W 1957 roku na orbitę okołoziemską wszedł pierwszy sztuczny satelita. Z różnych studiów i prac teoretycznych nauka przeszła do praktyki. Pierwsze uruchomienie statku kosmicznego i wszystkie kolejne programy opierały się na różnorodnych pomysłach i rozwiązaniach, w tym zaproponowanych kilkadziesiąt lat wcześniej. Teorię lotów kosmicznych od dawna studiowało wielu specjalistów, a jednym z uczestników takich prac był rosyjski i radziecki naukowiec Aleksander Ignatiewicz Szarej, lepiej znany jako Jurij Wasiljewicz Kondratiuk.
Ścieżka do kosmosu
Alexander Shargei urodził się w 1897 roku w Połtawie. Z wielu powodów przyszły naukowiec swoje pierwsze lata spędził w domu swojej babci. W 1903 jego ojciec przeniósł się do Petersburga i zabrał ze sobą Aleksandra. W 1907 r. A. Shargei wstąpił do gimnazjum, gdzie uczył się tylko przez kilka lat. W 1910 zmarł jego ojciec i musiał wrócić do Połtawy. Po ukończeniu gimnazjum w Połtawie ze srebrnym medalem przyszły teoretyk lotów kosmicznych wstąpił na wydział mechaniczny Instytutu Politechnicznego w Piotrogrodzie. Studium nie trwało jednak zbyt długo – zaledwie kilka miesięcy później A. Shargei został wcielony do wojska.
Niedługo po powołaniu były uczeń poszedł do szkoły dla chorążych. Po otrzymaniu niezbędnego wykształcenia i zupełnie nowych pasków naramiennych A. Shargei udał się na front turecki, gdzie służył do wiosny 1918 roku. Nie chcąc uczestniczyć w wojnie domowej, chorąży nie przyłączył się do ruchu białych i próbował wrócić do domu. Jednak później podjął nieudaną próbę opuszczenia kraju.
Yu. V. Kondratiuka. Przypuszczalnie lata 30-te. Zdjęcia Wikimedia Commons
Widząc trudną sytuację i znając pewne specyficzne cechy tamtych czasów, A. Shargei wolał nie ujawniać swojej przeszłości - zwłaszcza stopnia wojskowego. Aby uniknąć ewentualnych problemów, z pomocą macochy wydał nowe dokumenty. Przyszłym naukowcem został Jurij Wasiliewicz Kondratiuk, urodzony w 1900 roku z miasta Łuck. To właśnie pod nową nazwą badacz zyskał zasłużoną sławę.
Od początku lat dwudziestych Jurij Kondratiuk pracował w różnych miastach na południu kraju i wykonywał różnorodne obowiązki – przede wszystkim związane z technologią, jej budową i utrzymaniem. Pod koniec lat dwudziestych przeniósł się na Syberię, gdzie opanował nowy zawód jako specjalista od pracy ze zbożem i budowy odpowiedniej infrastruktury.
Kosmiczny pionier
Podczas służby w wojsku i przedsiębiorstwach cywilnych, związanych z rozwiązywaniem różnego rodzaju czysto praktycznych problemów, Yu Kondratiuk studiował także teorię lotów kosmicznych. W tym czasie rakieta stawiała pierwsze kroki i nie była jeszcze gotowa do wejścia w przestrzeń międzyplanetarną. Wyjście to było jednak niemożliwe bez teoretycznych obliczeń i uzasadnień. Zainteresowany tematami rakietowymi i kosmicznymi mechanik bez formalnego wykształcenia rozpoczął swoje badania.
Sytuacja pod koniec dziesiątych lat ubiegłego wieku przynajmniej nie sprzyjała aktywnej pracy naukowców samouków. Tak więc J. Kondratiuk nie miał dostępu do istniejących prac dotyczących kwestii kosmicznych, co pociągnęło za sobą szczególne konsekwencje. Na przykład, nie wiedząc o obliczeniach K. E. Ciolkowski, Y. Kondratiuk niezależnie wyprowadzili wzór na napęd odrzutowy, a także uzupełnili te obliczenia w pewien sposób. Później na podstawie takich prac był w stanie zaproponować nowe pomysły i aparat teoretyczny nadający się do wykorzystania w przyszłych projektach.
