вестник опытной физики и элементарной математики".

Эксперименты Циолковского выглядят грубыми и несовершенными, но внешность обманчива. На самом деле они чрезвычайно тонки и искусны. Впервые в истории науки исследована опытным путем зависимость силы трения воздуха от скорости воздушного потока и площади поверхности обтекаемого тела. Внимательный экспериментатор подметил и роль "сопротивления кормы" в общем сопротивлении обтекаемого тела, которую столь рьяно отрицал М. М. Поморцев.

Константин Эдуардович абсолютно убежден в правоте своих выводов. Кто не верит - пусть проверит. Он готов повторить любой из своих опытов, гарантируя точность достигнутых результатов. Циолковский - энергичный защитник эксперимента. "Воздуходувки" должны войти в арсенал исследователей науки о полете. "Прибор, устроенный мною, - пишет ученый, - так дешев, удобен и прост, так быстро решает неразрешимые теоретические вопросы, что должен считаться необходимой принадлежностью каждого университета или физического кабинета".

Циолковский видит будущее экспериментальной аэродинамики, а потому так страстен его призыв к искателям научной истины: точно формулируйте законы сопротивления и трения! Их роль в теории аэростата и аэроплана громадна! Да и найдется ли область техники и науки, где законы сопротивления упругой среды не имели бы значения?

Если бы сегодня был жив Циолковский, он, вероятно, с большим удовольствием перечитал свои собственные слова, написанные в последние годы уходившего XIX столетия. Быть может, он приехал в один из тех научных институтов, где стоят правнуки его "воздуходувки" - сложные замысловатые сооружения. Двигатели в десятки тысяч лошадиных сил рождают в них подлинные воздушные ураганы.

Константин Эдуардович увидел бы в аэродинамических трубах макеты кварталов новых городов - архитекторов интересуют направление и сила ветров, которые подуют на улицах будущего. С интересом наблюдал бы за автостроителями, испытывающими в трубе и микролитражку "Запорожец" и многотонный самосвал, узнал бы о том, как изучается в аэродинамических трубах влияние лесозащитных полос на распределение снега на полях, на выдувание почвы.

Ему, мечтавшему о железном аэростате на 200 человек, довелось бы увидеть, как испытывают в трубах гигантские крылатые лайнеры, за считанные часы прорезающие бескрайные просторы нашей страны, и винтокрылые машины - вертолеты, и реактивные аэропланы стратосферы, и даже ракеты - корабли безбрежного космического моря.

Различных людей увидел бы Циолковский в современных аэродинамических лабораториях. И кто знает, быть может, он вдруг сказал бы своим провожатым:

"А ведь я нисколечко не удивлен. Я всегда верил в то, что все произойдет именно так!" И ученые почтительно склонили бы голову, услышав эту реплику. Ведь он действительно так много видел через толщу лет, через трудности, которые мешали ему работать.

Из дали времен сбывшиеся мечты видны как на ладони. Но тогда все было иначе. Вглядываясь в свои схемы, в расчеты, в формулы, Константин Эдуардович старался найти ответ на один-единственный вопрос: кто же поможет осуществить все то, что хочется сделать ему в области аэродинамики? Физико-химическое общество отказало, в Русское техническое общество и обращаться не стоит. Он слывет там за неисправимого прожектера. Так куда же? И Константин Эдуардович пишет в высокую инстанцию - вице-президенту Академии наук.

Он просит компетентных господ, членов академии почтить его труды рассмотрением и оценкою. Он надеется, что она окажется благоприятной и посодействует производству новых опытов по сопротивлению воздуха.

Трудно сказать, сколь велики были эти надежды. Циолковский не ожидал от Академии наук слишком многого. Во всяком случае, обращаясь к вице-президенту, он лишь упоминает о "Вестнике опытной физики", не высылая ни экземпляра этого журнала, ни даже оттиска статьи. Однако все произошло вопреки ожиданиям. Спустя десять дней после того, как письмо было отправлено, 22 сентября 1899 года, Физико-математическое отделение Академии наук познакомило с ним академика Михаила Александровича Рыкачева.

Лучшего рецензента и желать было нельзя. Проблемами воздухоплавания Рыкачев интересовался на протяжении многих лет. Еще в ту пору, когда Циолковский совсем маленьким мальчиком безмятежно играл в Рязани, Михаил Александрович пытался разобраться в секретах летательных аппаратов. Тщательно изучив труды своих предшественников, он пошел по пути, намеченному академиком Я. Д. Захаровым.

Но аэрологические полеты были лишь частью исследований Рыкачева. Он искренне верил в будущность летного дела, справедливо считая, что со временем оно принесет не меньшую пользу, чем пар, электричество и мореплавание. Вот почему еще в 1870 - 1871 годах Рыкачев провел серьезные исследования по аэродинамике.

Нужно ли удивляться, что, прочитав по поручению Академии наук статью Константина Эдуардовича, Рыкачев понял, что имеет дело с серьезным, вдумчивым исследователем.

"Опыты эти заслуживают полного внимания академии, - писал Рыкачев в своем отзыве, - как по идее, так и по разнообразию опытов. Несмотря на примитивные домашние средства, какими пользовался автор, он достиг все же весьма интересных результатов...

По всем этим причинам производство опытов в более широких размерах и более точными приборами было бы крайне желательно, и я позволяю себе просить Отделение исполнить просьбу автора и оказать ему материальную поддержку из фонда, предназначенного на ученые потребности".

Эти соображения академик доложил в октябре 1899 года Физико-математическому отделению. Решение единодушно: просить академика Рыкачева войти в сношение с г. Циолковским, чтобы получить от него программу предполагаемых опытов вместе со сметой расходов. Однако, одобряя мысль о помощи Циолковскому, академики просили Рыкачева предупредить калужского исследователя, что он должен быть весьма экономным. Несмотря на то, что Академия наук пышно именовалась Императорской, средства ее были весьма ограниченны.

Циолковский не принадлежал к числу тех, кто заставляет себя долго просить. И программу и соображения по поводу предстоящих расходов он выслал через неделю. "Подробной сметы представить не могу, - писал при этом Константин Эдуардович, - но думаю, что мне будет достаточно 1 000 рублей. Тем не менее я буду благодарен и за самую малую помощь, оказанную мне Академией наук. Не пренебрегите этой моей смиренной просьбой, ибо одна мысль, что я не один, дает мне нравственные силы немедленно приняться за подготовительные работы и с божьей помощью окончить их осенью 1900 года. Фотографии, чертежи и все научные результаты будут высланы..."

"Ввиду внимания, с которым отнесся к этим интересным опытам академик М. А. Рыкачев", Циолковскому предоставлено пособие. Правда, вместо 1000 рублей выдано только 470, но и эта скромная сумма доставила Константину Эдуардовичу много радостных минут. Поблагодарив Рыкачева за доверие, он писал: "Мне было бы стыдно, если бы я не постарался оправдать его, насколько то дозволят мне мои слабые силы".

Циолковский доволен, более того - он счастлив. После обструкции Русского технического общества признание Академии наук - бесспорная победа.

В доме на Георгиевской улице в Калуге гремит молоток, звенит жесть. Строится новая, большая аэродинамическая труба.

Почти год сооружал Константин Эдуардович эту трубу. Второй год ушел на выполнение намеченной программы. Большая работа, изрядное физическое напряжение. Ведь всякий раз перед началом опыта Циолковскому приходилось поднимать к потолку тяжелый груз, который, падая, вращал вентилятор. И так изо дня в день на протяжении целого года.