Konstantin Eduardovitj Tsiolkovskij
(1857-1935) var en rysk vetenskapsman och uppfinnare, grundare av den moderna rymdfarten.
Hans arbeten handlade om aerodynamik och raketdynamik, teorin för flygplan och
luftskepp.
I
barndomen tappade han hörseln nästan helt, och från 14 års ålder utbildade han
sig på egen hand; år 1879 avlade han lärarexamen som privatist, och hela livet
undervisade han i fysik och matematik (från 1892 i Kaluga). Han var först med
att skapa en grundval för möjligheten att använda raketer för interplanetära
resor, angav vägar för en rationell utveckling av rymdfart och raketteknik. Han
fann en rad viktiga tekniska lösningar för att konstruera raketer och en vätskedriven
raketmotor. Tsiolkovskijs tekniska idéer tillämpas vid skapandet av raket- och
rymdteknik.
I
en filosofisk och konstnärlig essä utvecklade Konstantin Tsiolkovskij en
”kosmisk filosofi” som utgår från idén om "atomen" – ett odödligt
besjälat elementärväsen som färdas från organism till organism i universum. I
sin kosmiska utopi tänker sig Tsiolkovskij mänskliga bosättningar i solsystemet
och andra planetsystem och i framtiden – en fullständig biokemisk omvandling av
jordinvånarna och en förvandling av dem till förnuftiga varelser med ”drag av
både djur och växter” som direkt omvandlar solenergi. Tsiolkovskijs tekniska
idéer har legat till grund för den så kallade ryska kosmismen (rysk kosmism var en
filosofisk och kulturell rörelse med rymden i centrum som uppstod i Ryssland
under tidigt 1900-tal).
Numera
betraktas rymdfärder som en företeelse i vardagen. Och det kan även verka konstigt
ibland att man ännu för hundra år sedan inte ens kunde drömma om sådana färder.
Den förste att försöka presentera den praktiska sidan av rymdens erövring blev
en anspråkslös lärare från Kaluga – Konstantin Eduardovitj Tsiolkovskij.
Kostia Tsiolkovskij föddes i en skogmästarfamilj den 17 september (5
september enligt den gamla tideräkningen) 1857 i byn Izjevskoe i Rjazanguvernementet.
Vid tio års ålder fick Kostia scharlakansfeber och förlorade hörseln. Pojken
kunde inte gå i skolan i skolan och var tvungen att läsa på egen hand.
Så här mindes
vetenskapsmannen själv sina ungdomsår: "Glimtar av äkta intellektuell medvetenhet
blev uppenbara under läsandet. Då jag var runt 14 år fick jag för mig att lära
mig lite matematik och jag tyckte allt var lättfattligt och fullständigt begripligt.
Efter det förstod jag att böcker var lättfattliga och gick att förstå. Med
nyfikenhet och förståelse läste jag ett par av min fars böcker i naturvetenskap
och matematik (far var en tid lärare i dessa ämnen för elever som studerade
till värderingsmän inom skogsbruket). Och jag uppslukas nu av astrolabiet (Astrolabiet
är ett astronomiskt instrument som användes förr för att bestämma
himlakroppars lägen och ur dessa beräkna tiden på dygnet, alternativt
longituden om tiden är känd), att mäta avståndet till ouppnåeliga föremål,
kartering, höjdbestämning. Jag bygger en höjdmätare. Med hjälp av astrolabiet bestämmer
jag utan att lämna huset avståndet till ett brandtorn. Det är 400 arsjin (284
m). Jag går och kontrollerar. Det visar sig vara – rätt. På så vis kom jag att
tro på teoretisk kunskap.
Far hade fått
för sig att jag hade anlag för teknik och man skickade mig till Moskva. Men vad
hade jag där att göra med min dövhet! Vilka kontakter kunde jag knyta? Utan
livserfarenhet var jag blind för karriär och inkomst. Hemifrån fick jag 10-15
rubel i månaden. Jag levde bara på svart bröd, hade inte ens potatis eller te.
I gengäld köpte jag böcker, rör, kvicksilver, svavelsyra och andra kemikalier
för att göra experiment."