W 1919 Jurij Kondratiuk przygotował swoje pierwsze pełnoprawne dzieło. Rękopis zatytułowany „Dla tych, którzy czytają, aby budować” zawierał 144 strony opisujące teoretyczne aspekty rakiety, liczne formuły i wszelkiego rodzaju nowe propozycje. W swojej pracy naukowiec opracował znane już pomysły i obliczenia, a także przedstawił zupełnie nowe propozycje. Jak pokazały wydarzenia kolejnych dziesięcioleci, bez niektórych pomysłów J. Kondratiuka rozwój kosmonautyki może napotkać poważne problemy.
"Magnum opus" naukowca - książka "Podbój przestrzeni międzyplanetarnych"
W 1925 roku ukazała się nowa praca „O podróżach międzyplanetarnych”, w której rozważano nie tylko teorię napędu rakietowego, ale także sposoby jego praktycznego zastosowania z korzyścią dla nauki. Na początku przyszłego roku Wydział Naukowo-Techniczny Najwyższej Rady Gospodarki Narodowej polecił profesorowi Władimirowi Pietrowiczowi Vetchinkinowi przestudiowanie pracy Kondratiuka i przedłożenie wniosków. Profesor stwierdził, że badania entuzjastycznego naukowca cieszą się dużym zainteresowaniem i powinny być zaangażowane w bieżącą pracę. Ponadto słynny naukowiec zażądał przeniesienia młodego specjalisty z prowincji do stolicy.
Yu Kondratyuk kontynuował teoretyczne studia różnych zagadnień i na podstawie wyników nowych badań dokonał korekty istniejącej pracy. Na podstawie wcześniejszych rękopisów i nowych badań w 1929 r. powstała książka „Podbój przestrzeni międzyplanetarnej”. Opracował znane już pomysły, a także zaproponował nowe. Tak więc pod koniec lat dwudziestych naukowiec był w stanie uzasadnić i opracować szereg zagadnień związanych z projektowaniem statków kosmicznych.
Należy zauważyć, że praca „Dla tych, którzy czytają, aby budować” pozostawała rękopisem przez dwie dekady. Po raz pierwszy ukazała się dopiero pod koniec lat trzydziestych – po bardziej obszernym i ważniejszym dziele „Podbój przestrzeni międzyplanetarnej”. Niemniej jednak w tym przypadku książka ta cieszyła się dużym zainteresowaniem naukowców i inżynierów.
W połowie lat sześćdziesiątych pierwszy rękopis Yu. V. Kondratiuk został opublikowany w zbiorze „Pionierzy rakiety” pod redakcją T. M. Melkumow. Wkrótce amerykańska agencja NASA opublikowała tłumaczenie tej książki. Z oczywistych względów zagraniczni eksperci do tego czasu nie mieli informacji o wszystkich pracach swoich kolegów z Rosji i ZSRR. Z nowej kolekcji dowiedzieli się nie bez zaskoczenia, że niektóre przełomowe pomysły, z których korzystali w tamtym czasie, pojawiły się kilkadziesiąt lat wcześniej.
Przełom w nauce
W swoich pracach dziesiątych i dwudziestych Yu Kondratiuk zaproponował szereg nowych pomysłów. Niektóre z nich były właściwie rozwinięciem znanych już rozwiązań, inne zaś nie zostały wcześniej odnalezione w pracach naukowych. Znając dalszą historię technologii rakietowej i astronautyki, wcale nie jest trudno zrozumieć, które z pomysłów naukowca zostały opracowane, a które okazały się nieprzydatne do zastosowania w praktyce. Rzeczywiście, niektóre decyzje J. Kondratiuka okazały się zbyt skomplikowane lub nie najwygodniejsze, co jednak nie wpłynęło na słuszność innych.
„Ślad Kondratiuka” na przykładzie schematu lotu amerykańskiego Apollo 8. Rysunek NASA
Nawet w rękopisie „Dla tych, którzy czytają, aby budować” naukowiec samouk, własnoręcznie wydedukował formułę napędu odrzutowego, sformułowaną wcześniej przez K. E. Ciołkowski. Opracował również opcję projektową rakiety wielostopniowej z silnikiem na ciecz zasilanym parą paliw wodór-tlen. Zaproponowano komorę spalania silnika z optymalnym systemem dostarczania paliwa i wysoce wydajną dyszą zwiększającą ciąg.
W pierwszej dużej pracy przedstawiono również pomysły dotyczące metod wykonywania lotów kosmicznych. Więc, Yu. Kondratiuk jako pierwszy zaproponował tzw. perturbacja lub manewr grawitacyjny - wykorzystanie pola grawitacyjnego ciała niebieskiego do dodatkowego przyspieszenia lub spowolnienia statku kosmicznego. Zaproponowano spowolnienie pojazdu podczas schodzenia na Ziemię ze względu na opór powietrza - umożliwiło to obejście się bez silników i zmniejszenie zużycia paliwa.
Szczególnie interesująca jest propozycja J. Kondratiuka dotycząca optymalnego sposobu podróżowania do innych ciał niebieskich. Zgodnie z tym pomysłem urządzenie składające się z dwóch części powinno zostać wysłane na planetę lub satelitę. Po wejściu na orbitę ciała niebieskiego jedna z jego jednostek powinna wylądować, a druga powinna pozostać na jego trajektorii. Aby odlecieć, lądownik musi wznieść się na orbitę i zadokować z drugim elementem kompleksu. Ta technika rozwiązała przydzielone zadania w najprostszy sposób i przy minimalnym zużyciu paliwa.
W oparciu o pewne teoretyczne założenia entuzjasta opracował optymalny sposób lotu z Ziemi na Księżyc. W połączeniu ze wspólnym pojazdem umożliwiło to nawet lądowanie, a następnie powrót do domu. Następnie trajektoria ta została nazwana „Ścieżką Kondratiuka”. Co więcej, był używany w kilku programach, które obejmowały wysyłanie różnych statków kosmicznych na Księżyc.
Książka „Podbój przestrzeni międzyplanetarnej” otrzymała kilka przedmów naraz – kilka autorskich, pisanych w różnym czasie, a także wstępniaki. Autorem tego ostatniego był prof. V. P. Vetchinkin. Na zaledwie kilku stronach czołowy specjalista w swojej dziedzinie nie tylko najlepiej ocenił pracę swojego kolegi, ale także przedstawił listę zupełnie nowych pomysłów i rozwiązań zaproponowanych przez niego po raz pierwszy. Ogólnie rzecz biorąc, książka została uznana za „najpełniejsze studium podróży międzyplanetarnych ze wszystkich do niedawna napisanych w literaturze rosyjskiej i zagranicznej”. V. Vetchinkin zwrócił również uwagę na rozwiązanie szeregu kwestii o pierwszorzędnym znaczeniu, które nie zostały jeszcze rozważone przez innych autorów.
Tak więc J. Kondratiuk jako pierwszy zaproponował zwiększenie ciepła spalania różnych paliw za pomocą ozonu zamiast „tradycyjnego” tlenu. W tych samych celach proponowano stosowanie paliwa stałego na bazie litu, boru, glinu, magnezu lub krzemu. Materiały te można by wykorzystać do budowy zbiorników palnych, które po wyczerpaniu się paliwa same stałyby się palne. V. Vetchinkin zauważył, że F. A. Tsander, ale przed nim był J. Kondratiuk.
Sonda towarowa Progress jest nowoczesną alternatywą dla kompleksu rakietowo-artyleryjskiego J. Kondratiuka. Zdjęcie autorstwa NASA
Yu Kondratiuk jako pierwszy zaproponował koncepcję tzw. proporcjonalną odpowiedzialność i wyprowadził wzór, który uwzględnia wpływ masy zbiorników na całkowitą masę rakiety. Ponadto udowodnił, że bez zrzucenia lub spalenia pustych zbiorników rakieta nie byłaby w stanie opuścić pola grawitacyjnego Ziemi.
Entuzjastyczny naukowiec, wyraźnie wyprzedzając kolegów z kraju, jako pierwszy zaproponował ideę samolotu rakietowego - rakiety ze skrzydłami zdolnymi do latania w atmosferze. Jednocześnie złożył nie tylko ofertę, ale także wyliczył optymalne parametry konstrukcyjne i tryby lotu takiego urządzenia. Opracowano nie tylko zagadnienia „rakietowe” i aerodynamiczne, ale także problem obciążeń termicznych konstrukcji.
Wreszcie wiceprezes Vetchinkin zauważył dokładność Yu. V. Kondratiuk pracując nad zagadnieniem tworzenia tzw. baza pośrednia - właściwie stacja kosmiczna. W szczególności, dla stabilnego zachowania i wykluczenia spowalniania przez górne warstwy atmosfery, zaproponowano umieszczenie go na orbicie Księżyca, a nie w pobliżu Ziemi. Dodatkowo zaproponowano oryginalny sposób dostarczania towaru do takiej bazy. Do tych zadań zaproponowano specjalny kompleks rakietowo-artyleryjski, a także optyczny system śledzenia i kontroli.
Pomysły na przyszłość
Znając sposoby rozwoju technologii rakietowej i kosmicznej w XX wieku, łatwo zrozumieć, jakie pomysły Yu. Kondratiuki zostały zrealizowane w oryginalnej formie, która uległa poważnym modyfikacjom, nie znalazła zastosowania i nie opuściła stron książek. W rzeczywistości z rozwiązań Jurija Kondratiuka nadal korzystają wszyscy główni uczestnicy światowego przemysłu kosmicznego. Jednocześnie w niektórych przypadkach istnieje ciekawa zależność: im dalszy rozwój technologii, tym więcej nie korzysta się z najnowszych propozycji.
Koncepcję rakiety wielostopniowej, która jest obecnie podstawą kosmonautyki, została zaproponowana już przed Yu Kondratiuka, ale on także brał udział w jej opracowaniu. Silniki tlenowo-wodorowe znalazły również zastosowanie w różnych dziedzinach. Zaproponowane w rękopisie z 1919 r. projekty komory spalania i dyszy były testowane na poziomie teorii i praktyki, a następnie dopracowywane i wykorzystywane w nowych projektach.
Modelowy spichlerz „Mastodont” w Centrum Muzeum Pamięci Yu. V. Kondratiuk, Nowosybirsk. Zdjęcie Sites.google.com/site/naucnyjpodviguvkondratuka
Szczególne znaczenie dla astronautyki mają wspomaganie grawitacyjne i wspólny statek kosmiczny do lotów do innych ciał niebieskich, po raz pierwszy zaproponowany przez Y. Kondratiuka. Ludzkość wysłała już w kosmos kilkadziesiąt automatycznych stacji międzyplanetarnych i był to manewr perturbacyjny wykorzystujący grawitację Ziemi lub innych ciał niebieskich, który był używany do sprowadzenia ich na wymagane tory lotu do celu. Również w dziedzinie AMC najaktywniej wykorzystywany jest wspólny system z modułem orbitalnym i lądującym. Podobną architekturę zastosowano w programach księżycowych kilku krajów: najbardziej znanym przykładem tego rodzaju jest seria pojazdów Apollo.
Jednak nie wszyscy z Yu. V. Kondratiuk znalazł zastosowanie. Powodem tego był przede wszystkim dalszy rozwój nauki i techniki. Niektóre propozycje wyrażone w pismach entuzjastów opierały się na stanie techniki lat dziesiątych i dwudziestych, który nakładał najpoważniejsze ograniczenia. Pojawienie się i rozwój nowych technologii w przyszłości umożliwiło uproszczenie rozwiązania szeregu problemów w dziedzinie kosmosu.
W książce „Podbój przestrzeni międzyplanetarnej” Yu Kondratiuk wyraził obawy, że nawet bardzo rozrzedzona atmosfera może wygasić prędkość stacji orbitalnej i doprowadzić do jej upadku, w wyniku czego taki kompleks powinien zostać umieszczony na orbicie Księżyc. Jednak w rzeczywistości stacje pracują cicho na orbicie Ziemi. Od czasu do czasu zmuszeni są dokonywać korekty orbity, ale ta procedura już dawno przeszła do kategorii prostych, rutynowych procedur.
Zaproponowano zaopatrzenie „bazy pośredniej” za pomocą złożonego kompleksu pocisków i artylerii opartego na specjalnej broni zdolnej do wystrzeliwania pocisków ładunkowych z silnikiem rakietowym. W praktyce takie zadania są rozwiązywane za pomocą specjalistycznych statków transportowych, które są dostarczane na orbitę za pomocą pojazdów nośnych. Ta metoda jest znacznie prostsza i bardziej ekonomiczna niż użycie specjalistycznego, złożonego narzędzia.
Zaproponowano monitorowanie stacji na orbicie, w tym terminowe wystrzelenie pocisku z ładunkiem, za pomocą teleskopu. Stacja miała przewozić gigantyczne metalowe lustro, a pocisk ładunkowy miał być wyposażony w pochodnie pirotechniczne. Na szczęście już w latach trzydziestych i czterdziestych pojawił się radar, który umożliwił śledzenie statków kosmicznych bez monstrualnych luster i teleskopów.
