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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Kosmonautik. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen In unserer Zeit gilt der Flug eines Raumfahrzeugs als alltäglich. Und manchmal mutet es sogar seltsam an, dass man noch vor hundert Jahren von solchen Flügen nur träumen konnte. „Im XNUMX. Jahrhundert erschien die Geschichte des französischen Schriftstellers Cyrano de Bergerac über den Flug zum Mond“, schreibt I. A. Minasyan, „Der Held dieser Geschichte kam in einem eisernen Karren zum Mond, über den er immer wieder einen starken warf Magnet stieg höher über die Erde, bis er den Mond erreichte.Der berühmte englische Schriftsteller HG Wells beschrieb eine fantastische Reise zum Mond in einem Projektil, dessen Körper aus einem Material bestand, das der Schwerkraft nicht unterworfen war. Für die Durchführung der Raumfahrt wurden verschiedene Mittel vorgeschlagen, aber kein einziger Wissenschaftler, kein einziger Science-Fiction-Autor konnte seit vielen Jahrhunderten die einzigen Mittel nennen, die dem Menschen zur Verfügung stehen, mit deren Hilfe man die überwinden kann gewaltige Schwerkraft der Erde und in den interplanetaren Raum getragen werden. Die große Ehre, den Menschen den Weg zu den Sternen zu öffnen, fiel unserem Landsmann zu Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski. Der bescheidene Lehrer aus Kaluga konnte in der bekannten Pulverrakete den Prototyp der mächtigen Raumschiffe der Zukunft sehen. Seine Ideen dienen und werden noch lange als Grundlage für die Erschaffung von Raketen und die menschliche Erforschung des Weltraums um die Sonne dienen. Fast zweitausend Jahre sind vergangen, seit die Erfinder des Schießpulvers – die alten Chinesen – die ersten Raketen bauten, aber nur Ziolkowski zeigte, dass das einzige Flugzeug, das in der Lage ist, die Atmosphäre zu durchdringen und sogar die Erde für immer zu verlassen, eine Rakete ist. Er begründete nicht nur die allgemeinen Prinzipien, sondern führte auch detaillierte praktische Berechnungen durch, wodurch der bemerkenswerte Wissenschaftler zu dem Schluss kam, dass es notwendig sei, Raketenzüge oder, wie wir heute sagen, auch mehrstufige Raketen zu bauen wie die Notwendigkeit, künstliche Satelliten der Erde zu schaffen. Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski (1857–1935) wurde im Dorf Ischewsk in der Provinz Rjasan in die Familie eines Försters hineingeboren. Im Alter von zehn Jahren erkrankte Kostya an Scharlach und verlor sein Gehör. Der Junge konnte nicht zur Schule gehen und musste alleine lernen. So erinnerte sich der Wissenschaftler selbst an die Jahre seiner Jugend: „Ich habe mit Neugier und Verständnis mehrere Bücher meines Vaters über die Natur- und Mathematikwissenschaften durchgesehen (mein Vater war eine Zeit lang Lehrer dieser Wissenschaften in Steuerklassen). Und jetzt fasziniert mich das Astrolabium, das die Entfernung zu unzugänglichen Objekten misst , Pläne machen, Höhen bestimmen. Ich ordne einen Höhenmesser an. Mit Hilfe eines Astrolabiums bestimme ich, ohne das Haus zu verlassen, die Entfernung zum Feuerturm. Ich finde 400 Arshins. Ich gehe und glaube es. Es stellt sich heraus, dass es so ist stimmt. Also habe ich dem theoretischen Wissen geglaubt ...“ Als Konstantin sechzehn Jahre alt war, schickte ihn sein Vater nach Moskau zu seinem Freund N. Fedorov, der als Bibliothekar im Rumjanzew-Museum arbeitete. Unter seiner Führung lernte Tsiolkovsky viel und legte im Herbst 1879 die Prüfung für den Titel eines Lehrers an öffentlichen Schulen ab. Nach Weihnachten 1880 erhielt Ziolkowski die Nachricht von seiner Ernennung zum Lehrer für Arithmetik und Geometrie an der Bezirksschule Borowsk ... Tsiolkovsky arbeitete mehrere Jahre in Borovsk und wurde 1892 nach Kaluga versetzt. In dieser Stadt verbrachte er sein ganzes Leben. Hier unterrichtete er Physik und Mathematik am Gymnasium und an der Diözesanschule und widmete seine ganze Freizeit der wissenschaftlichen Arbeit. Da er kein Geld hatte, um Instrumente und Materialien zu kaufen, fertigte er alle Modelle und Geräte für Experimente mit seinen eigenen Händen an. Das