När Konstantin
fyllt 16 år skickade hans far honom till sin vän Nikolaj Fjodorov som var bibliotekarie
på Rumjantsevmuséet i Moskva. Under hans ledning studerade Konstantin mycket
och på hösten 1879 tog han examen som folkskolelärare.
”Till slut
efter julen 1880” – skriver Konstantin Tsiolkovskij i sina memoarer– ”fick Jag meddelande
om att jag hade fått tjänsten som lärare i aritmetik och geometri vid häradsskolan
i Borovskdistriktet.
Efter tips av
dem som bodde där fick jag mat och husrum hos en änkling med dotter som bodde i
utkanten av staden, nära en flod. Jag fick två rum och soppa och gröt till mat.
Jag var nöjd och bodde länge här. Värden var en förträfflig människa men drack
hårt. Hans dotter och jag talades vid ofta när vi drack te, åt lunch eller
middag. Hennes insikt i Evangeliet förvånade mig.
Det var
giftasdags, och jag gifte mig med henne utan kärlek, och jag hoppades att en sådan
fru inte skulle köra med mig, att hon skulle arbeta och inte störa mig när jag
gjorde det. Förhoppningen infriades. För att vigas gick vi fyra verst (drygt
fyra kilometer), till fots, utan att klä upp oss och i kyrkan släpptes vi inte
in. Vi återvände och ingen visste något om vårt giftermål. Före äktenskapet och
efter det har jag inte varit tillsammans med någon annan kvinna än min fru. Jag
är generad att berätta om något intimt men inte kan jag ljuga. Jag talar om det
som är dåligt och det som är bra.
Jag att ansåg sedan
länge att äktenskapet bara hade praktisk betydelse, nära nog från 16 års ålder bröt
jag teoretiskt med alla absurditeter i religionen. Dagen vi vigdes köpte jag en
svarv av en granne och skar upp glas för elektriska maskiner. Ändå fick några
musiker nys om vigseln. Vi blev knappt av med dem. Den ende som drack sig full
var popen som vigt oss. Och det var ändå inte jag som trakterade honom, utan
värden…
Jag bjöd
aldrig, firade inte, gick själv ingenstans och för mig räckte min lön. Vi
klädde oss enkelt, faktiskt mycket fattigt, men gick inte i lappade kläder och
svalt aldrig. Det förekom små familjescener och gräl, men jag uppfattade mig
alltid som skyldig och bad om förlåtelse.
Så återställdes
husfriden. Ändå övervägde arbetet: jag skrev, kalkylerade, lödde, hyvlade och
täljde, göt och gjorde annat. Jag tillverkade utmärkta kolvluftpumpar, ångmaskiner
och gjorde olika experiment. En besökare kom och bad mig att demonstrera en ångmaskin.
Jag accepterade men föreslog honom bara att spänta stickor för att värma upp ångpannan."
I Borovsk arbetade
Konstantin Tsiolkovskij några år och 1892 blev han förflyttad till Kaluga. I
den staden bodde han resten av sitt liv. Här undervisade han i fysik och
matematik på gymnasiet och på stiftsskolan, och all ledig tid ägnade han åt
forskning. Eftersom han inte hade pengar för inköp av utrustning och material
tillverkade han alla modeller och apparater för experimenten med egna händer.
Tsiolkovskijs
intressen spände över många områden. Men på grund av bristen på systematisk
utbildning kom han ofta fram till resultat som redan var kända av vetenskapen.
Till exempel, det hände med hans första vetenskapliga arbete om gasdynamiska
problem.
Men för det
andra publicerade verket "Djurorganismens mekanik" valdes Tsiolkovskij
som fullvärdig medlem av det Ryska fysikalisk-kemiska sällskapet. Hans arbete
fick positiva omdömen av kemisten och läraren Dmitrij Mendelejev och fysikern
Alexander Stoletov, på den tiden ledande vetenskapsmän.
Alexander Stoletov
presenterade Tsiolkovskij för sin elev Nikolaj Zjukovskij och efter det började
Tsiolkovskij studera mekaniken för styrbara luftfarkoster. På husets vind byggde
han en primitiv vindtunnel där han experimenterade med trämodeller.
Material som Tsiolkovskij
samlat på hög lades till grund för ett projekt om en styrbar aerostat. Så
kallade Konstantin Tsiolkovskij luftskepp, eftersom själva det ordet ännu inte
var uppfunnet. Tsiolkovskij var inte bara den förste som kom med idén om luftskepp
helt av metall, utan byggde också en fungerande modell av ett. Samtidigt
skapade han en originalutrustning för automatisk styrning av ett luftskepp
liksom en originalritning för reglering av dess lyftkraft.
Men tjänstemännen
vid det Ryska tekniska sällskapet avvisade Tsiolkovskijs projekt på grund av
att den österrikiske uppfinnaren Schwarz samtidigt lagt fram ett liknande
förslag. Likafullt lyckades Tsiolkovskij publicera en beskrivning av projektet
i tidskriften ”Vetenskaplig krönika” och på så sätt försäkra sig om prioritet
till denna uppfinning.
Efter
luftskeppet gick Konstantin Eduardovitj Tsiolkovskij vidare med en studie av
flygplanets aerodynamik. Han studerade ingående hur vingens form påverkade
lyftkraftens storlek och härledde förhållandet mellan luftmotståndet och den nödvändiga
motorkraften hos flygplanet. Dessa studier hade Nikolaj Zjukovskij nytta av när
han utformade en teori för vingberäkning.
I
fortsättningen vände Tsiolkovskijs intresset mot utforskning av rymden. År 1903
publicerade han boken "Utforskning av världsrymden med hjälp av jetdrivna
apparater" där han var först med att bevisa att den enda apparat som kunde
företa en rymdfärd var en raket. Visserligen hade Tsiolkovskij inte tillräckliga
kunskaper i matematik, och han kunde inte lämna detaljerade beräkningar för konstruktionen
av en raket. Men forskaren kom med en lång rad viktiga och intressanta idéer.
Dessa första
arbeten av Tsiolkovskij passerade nästan obemärkta. Läran om readrivna rymdskepp
blev inte uppmärksammad förrän den började tryckas en andra gång, 1911-1912, i
den kända, spridda huvudstadstidskriften "Flygteknisk bulletin" som
trycktes i påkostad upplaga. Då hävdade ett flertal vetenskapsmän och ingenjörer
i utlandet sin prioritet. Men tack vare Konstantin Tsiolkovskijs tidiga arbeten
blev hans prioritet bevisad.
I dessa
artiklar och i deras uppföljare (1911 och 1914) lade han grunderna för en teori
om raketer och vätskedrivna raketmotorer. Han var den som först löste problemet
med att landsätta ett rymdskepp på ytan av planeter som saknade atmosfär.
Forskarens
upptäckter förblev länge okända för majoriteten av experter. Hans verksamhet
fick inte nödvändigt stöd. Han hade stor familj (sju barn) och liten lön. För
alla sina verk före oktoberrevolutionen 1917 fick han 470 rubel från Kejserliga
vetenskapsakademin. Och livet var svårt, ibland rätt och slätt påvert och
innehöll stor sorg och mycket tårar. Bara två döttrar överlevde fadern, hans
öde försummade inte att bjuda honom på en bitter kalk av prövningar. Han var en
hängiven familjefar. Mycket arbete krävdes för att övertala honom ens att resa
till Moskva när man firade hans sjuttioårsdag.
Revolutionen
förbättrade Konstantin Tsiolkovskijs läge.
"Genom en
tillförsäkrad pension under Sovjetregeringen fick jag större frihet att ägna mig
åt mina arbeten, och, förut nästan obemärkt väckte jag nu intresse för mina
arbeten. Mitt luftskepp är erkänt som en särskilt tillförlitlig uppfinning. För
forskningen om jetdrift har bildats ett institut. Min sjuttioårsdag
uppmärksammades i pressen. Fem år senare firade man till och med högtidligt mitt
jubileum i Moskva och Kaluga. Jag tilldelades en orden och ett aktivistmärke av
Sällskapet för bistånd till försvaret samt utveckling av flyget och kemiindustrin.
