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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Cosmonautes. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes A notre époque, le vol d'un vaisseau spatial est considéré comme banal. Et parfois, il semble même étrange qu'il y a encore cent ans, les gens ne pouvaient que rêver de tels vols. "Au XNUMXème siècle, l'histoire de l'écrivain français Cyrano de Bergerac sur le vol vers la lune est apparue", écrit I.A. Minasyan. "Le héros de cette histoire est arrivé sur la lune dans une charrette en fer, sur laquelle il n'arrêtait pas de lancer une forte l'aimant s'est élevé au-dessus de la Terre jusqu'à atteindre la Lune.Le célèbre écrivain anglais Herbert Wells a décrit un voyage fantastique vers la Lune dans un projectile dont le corps était fait d'un matériau non soumis à la gravité. Divers moyens ont été proposés pour la mise en œuvre du vol spatial, mais pas un seul scientifique, pas un seul écrivain de science-fiction pendant de nombreux siècles n'a été en mesure de nommer le seul moyen à la disposition de l'homme, avec lequel vous pouvez vaincre la force puissante de la gravité terrestre et être emporté dans l'espace interplanétaire. Le grand honneur d'ouvrir la voie aux étoiles pour les gens est tombé au sort de notre compatriote Constantin Edouardovitch Tsiolkovsky. Le modeste professeur de Kaluga a pu voir dans la célèbre fusée à poudre le prototype des puissants vaisseaux spatiaux du futur. Ses idées servent encore et serviront de base à la création de fusées et à l'exploration humaine de l'espace autour du Soleil pendant encore longtemps. Près de deux mille ans se sont écoulés depuis que les inventeurs de la poudre à canon - les anciens Chinois - ont construit les premières fusées, mais seul Tsiolkovsky a montré que le seul avion capable de pénétrer dans l'atmosphère et même de quitter la Terre pour toujours est une fusée. Il a non seulement étayé les principes généraux, mais a également effectué des calculs pratiques détaillés, à la suite desquels le remarquable scientifique est arrivé à la conclusion qu'il était nécessaire de créer des trains de fusées, ou, comme on dit maintenant, des fusées à plusieurs étages, ainsi que la nécessité de créer des satellites artificiels de la Terre. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857–1935) est né dans le village d'Izhevsk, dans la province de Riazan, dans la famille d'un forestier. À l'âge de dix ans, Kostya est tombé malade de la scarlatine et a perdu l'ouïe. Le garçon ne pouvait pas aller à l'école et devait étudier seul. Voici comment le scientifique lui-même a rappelé les années de sa jeunesse : "J'ai trié avec curiosité et compréhension plusieurs des livres de mon père sur les sciences naturelles et mathématiques (mon père a été professeur de ces sciences dans des classes de taxateur pendant un certain temps) Et maintenant je suis fasciné par l'astrolabe, mesurant la distance aux objets inaccessibles , en prenant des plans, en déterminant les hauteurs. J'arrange un altimètre. Avec l'aide d'un astrolabe, sans quitter la maison, je détermine la distance jusqu'à la tour d'incendie. Je trouve 400 arshins. Je vais y croire. Il s'avère que c'est vrai. J'ai donc cru aux connaissances théoriques ... " Quand Konstantin avait seize ans, son père l'envoya à Moscou chez son ami N. Fedorov, qui travaillait comme bibliothécaire au musée Rumyantsev. Sous sa direction, Tsiolkovsky a beaucoup étudié et à l'automne 1879, il a réussi l'examen pour le titre d'enseignant des écoles publiques. Après Noël 1880, Tsiolkovsky reçut la nouvelle de sa nomination comme professeur d'arithmétique et de géométrie à l'école du district de Borovsk... Tsiolkovsky a travaillé à Borovsk pendant plusieurs années et en 1892 a été transféré à Kalouga. C'est dans cette ville qu'il a passé toute sa vie. Il y enseigne la physique et les mathématiques au gymnase et à l'école diocésaine, et consacre tout son temps libre aux travaux scientifiques. N'ayant pas de fonds pour acheter des instruments et du matériel, il a fabriqué de ses propres mains tous les