Spektrum von Ziolkowskis Interessen war sehr breit. Aufgrund fehlender systematischer Aufklärung kam er jedoch oft zu den in der Wissenschaft bereits bekannten Ergebnissen. Dies geschah beispielsweise mit seiner ersten wissenschaftlichen Arbeit zu Problemen der Gasdynamik. Aber für das zweite veröffentlichte Werk – „Die Mechanik des Tierorganismus“ – wurde Tsiolkovsky zum ordentlichen Mitglied der Russischen Physiko-Chemischen Gesellschaft gewählt. Diese Arbeit erhielt positive Kritiken von den größten Wissenschaftlern dieser Zeit – Mendelejews и Stoletow. Stoletov stellte Tsiolkovsky seinem Schüler vor Nikolai Schukowski, woraufhin Tsiolkovsky begann, die Mechanik des kontrollierten Fluges zu studieren. Der Wissenschaftler baute auf dem Dachboden seines Hauses einen primitiven Windkanal, an dem er mit Holzmodellen experimentierte. Das von ihm gesammelte Material diente als Grundlage für das Projekt eines gesteuerten Ballons. So nannte Tsiolkovsky das Luftschiff, da das Wort selbst zu diesem Zeitpunkt noch nicht erfunden war. Tsiolkovsky war nicht nur der erste, der die Idee eines Ganzmetall-Luftschiffs vorschlug, sondern baute auch ein funktionierendes Modell davon. Gleichzeitig schuf der Wissenschaftler ein originelles Gerät zur automatischen Flugsteuerung des Luftschiffs sowie ein originelles Schema zur Regulierung seiner Auftriebskraft. Beamte der Russischen Technischen Gesellschaft lehnten Tsiolkovskys Projekt jedoch ab, da der österreichische Erfinder Schwartz zur gleichen Zeit einen ähnlichen Vorschlag machte. Trotzdem gelang es Tsiolkovsky, eine Beschreibung seines Projekts in der Zeitschrift „Scientific Review“ zu veröffentlichen und damit die Priorität dieser Erfindung zu sichern. Nach dem Luftschiff wandte sich Tsiolkovsky dem Studium der Flugzeugaerodynamik zu. Er untersuchte detailliert den Einfluss der Flügelform auf die Höhe des Auftriebs und leitete den Zusammenhang zwischen Luftwiderstand und der erforderlichen Motorleistung des Flugzeugs ab. Diese Arbeiten wurden von Zhukovsky bei der Erstellung der Theorie der Flügelberechnung verwendet. Anschließend verlagerten sich die Interessen von Tsiolkovsky auf die Erforschung des Weltraums. 1903 veröffentlichte er das Buch Explorations of the Spaces of the World von Jet Instruments, in dem er zum ersten Mal bewies, dass die Rakete das einzige Fahrzeug war, das zu einem Weltraumflug fähig war. Zwar fehlte Tsiolkovsky mathematisches Wissen, und er konnte keine detaillierten Berechnungen seines Designs anstellen. Der Wissenschaftler brachte jedoch eine Reihe wichtiger und interessanter Ideen vor. Diese ersten Arbeiten des Wissenschaftlers blieben fast unbemerkt. Die Doktrin eines Jet-Raumschiffs wurde erst bemerkt, als sie 1911–1912 zum zweiten Mal in der bekannten weit verbreiteten und reich veröffentlichten Zeitschrift Vestnik Aeronautics gedruckt wurde. Daraufhin erklärten viele Wissenschaftler und Ingenieure im Ausland ihre Priorität. Aber dank der frühen Arbeit von Tsiolkovsky wurde seine Priorität bewiesen. In diesem Artikel und seinen späteren Fortsetzungen (1911 und 1914) legte er den Grundstein für die Theorie von Raketen und eines Flüssigkeitsraketentriebwerks. Er war der erste, der das Problem der Landung eines Raumfahrzeugs auf der Oberfläche von Planeten ohne Atmosphäre gelöst hat. In den Jahren 1926-1929 löst Tsiolkovsky eine praktische Frage: Wie viel Treibstoff sollte in eine Rakete eingefüllt werden, um eine Startgeschwindigkeit zu erreichen und die Erde zu verlassen. I.A. Minasyan: "Tsiolkovsky hat eine Formel abgeleitet, mit der Sie die maximale Geschwindigkeit berechnen können, die eine Rakete entwickeln kann. Diese maximal erreichbare Geschwindigkeit hängt natürlich in erster Linie von der Geschwindigkeit des Ausströmens von Gasen aus der Raketendüse ab. Und der Geschwindigkeit von Gasen, wiederum hängt in erster Linie von der Art des Brennstoffs und der Temperatur des Gasstrahls ab. Je höher die Temperatur, desto größer die Geschwindigkeit. Dies bedeutet, dass für eine Rakete der kalorienreichste Kraftstoff ausgewählt werden muss, der beim Verbrennen die größte Wärmemenge liefert. Die Höchstgeschwindigkeit