Pensionen är höjd…"
Åren 1926-1929
håller Konstantin Tsiolkovskij på med att lösa ett praktiskt problem: hur
mycket bränsle behöver man ta med i raketen för att uppnå starthastigheten och
lämna Jorden? Konstantin Eduardovitj lyckades härleda den formel som kallas
Tsiolkovskijs formel.
Det visade sig
att raketens sluthastighet beror på hastigheten hos de utströmmande gaserna och
på hur många gånger bränslevikten överstiger raketens tomvikt. I praktiken
måste också hänsyn tas till dragningskraften från himlakropparna och till luftmotståndet
där det finns.
Beräkningen
visar att för att en vätskedriven raket med människor ombord ska uppnå starthastigheten
och gå in i en interplanetarisk bana måste man ta med hundra gånger mer bränsle
än vad raketkroppen väger, inklusive raketmotor, utrustning, apparater och
passagerare. Och det skapar återigen ett mycket allvarligt hinder.
Forskaren fann
en originell utväg – ett raket-tåg, en interplanetär flerstegsraket. Det består
av flera sammankopplade raketer. I raketen längst fram finns förutom bränsle passagerare
och utrustning. Raketerna brinner i tur och ordning och accelererar hela tåget.
När bränslet i en av raketerna brunnit ut kastas den och de tomma tankarna
avlägsnas och hela tåget blir lättare. Därefter börjar den andra raketen brinna
o.s.v. Som i stafett får raketen längst fram den hastighet som alla föregående
raketer uppnått.
Det är
anmärkningsvärt att K. Tsiolkovskij utan att ha nästan några instrument
beräknade den optimala höjden för färder runt jorden – den är 300 till 800 km.
Det är vid just de höjderna som dagens rymdfärder äger rum.
Efter att ha
fått kännedom om Tsiolkovskijs arbeten skrev den tyske vetenskapsmannen Hermann
Oberth till honom: "Hade jag känt till Era utmärkta arbeten skulle jag ha
besparat mig mycket onödigt arbete och i dag ha nått betydligt längre."
Rymdfärder och
konstruktion av luftskepp var centrala problem som Tsiolkovskij ägnade sitt liv.
Men att bara tala om Tsiolkovskij som rymdfartens fader innebär att man förminskar
hans insats för den moderna vetenskapen och tekniken.
Astrobotaniken
hade ännu inte uppstått, man måste ännu vänta i decennier på experiment som
gällde syntes av komplexa organiska molekyler i interstellär miljö. Men Konstantin
Tsiolkovskij försvarar med övertygelse idén om en mångfald av liv i universum. Enkla
hylliknande flygplan bröts i bitar med en knall inför ögonen på hippodromens
publik, men Tsiolkovskij skrev år 1911: ”Flygplanet kommer att vara det
säkraste färdmedlet"
Långt före det
hade han varit först med att föreslå hjul "som kan skjutas ut nertill på flygplanskroppen"
och hann före skapandet av det första hjulchassit på bröderna Wrights flygplan.
Det var som om han anade den kommande upptäckten av lasertekniken när han formulerade
en uppgift för dagens ingenjörsteknik: kommunikation i rymden med hjälp av ett ”parallellt
knippe av elektromagnetiska strålar av kort våglängd, el- eller rentav ljusstrålar
...". Trots att datorn inte fanns och att levnadsbehoven visserligen ännu
inte påkallat den räddande makten hos numeriska abstraktioner, förutspådde Konstantin
Tsiolkovskij: ". ... matematiken kommer att tränga in alla
kunskapsområden". En princip för förflyttning med luftkudde är ett av hans
verk som realiserades först många senare.
Konstantin
Tsiolkovskij avled den 19 september 1935. Den 17 september 2012 lades en
logotyp ut på Google till 155-årsminnet av Tsiolkovskijs födelsedag.
Översättning Anders
Börjeson, Stockholm Södermalm, 2014
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar