החל מ-1896, ציאולקובסקי החל לחקור באופן שיטתי את התאוריה של תנועה של מנועי סילון. מחשבות לגבי עיקרון הפעולה של רקטות חלל הובעו על ידו כבר ב-1883, ותאוריה מפורטת של הנעת-דחף פותחה על ידו ב-1896.
ציאולקובסקי ניסח את המשוואה הקרויה נוסחת ציאולקובסקי המגדירה את היחסים בין:
מהירות הטיל בכל רגע
מהירות פליטת הגזים מן המנוע
המסה של הטיל בהתחלה (m0) ובסוף (m)
לאחר שניסח את המשוואה רשם לפניו את התאריך: 10 במאי 1897. באותה שנה פרסם המתמטיקאי הרוסי משצ'רסקי את הנוסחה לתנועת גופים במסה משתנה: .("Dynamics of a Point of Variable Mass," I. V. Meshchersky, St. Petersburg, 1897) עבודתו החשובה ביותר שפורסמה ב-1903 נקראה "חקר החלל הקוסמי באמצעים של התקני תגובה" (ברוסית: (Исследование мировых пространств реактивными приборами. הוא חישב באמצעות משוואת ציאולקובסקי, שהמהירות האופקית הנדרשת להביא טיל במסלול המעגלי הכי קרוב לכדור הארץ היא 8,000 מ'/שנייה (28,800 קמ"ש) ושניתן להשיג זאת על ידי שימוש בטיל רב שלבי המתודלק על ידי חמצן או מימן נוזלי.
ב-1903 הוא פרסם את המאמר "חקר מתקנים רקטיים של החלל החיצון", בו הוכח בפעם הראשונה כי הרקטה מסוגלת לבצע טיסת חלל. בעבודה זו ומאמרי המשך (1911 ו-1914), הוא פיתח מספר רעיונות לגבי טילים והשימוש במנועי רקטות על בסיס דלק נוזלי. התוצאה של הפרסום הראשון הייתה בניגוד מוחלט לציפיותיו של ציאולקובסקי. שום מדענים זרים לא העריכו באותה תקופה את מחקריו שמשמשים כיום כדיסציפלינה מדעית מרכזית בתחום החלל, למעשה ניתן לומר כי הוא הקדים את זמנו. ב-1911 פרסם את החלק השני של מאמרו "מחקר של התקנים רקטיים של החלל החיצון".
ציאולקובסקי העריך את האנרגיה הנדרשת להתגבר על כוח המשיכה, קבע את המהירות הנדרשת להניע את המתקן לעבר מערכת השמש (מהירות המילוט) ובחן את חישובי זמן הטיסה. הפרסום של מאמר זה עורר גלים בעולם המדע, וזכה לתמיכה נלהבת ממדענים עמיתים.
ב-1926-1929 ציאולקובסקי מצא פתרון מעשי לבעיית השימוש בדלק הנוזלי על מנת להגיע למהירות מילוט מכדור הארץ. הסתבר שהמהירות הסופית של הרקטה תלויה בקצב זרימת הגז ממנה וביחס בין משקל הדלק ההתחלתי וירידת המשקל של הטיל תוך כדי שהוא נפטר מהדלק. ציאולקובסקי פיתח מס' רעיונות בהם השתמשו בטכנולוגיית הטילים. הם כוללים:
מייצבי גז (גרפיט) לשליטה בטיסת הטיל ושינוי המסלול של מרכז המסה.
מייצבי גז (גרפיט) לשליטה בטיסת הטיל ושינוי המסלול של מרכז המסה.
שימוש ברכיבי הדלק על מנת לקרר את המעטפת החיצונית של החללית (בזמן הכניסה לאטמוספירה)
מערכת שאיבה להזנת רכיבי הדלק
זווית השיפוע האופטימלית של החללית בחזרה לאטמוספירה ועוד.
בתחום מנועי הדחף, ציאולקובסקי חקר מספר רב של חומרי דלק מחמצנים וחומרי דלק בעירה והמליץ על שילוב בין חמצן נוזלי למימן או לחלופין חמצן עם פחמימנים. ציאולקובסקי ביצע עבודה פוריה ביותר בתחום התאוריה של מטוסי סילון, והמציא מנוע מבוסס טורבינת גז. ב-1927 הוא פרסם תאוריה ותכנון של רכבת הנוסעת על גבי משטח אויר (הבסיס לרחפת). על פיתוח זה הוא עבד מאז שנת 1921, ופרסם עליו מאמר חשוב בשנת 1927 שכותרתו, "התנגדות אויר ורכבת האקספרס" (ברוסית: Сопротивление воздуха и скорый поезд). ב-1929 ציאולקובסקי כתב ספר בשם "רכבות חלל רקטיות" (ברוסית: (Космические ракетные поезда והציע לבנות רכבות המונעות בצורה דומה לטילי חלל רב שלביים.
ציאולקובסקי קידם את הרעיון של מגוון החיים ביקום והיה התאורטיקן ואיש המדע הראשון שקידם בהתלהבות את חקר החלל על ידי האנושות.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה