康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基

康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基

在人類航天歷史上,有三位科學家的名字將被永遠銘記,他們是:蘇聯的康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基、美國的羅伯特·戈達德和德國的赫爾曼·奧伯特。齊奧爾科夫斯基是現代宇宙航行學的奠基人,被稱為航天之父。他最先論證了利用火箭進行星際交通、製造人造地球衛星和近地軌道站的可能性,指出發展宇航和製造火箭的合理途徑,找到了火箭和液體發動機結構的一系列重要工程技術解決方案。他有一句名言:“地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠被束縛在搖籃里。"

基本介紹

  • 中文名:康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基
  • 外文名:Константин Эдуардович Циолковский
  • 國籍:蘇聯
  • 民族:俄羅斯人
  • 出生地:俄羅斯梁贊州
  • 出生日期:1857年(丁巳年)9月17日
  • 逝世日期:1935年(乙亥年)9月19日
  • 職業:火箭專家和宇航先驅
  • 主要成就:宇宙航行之父
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人物簡介

康斯坦丁·愛德華多維奇·齊奧爾科夫斯基Tsiolkovski,Konstantin Eduardovich, 1857.9.17~1935.9.19,蘇聯科學家,現代航天學和火箭理論的奠基人。1857年9月17日生於俄國伊熱夫斯科耶鎮(今屬梁贊州)。童年因聽覺幾乎完全喪失而輟學,14歲以後主要靠自學,讀完中學和大學數理課程。1880年開始在卡盧加省博羅夫斯克縣立學校任教並開始研究工作。研究課題有:金屬氣球(飛艇)、流線型飛機、氣墊火車和星際火箭的基本原理等。
康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基
1903年發表了世界上第一部噴氣運動理論著作《利用噴氣工具研究宇宙空間》,提出了液體推進劑火箭的構思和原理圖,並推導出在不考慮空氣動力和地球引力的理想情況下,計算火箭在發動機工作期間獲得速度增量的公式,為研究火箭和液體火箭發動機奠定了理論基礎。十月革命後,齊奧爾科夫斯基的才智得以充分發揮。在研究噴氣飛行原理方面卓有建樹:提出了燃氣渦輪發動機方案,解決了太空飛行器在行星表面著陸的理論問題,研究大氣層對火箭飛行的影響,首次探討從火箭到人造地球衛星的諸問題。齊奧爾科夫斯基一生撰寫了730多篇論著。1932年蘇聯政府授予他勞動紅旗勳章。1935年9月19日在卡盧加逝世。

人物生平

童年生活

1857年9月17日,齊奧爾科夫斯基出生於俄羅斯梁贊省一個美麗的村莊,父親給他取的名字是康斯坦丁。這個家有7個孩子,康斯坦丁是老五。對於雙親,康斯坦丁在晚年回憶說:"父親總是那么沉著冷靜,在熟人中間,他聰明善辯,而在官僚中間,他以赤色和令人難以容忍的正直聞名。"父親愛好建築,曾經帶領著幾個孩子一起造過樓房和宮殿的模型,還總是不停地告訴幾個兒子要多做體力活兒,要自立。母親則完全是另一種性格,她活潑、熱情,急躁的時候就用大嗓門說話,非常能幹。康斯坦丁認為,父親給了他堅強的意志,母親給了他才華和對事物的熱情。
童年的康斯坦丁活潑伶俐,愛讀書,喜歡思考問題,尤其是愛不著邊際地幻想。他說:"小的時候,為了讓弟弟聽我的狂想,我甚至會付錢給他。我幻想過我有很大的體力,幻想我像貓一樣,順著繩子和竿子爬得很高,看得很遠。"由於家裡的條件不好,康斯坦丁不能到學校讀書,他受過的惟一正規的教育是在伊耶夫斯科的鄉村上過一些日子的村辦學校。但不幸的是,10歲的時候,他在滑雪的時候得了嚴重的感冒,導致猩紅熱,最終幾乎完全失去了聽覺。從那以後,康斯坦丁與外界幾乎隔絕了。康斯坦丁回憶說:"我的耳朵近乎全聾,因此成了鄰近的兒童們嘲笑的對象。這個生理缺陷使我同人們疏遠了,但卻使我發奮讀書,用幻想來忘卻所有的煩惱。"受到傷害的自尊總要在其他方面尋求補充和滿足,康斯坦丁開始把自己幻想成一些偉大的、英雄式的人物。
也許任何一個偉大的人物,早期遭受的各種磨難都是他成為偉大人物的必備條件。康斯坦丁由於耳聾與外界斷絕了聯繫,卻從此走上了獨立思考、善於幻想的道路。在學習書本知識的同時,他通過各種方式對自己掌握的知識進行檢驗。有一次,他自己做了一個量角器,沒有出屋就測量出了與遠處的火警望台的距離是284米。然後,他又步行進行校驗,結果完全正確,這使他對科學的信心倍增,他開始了解到理論知識對實踐生活的指導意義。

教育經歷

隨著年齡的增大,父母不得不考慮孩子進一步受教育的問題。在齊奧爾科夫斯基16歲的那年,父親用積攢的錢送他到莫斯科去求學。雖然這時他仍無法進學校學習,但莫斯科的環境顯然比鄉下優越得多。他在莫斯科的三年多時間裡完全鑽進圖書館裡。家裡每月給他寄來15盧布生活費、學習費,但他只吃最簡單的麵包和蔬菜,把餘下的錢都買了書和實驗用品。他自學了解析幾何、高等代數微積分,學習了物理化學和力學,還以極大的興趣學習天文學甚至大量閱讀小說和雜誌。
在莫斯科,齊奧爾科夫斯基為自己不斷獲得新的知識而由衷地興奮,但由於長期營養不良,他的體質卻越來越弱了。1876年的一天,他父親的一個熟人在莫斯科偶然看見了他,被他那疲倦和虛弱的模樣嚇了一跳。於是,齊奧爾科夫斯基的父親收到那個人寫的信時,還親自來了一趟,後才被迫回家。

工作經歷

1877年秋,齊奧爾科夫斯基通過了鄉村中學教師資格考試。四個月後,他被任命為卡盧加省波羅夫縣一個中學的數學教師。在波羅夫縣,他租了兩間房子住了下來,房東是一個寡婦,有一個女兒叫索科洛娃。齊奧爾科夫斯基自己搞了一個實驗室,一邊教書,一邊開始獨立的研究工作。後來他與索科洛娃結了婚。
1881年,齊奧爾科夫斯基對氣體理論進行了大量思考和研究,並完成了一篇論文,送交彼得堡的物理和化學學會。學會的科學家看到齊奧爾科夫斯基的論文後十分驚訝。因為論文的內容和結論完全正確,但這一問題早在二十多年前就已得到了圓滿解決。科學家們沒有把這個年輕人看作是騙子或剽竊者。他們認為:這位年輕學者可能與外界缺乏聯繫,並不知道他的"發現"已經問世多年了。著名科學家門捷列夫給齊奧爾科夫斯基寫了一封措辭謹慎的信,對他的工作和成績表示讚賞,還對他進行鼓勵,希望他將來取得更大成果。
齊奧爾科夫斯基紀念郵票齊奧爾科夫斯基紀念郵票
1892年,齊奧爾科夫斯基的研究興趣轉到飛艇上來。他曾發表了多篇有關飛艇的論文,提出了全金屬硬式飛艇的構想。這段時間他還研究過飛機,但由於經費不足,實驗工作無法開展。這使他認識到,像飛艇或者飛機這類大型的工程問題,靠一個人在業餘時間裡摸索,很難得到有實際意義的成果。因此他覺得還是應當做一些理論研究工作。這時,他開始把主要精力投入到太空飛行研究上。

太空理論

在齊奧爾科夫斯基一生中,他最感興趣、花費精力最多、取得成就最大的領域是航天。在很小的時候,有關星際航行的問題已經開始強烈地吸引著他。他在1911年回憶說:"在過去很長時間裡,我也和其他人一樣,認為火箭不過是一種少有用途的玩具。我已很難準確回憶起我是怎樣開始計算有關火箭的問題。對我來說,第一顆太空飛行思想的種子是由儒勒·凡爾納的幻想小說播下的,它們在我的頭腦里形成了確定的方向。我開始把它作為一種嚴肅的活動。"
在莫斯科求學期間,齊奧爾科夫斯基就開始思索實現太空飛行的方法。16歲那年,他忽然想到利用離心力。這使他極度興奮,以為發現了通向星際空間的道路。他後來回憶說:"當時我簡直高興得發狂,那一晚我整夜都無法入睡。我慢慢地在莫斯科的大街上徘徊,一直思考著這一發現的偉大意義。但到了第二天黎明,我終於認識到我的推理是錯誤的。"
1882年,他在自學過程中掌握了牛頓第三定律。這個看似簡單的作用與反作用原理突然使他豁然開朗。他在3月28日的日記中寫道:"如果在一隻充滿高壓氣體的桶的一端開一個口,氣體就會通過這個小口噴射出來,並給桶產生反作用力,使桶沿相反的方向運動。"這段話就是對火箭飛行原理的形象描述。
齊奧爾科夫斯基既是一個踏實的科學家,也是一個熱情的探索者。他在一篇名為《太空火箭工作:1903-1927年》的文章中,系統總結了他在火箭和航天學研究過程中所做的工作和取得的成就。然後,他對航天的未來發展階段進行了展望。這些階段包括:火箭汽車、火箭飛機、人造衛星、載人飛船、空間工廠、空間基地、太陽能的充分利用、外太空旅行、行星基地,以及恆星星際飛行等。他在文章中提出的在飛船中利用植物生產食物和氧氣、依靠旋轉產生重力、更好地利用太陽能等思想至今仍是航天領域的研究方向。
齊奧爾科夫斯基故居齊奧爾科夫斯基故居
"十月革命"改變了齊奧爾科夫斯基的生活和研究條件,他的社會地位也有了很大提高。1919年他被選為社會主義科學院的會員,1921年蘇維埃聯邦社會主義共和國人民委員會會議決定給予他個人特殊養老金。從那時起,他更加勤奮地專心於航天學的研究。"十月革命"前,齊奧爾科夫斯基共寫出了130篇論文,以後卻寫出了450餘篇。更為重要的是,在他的論文和著作的影響下,一批火箭和航天愛好者走上了航天探索的道路。他的成就也被歐美廣泛承認,德國航天先驅奧伯特曾在致齊奧爾科夫斯基的信中說:"您已經點燃了火炬,我們絕不會讓它熄滅。讓我們盡最大的努力,以實現人類最偉大的夢想。"
但是,他仍然不滿足於已經取得的巨大成就。他在1931年寫道:"兒童時代以來,嚴重的耳聾使我完全不顧及日常的生活方式,也因此缺少“交際”。這也許是我到了68歲仍然進展緩慢,沒有取得真正成功的原因。沉思、計算和實驗構成了我的全部生活。我的住房底層的車間始終陪伴著我。即使由於火災和洪水將其摧毀,我也很快把它恢復起來……重大的問題還遠未解決,我還有足夠的能力或者健康允許我把這些思想變成現實嗎?"
齊奧爾科夫斯基之墓碑齊奧爾科夫斯基之墓碑
隨著世界範圍內火箭和太空飛行研究熱潮的興起,齊奧爾科夫斯基的名望在迅速增長。1932年在他75周歲生日時,蘇聯的各大報紙和雜誌都刊登了有關他的事跡和科學成就的長篇文章,史達林也向他發去了生日賀電,一時間這位老人成了蘇聯傑出的人民英雄。他在新的時代里感到充滿了希望。他在給史達林的信中表達了他的興奮之情:"我在航空、火箭和太空飛行方面的一切工作都是為了布爾什維克和蘇維埃政府--人類文化發展的卓越領袖。我充分相信在他們的領導下,一定能夠成功地完成這些偉大的事業"。