modèles et dispositifs d'expérimentation. L'éventail des intérêts de Tsiolkovsky était très large. Cependant, en raison du manque d'éducation systématique, il arrivait souvent aux résultats déjà connus en science. Par exemple, cela s'est produit avec ses premiers travaux scientifiques sur les problèmes de dynamique des gaz. Mais pour le deuxième ouvrage publié - "La mécanique de l'organisme animal" - Tsiolkovsky a été élu membre à part entière de la Société russe de physico-chimie. Ce travail a reçu des critiques positives de la part des plus grands scientifiques de l'époque - Mendeleev и Stoletov. Stoletov a présenté Tsiolkovsky à son élève Nikolaï Joukovski, après quoi Tsiolkovsky a commencé à étudier la mécanique du vol contrôlé. Le scientifique a construit une soufflerie primitive dans le grenier de sa maison, sur laquelle il a fait des expériences avec des modèles en bois. Le matériel qu'il a accumulé a servi de base au projet d'un ballon contrôlé. Tsiolkovsky a donc appelé le dirigeable, car le mot lui-même n'avait pas encore été inventé à cette époque. Tsiolkovsky a non seulement été le premier à proposer l'idée d'un dirigeable entièrement métallique, mais en a également construit un modèle fonctionnel. Dans le même temps, le scientifique a créé un dispositif original de contrôle de vol automatique du dirigeable, ainsi qu'un schéma original de régulation de sa portance. Cependant, les responsables de la Société technique russe ont rejeté le projet de Tsiolkovsky en raison du fait que l'inventeur autrichien Schwartz avait fait une proposition similaire au même moment. Néanmoins, Tsiolkovsky a réussi à publier une description de son projet dans la revue "Scientific Review" et a ainsi assuré la priorité à cette invention. Après le dirigeable, Tsiolkovsky s'est tourné vers l'étude de l'aérodynamique des avions. Il a étudié en détail l'influence de la forme de l'aile sur la quantité de portance et a dérivé la relation entre la résistance de l'air et la puissance moteur requise de l'avion. Ces travaux ont été utilisés par Joukovski pour créer la théorie du calcul des ailes. Par la suite, les intérêts de Tsiolkovsky se sont tournés vers l'exploration spatiale. En 1903, il publie le livre "Investigations of the World Spaces by Jet Instruments", où il prouve pour la première fois que le seul appareil capable d'effectuer un vol spatial est une fusée. Certes, Tsiolkovsky manquait de connaissances mathématiques et il ne pouvait pas donner de calculs détaillés de sa conception. Cependant, le scientifique a avancé un certain nombre d'idées importantes et intéressantes. Ces premiers travaux du scientifique sont passés presque inaperçus. La doctrine d'un vaisseau spatial à réaction n'a été remarquée que lorsqu'elle a commencé à être imprimée une deuxième fois, en 1911-1912, dans le célèbre magazine métropolitain "Bulletin of Aeronautics". Ensuite, de nombreux scientifiques et ingénieurs à l'étranger ont déclaré leur priorité. Mais grâce aux premiers travaux de Tsiolkovsky, sa priorité a été prouvée. Dans cet article et ses suites ultérieures (1911 et 1914), il a jeté les bases de la théorie des fusées et d'un moteur de fusée à liquide. Il a été le premier à résoudre le problème de l'atterrissage d'un vaisseau spatial à la surface de planètes dépourvues d'atmosphère. En 1926-1929, Tsiolkovsky résout une question pratique : quelle quantité de carburant faut-il introduire dans une fusée pour obtenir une vitesse de décollage et quitter la Terre. I.A. Minasyan: "Tsiolkovsky a dérivé une formule qui vous permet de calculer la vitesse maximale qu'une fusée peut développer. Cette vitesse maximale réalisable dépend principalement, bien sûr, de la vitesse de sortie des gaz de la tuyère de la fusée. Et la vitesse des gaz, à son tour, dépend principalement du type de carburant et de la température du jet de gaz. Plus la température est élevée, plus la vitesse est élevée. Cela signifie que pour une fusée, il est nécessaire de sélectionner le carburant le plus calorique, qui, lorsqu'il est brûlé, donne la plus grande quantité de chaleur. Mais la vitesse maximale d'une fusée ne dépend pas seulement de la vitesse de sortie des gaz de la tuyère. Il découle de la formule qu'elle dépend également de la masse initiale et finale de la fusée, c'est-à-dire de quelle partie de son poids tombe sur le carburant et quelle partie - sur des structures inutiles (en termes de vitesse de vol): corps, mécanismes de contrôle, gouvernails et même la chambre de combustion elle-même et la buse. Cette formule de Tsiolkovsky est la base sur laquelle repose tout le calcul des fusées modernes. Le rapport de la masse totale de départ de l'avion à son poids à la fin du fonctionnement du moteur (c'est-à-dire essentiellement au poids d'une fusée vide ) est nommé le nombre Tsiolkovsky en l'honneur du grand scientifique. La principale conclusion de cette formule est que dans l'espace sans air, la fusée se développera plus la vitesse est grande, plus la vitesse de sortie des gaz est grande et plus le rapport entre la masse initiale de la fusée et sa masse finale est grand, c'est-à-dire plus le nombre de Tsiolkovsky. Ayant établi que la limite de vitesse d'une fusée dépend de la qualité du carburant et du rapport de masse utile et "inutile", Tsiolkovsky a étudié le potentiel calorifique des carburants en poudre. Ses calculs ont montré que ces carburants ne seraient pas en mesure de fournir la température de combustion requise, et donc la vitesse d'échappement, nécessaire pour vaincre la gravité terrestre. De plus, la poudre libre occupe un volume important, il faut augmenter le corps et, par conséquent, la masse finale de la fusée. Le calcul montre que pour qu'une fusée à propergol liquide avec des personnes développe une vitesse de décollage et effectue un vol interplanétaire, vous devez prendre du carburant cent fois plus que le poids du corps de la fusée, du moteur, des mécanismes, des instruments et passagers réunis. Encore un obstacle très sérieux. Le scientifique a trouvé une issue originale - un train-fusée, un navire interplanétaire à plusieurs étages. Il se compose de nombreux missiles interconnectés. Dans la fusée avant, en plus du carburant, il y a des passagers et du matériel. Les fusées fonctionnent à tour de rôle, dispersant tout le train. Lorsque le carburant d'une fusée brûle, il est vidé, tandis que les réservoirs vides sont retirés et que tout le train devient plus léger. Ensuite, la deuxième fusée commence à fonctionner, et ainsi de suite.La fusée avant, comme dans une course de relais, reçoit la vitesse acquise par toutes les fusées précédentes. Il peut sembler qu'il est plus rentable de faire autant d'étages de fusée que possible. Cependant, les calculs prouvent de manière convaincante que ce n'est pas le cas: la vitesse maximale augmente sensiblement jusqu'à trois ou quatre pas, puis elle augmente à peine. La vitesse de la fusée après six étages reste pratiquement constante. Il est curieux que, n'ayant pratiquement aucun instrument, Tsiolkovsky ait calculé que la hauteur optimale pour un vol autour de la Terre est un intervalle de trois cents à huit cents kilomètres au-dessus de la Terre. C'est à ces altitudes que se déroulent les vols spatiaux modernes. De nombreuses années avant ses contemporains, le grand scientifique, utilisant le langage exact des mathématiques, montra pour la première fois les voies de la maîtrise de l'espace par l'homme et indiqua les véritables voies par lesquelles la technique des communications interplanétaires devrait suivre. Ayant pris connaissance des travaux de Tsiolkovsky, le scientifique allemand Hermann Oberth lui a écrit: "Connaissant votre excellent travail, je pourrais me passer de nombreux travaux vains et aujourd'hui j'aurais avancé beaucoup plus loin." En 1911, Konstantin Eduardovich a prononcé des paroles prophétiques: "L'humanité ne restera pas éternellement sur Terre, mais, à la poursuite de la lumière et de l'espace, elle pénétrera d'abord timidement au-delà de l'atmosphère, puis conquiert tout l'espace circumsolaire." Aujourd'hui, nous sommes tous témoins de la réalisation de cette grande prédiction. Auteur : Samin D.K.
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