为什么说齐奥尔科夫斯基是宇航理论奠基人?他在宇航理论方面有哪些主要贡献?他的这些贡献是如何取得的?

题目

为什么说齐奥尔科夫斯基是宇航理论奠基人?他在宇航理论方面有哪些主要贡献?他的这些贡献是如何取得的?

答案

齐奥尔科夫斯基在宇宙航行理论方面的建树是多方面的,当今宇宙航行的一些基本问题,他几乎都有涉猎.
1883年,齐奥尔科夫斯基在《外层空间》一书中首先从理论上证明,行星际空间为绝对真空状态,火箭可以在空间真空环境中工作,因为它自带氧化剂,燃料燃烧不需要外界供给氧.同时,它的反作用推进原理在真空中仍然有效.因此,火箭可以作为宇宙航行的动力.
1885年,他在一本科幻小说中提出发射人造地球卫星的设想.
1903年,齐奥尔科夫斯基发表《用火箭推进器探索宇宙》论文,文中提出火箭公式,从理论上证明：火箭的速度与火箭发动机的喷气速度成正比；火箭自身的结构质量越小,火箭所获得的速度越高.这个公式后来被称为齐奥尔科夫斯基公式,也被誉为宇宙航行第一公式,它为宇宙航行奠定了理论基础.齐奥尔科夫斯基还指出,液氢液氧是最理想的推进剂.在当时的工业技术水平上,他还指出,单级火箭达不到宇宙速度,必须用多级火箭接力的办法才能进入宇宙空间.
1911年和1912年,齐奥尔科夫斯基又提出有关载人宇宙飞行的一系列设想,例如,到其他星球上去必须经过真空区,载人宇宙飞船必须携带空气；飞船上必须有密封座舱；座舱中的空气必须不断净化,才能为乘客提供新鲜空气；飞船返回时利用地球大气刹车；建立轮胎形空间住宅,用自旋产生人造重力；用动物和植物组成生物循环链,建立密闭生态系统,为人提供食物和氧气.他还推导和论述了不同质量的物体在失重条件下的运动规律,研究了失重和超重对人体的影响.
1924年,他在《宇宙飞船》一文中具体地设想了一种纺锤形飞船,除动力装置和密闭生态系统外,还提出了现今太空机动器的设想.他设想乘员走出密封座舱后,可利用“宇宙枪”喷出气体的反作用力在太空真空中漫游.
齐奥尔科夫斯基还预言太阳的光能可以作为推动宇宙飞船的动力,因而提出太阳帆的设想.
齐奥尔科夫斯基一生写下了730多篇论著,70岁以后,他还写了《进入宇宙空间的火箭》、《宇宙火箭推进的列车》、《宇航员和火箭飞机加速升空》、《火箭燃烧》和《火箭的最大速度》等多部著作.
齐奥尔科夫斯基对宇宙航行理论的这些贡献是其意志和智慧的结晶.
齐奥尔科夫斯基1857年生于俄国梁赞一个贫寒的家庭.10岁那年一场严重的猩红热病,夺去了他两耳的听力,无法继续上学,只好由母亲指导他读书写字.但第二年母亲又去世了,他靠坚强的毅力自学了小学和中学的课程.16岁那年,他执意上大学,但没有一个学校肯收这个没有中学文凭的聋子.他只身来到遥远的莫斯科,寄住在一家好心的穷人家中,在图书馆中自学大学课程.父亲每月只能给他寄来十几个卢布.这点钱远不够伙食费,但他还要挤出钱来买书籍和实验用品,有时连续二三天不吃东西,常常饿得昏了过去.
父亲将他接回家后,他好不容易才被录用为中学数学教师.在业余时间里,他全力进行宇宙航行理论的研究和实验.然而,他常常不被人们所理解,认为他是一个“怪人”.他用科幻小说的形式宣传宇宙航行知识,被权贵们斥为“异端邪说”.一家杂志发表一幅漫画,讽刺他头顶地,脚朝天,腋下夹着大大小小的星球,挖苦他是“一个无名之辈,无聊文人”,斥责他“企图把青少年引向邪路”.但他顶着各种奚落和打击,毫不动摇地坚持自己的事业.
经过10多年的艰苦努力,他的研究成果才开始得到门捷列夫和斯托列托夫等著名学者的赏识.为了帮他在莫斯科找到一份工作,要他把自己的研究资料和实验模型寄去.但邻居的一场大火,使他的全部研究成果化为了灰烬.不过,他毫不灰心,重新积累资料,并写成论文.可是没有人肯为他出版.他想自己把论文印出来,又没有钱.
齐奥尔科夫斯基有着彻底研究问题的良好习惯,从不放过任何微小的细节.一次,他在物理学中学到,每一个作用力都会有一个大小相等、方向相反的反作用力存在.他在学习这一定律时,并不只是停留在定律本身,而是浮想联翩.他想到,地球绕着太阳转,地球运行的离心力与太阳对地球的引力大小相等、方向相反,所以地球始终在轨道上绕太阳运行.然后,他又进一步大胆设想,如果地球发生灾变,变成了碎片,碎片将会怎么样?经过思考,他认定地球碎片的引力中心仍然会继续保持在地球绕太阳运行的轨道上.这样,他就首先抓住了“引力中心不变定律”.这个定律与作用力和反作用力定律一样,是解决宇宙航行问题的一个基础理论问题.
另一次,他在看完一本叫做《作为星际航行工具的火箭原理》的小册子后,发现书中有许多概念是错误的,于是便对火箭原理进行系统研究,这就导致了著名的火箭公式的提出,为宇宙航行理论打下了一个坚实的基础.