einer Rakete hängt jedoch nicht nur von der Geschwindigkeit des Gasaustritts aus der Düse ab. Aus der Formel folgt, dass es auch von der Anfangs- und Endmasse der Rakete abhängt, d.h. davon, welcher Teil ihres Gewichts auf Treibstoff entfällt und welcher Teil auf nutzlose (in Bezug auf die Fluggeschwindigkeit) Strukturen: Körper, Kontrollmechanismen, Ruder und sogar die Brennkammer selbst und die Düse. Diese Tsiolkovsky-Formel ist die Grundlage, auf der die gesamte Berechnung moderner Raketen basiert: das Verhältnis der gesamten Startmasse eines Flugzeugs zu seinem Gewicht am Ende des Triebwerksbetriebs (also im Wesentlichen zum Gewicht einer leeren Rakete). ) wird zu Ehren des großen Wissenschaftlers Tsiolkovsky-Zahl genannt. Die wichtigste Schlussfolgerung aus dieser Formel ist, dass sich die Rakete im luftlosen Weltraum entwickelt, je größer die Geschwindigkeit ist, desto größer ist die Geschwindigkeit des Ausströmens von Gasen und desto größer ist das Verhältnis der Anfangsmasse der Rakete zu ihrer Endmasse, d.h größer die Tsiolkovsky-Zahl. Nachdem Tsiolkovsky festgestellt hatte, dass die Geschwindigkeitsbegrenzung einer Rakete von der Qualität des Treibstoffs und dem Verhältnis von nützlicher und "nutzloser" Masse abhängt, untersuchte er das Heizpotenzial von Pulvertreibstoffen. Seine Berechnungen zeigten, dass diese Brennstoffe nicht in der Lage wären, die erforderliche Verbrennungstemperatur und damit die Abgasgeschwindigkeit bereitzustellen, die erforderlich ist, um die Erdanziehungskraft zu überwinden. Darüber hinaus nimmt loses Pulver ein großes Volumen ein, es ist notwendig, den Körper und folglich die Endmasse der Rakete zu erhöhen. Die Berechnung zeigt, dass eine Flüssigtreibstoffrakete mit Menschen, um eine Startgeschwindigkeit zu entwickeln und einen interplanetaren Flug zu unternehmen, hundertmal mehr Treibstoff aufnehmen muss als das Gewicht des Raketenkörpers, des Motors, der Mechanismen und der Instrumente und Passagiere zusammen. Wieder ein sehr ernstes Hindernis. Der Wissenschaftler fand einen originellen Ausweg - einen Raketenzug, ein mehrstufiges interplanetares Schiff. Es besteht aus vielen miteinander verbundenen Raketen. In der vorderen Rakete befinden sich neben Treibstoff auch Passagiere und Ausrüstung. Raketen arbeiten abwechselnd und zerstreuen den gesamten Zug. Wenn der Treibstoff in einer Rakete ausbrennt, wird er entleert, während die leeren Tanks entfernt werden, und der gesamte Zug wird leichter. Dann beginnt die zweite Rakete zu arbeiten usw. Die vordere Rakete erhält wie bei einem Staffellauf die von allen vorherigen Raketen gewonnene Geschwindigkeit. Es mag den Anschein haben, dass es rentabler ist, so viele Raketenstufen wie möglich zu bauen. Dass dem nicht so ist, belegen Berechnungen aber überzeugend: Bis auf drei, vier Stufen steigt die Höchstgeschwindigkeit merklich an, dann wächst sie kaum noch. Die Geschwindigkeit der Rakete bleibt nach sechs Stufen praktisch konstant. Es ist merkwürdig, dass Tsiolkovsky praktisch ohne Instrumente berechnet hat, dass die optimale Höhe für einen Flug um die Erde ein Intervall von dreihundert bis achthundert Kilometern über der Erde ist. In diesen Höhen finden moderne Raumflüge statt. Der große Wissenschaftler, der seinen Zeitgenossen viele Jahre voraus war, zeigte in der exakten Sprache der Mathematik zum ersten Mal die Wege der Beherrschung des Weltraums durch den Menschen und zeigte die wirklichen Wege auf, die die Technik der interplanetaren Kommunikation gehen sollte. Nachdem er von Ziolkowskis Werken erfahren hatte, schrieb ihm der deutsche Wissenschaftler Hermann Oberth: "Wenn ich Ihre hervorragende Arbeit kenne, könnte ich auf viele vergebliche Mühen verzichten und wäre heute viel weiter fortgeschritten." Bereits 1911 äußerte Konstantin Eduardovich prophetische Worte: "Die Menschheit wird nicht für immer auf der Erde bleiben, aber auf der Suche nach Licht und Raum wird sie zuerst schüchtern die Atmosphäre durchdringen und dann den gesamten zirkumsolaren Raum erobern." Heute sind wir alle Zeugen dieser großen Vorhersage, die wahr wird. Autor: Samin D. K.
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