主要成就

他撰寫了超過400件作品,包括大約90篇關於太空旅行和相關科目的出版物。 他的作品涉及火箭的設計、轉向推進器、多級增壓器、空間站、用於將太空船引入空間真空的氣閘,以及為空間殖民地提供食物和氧氣的閉合循環生物系統。
1883年,齊奧爾科夫斯基在一篇名為《自由空間》的論文中,正式提出利用反作用裝置作為太空旅行工具的推進動力,他對這種火箭動力的定性解釋是:火箭運動的理論基礎是牛頓第三定律和能量守衡定律。這些思想在1893年發表的科幻小說《月球上》和1895年寫的《地月現象和萬有引力效應》中得到了進一步發展。1896年,他開始從理論上研究星際航行的有關問題,進一步明確了只有火箭才能達到這個目的。1897年,他推導出著名的火箭運動方程式。
出版於1903年的齊奧爾科夫斯基的太空飛行器設計的外觀,是現代宇宙飛船設計的基礎。 設計有一個船體,分為3個主要部分。飛行員和副駕駛在第一部分,第二部分和第三部分擁有燃料太空飛行器所需的液氧和液氫。
在這些工作的基礎上,齊奧爾科夫斯基於1898年完成了航天學經典性的研究論文《利用噴氣工具研究宇宙空間》,接著,他又於1910年、1911年、1912年和1914年在《科學報告》上發表了多篇關於火箭理論和太空飛行的論文。這些出色的著作系統地建立起了航天學的理論基礎。
在對火箭運動理論進行了一番研究之後,齊奧爾科夫斯基又對星際航行問題進行了研究和展望。在1911年發表的論文中,他詳細地描述了載人宇宙飛船從發射到進入軌道的全過程,內容涉及飛船起飛時的壯觀景象,超重和失重對太空人的影響,失重狀態下物體的奇異表現,不同的高度看地球的迷人景觀、天空的景色等。人們讀起他的著作來有如親臨宇宙飛船登天的感覺。
蘇聯火箭之父弗里德利希·贊德對齊奧爾科夫斯基的著作推崇倍致,1924年在蘇聯成立了第一個宇航學會,8月23日選舉齊奧爾科夫斯基為軍事航空學院的第一位教授。蘇聯於1930年造出OR-1液體燃料推進的火箭,1933年造出OR-2型。1929年,齊奧爾科夫斯基在他的著作《宇宙航行》中提出多級火箭的構想。火箭推進計算的基本公式是以他名字命名的。他還相信哲學家尼古拉·費奧多羅夫提出的向外星殖民的想法,認為這能使人類永久存在下去。

個人榮譽

1932年,蘇聯政府授予他勞動紅旗勳章。
1954年,蘇聯科學院設立了齊奧爾科夫斯基金質獎章。
他被譽為"俄羅斯航天之父"、世界上最偉大的航天先驅者。

人物軼事

1935年9月19日,齊奧爾科夫斯基逝世於卡盧加,享年78歲。今天,在航天界仍然流行著一句名言,這是齊奧爾科夫斯基在給《航空評論》雜誌的信中寫下的:"地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠被束縛在搖籃里。"

人物紀念

政府為他建立了紀念像,並在卡盧加市建立了齊奧爾科夫斯基博物館。
月球上有一個以他命名的環形山,有一個小行星(第1590號)也是以他命名的。

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