Nie tylko przestrzeń
W latach dwudziestych Yu. V. Kondratyuk zmienił kilka zawodów i zdołał opanować szereg specjalności związanych z konstrukcją i obsługą różnych mechanizmów. Pod koniec dekady zaprojektował i wybudował specjalny spichlerz w Kamen-na-Obi. Drewniana konstrukcja na 13 tys. ton zboża wyróżniała się względną łatwością budowy, ale jednocześnie spełniała wszystkie wymagania.
Pomnik w domniemanym miejscu śmierci J. Kondratiuka. Zdjęcia Wikimedia Commons
Jednak w 1930 r. osoby odpowiedzialne wykryły naruszenia podczas budowy windy, w wyniku których projektanci i budowniczowie zostali oskarżeni o sabotaż. Po procesie J. Kondratiuk został skierowany do zamkniętego biura projektowego przemysłu węglowego, które pracowało w Nowosybirsku. Tam projektant opracował kilka nowych metod budowy kopalń, obiecujących próbek sprzętu i mechanizacji przedsiębiorstw. Część z tych propozycji została wdrożona w formie projektów lub konkretnych struktur.
Podczas pracy w „szarashce” naukowiec-entuzjasta zainteresował się tematem elektrowni wiatrowych. Pod koniec 1932 roku wraz z kolegami opracował własną wersję takiego kompleksu i wraz z nim wygrał konkurs Ludowego Komisariatu Przemysłu Ciężkiego. Na prośbę tego ostatniego inżynierowie zostali zwolnieni przed terminem i przeniesieni do Charkowa. W 1937 r. rozpoczęto na Krymie budowę pierwszej elektrowni J. Kondratiuka, która jednak nie została ukończona. Kierownictwo branży postanowiło przerwać prace nad tematem farm wiatrowych dużej mocy. Wynalazca kontynuował jednak opracowywanie kompaktowych i stosunkowo energooszczędnych systemów tego rodzaju.
Wiadomo, że w połowie lat trzydziestych Yu. V. Kondratiuk został wezwany do Jet Research Institute, ale odrzucił taką ofertę. Powodem tego była potrzeba kontynuacji pracy w energetyce. Według innych źródeł naukowiec obawiał się, że udział w projektach rakietowych do celów wojskowych wzbudzi większe zainteresowanie agencji bezpieczeństwa, a historia z podmianą dokumentów zostanie ujawniona.
W 1941 roku Jurij Kondratiuk mieszkał i pracował w Moskwie. Wkrótce po wybuchu Wielkiej Wojny Ojczyźnianej dobrowolnie wstąpił do milicji ludowej. Wolontariusz w średnim wieku został zarejestrowany jako operator telefoniczny. Później służył w różnych jednostkach łączności z różnych formacji. Według różnych źródeł Yu. V. Kondratiuk zginął pod koniec lutego 1942 r. podczas walk w rejonie bolchowskim w obwodzie orłyńskim. W domniemanym miejscu śmierci wybitnego naukowca i projektanta zostaje wzniesiony pomnik.
***
Na początku XX wieku cały temat rakiet i kosmosu spoczywał tylko na pasjonatach, którzy chcieli otworzyć nowe horyzonty nauki i technologii. Jednym z nich był Aleksander Ignatievich Shargei, lepiej znany jako Jurij Wasiliewicz Kondratiuk. Wykazując duże zainteresowanie obiecującymi tematami, przeprowadził wiele niezbędnych obliczeń i na ich podstawie zaproponował wiele ważnych pomysłów. Co więcej, nie mając dostępu do cudzej pracy w tej samej dziedzinie, samodzielnie wyprowadził wszystkie niezbędne przepisy i formuły.
W pewnym okresie Jurij Kondratiuk przerwał aktywną pracę nad tematami rakietowymi i kosmicznymi, koncentrując wysiłki na innych obszarach. Jednak jego osiągnięcia zainteresowały kolegów i zostały rozwinięte. Kilkadziesiąt lat po opublikowaniu głównych prac entuzjastycznego naukowca wszystko to doprowadziło do wystrzelenia pierwszego sztucznego satelity Ziemi, pojazdów załogowych itp. Nie angażując się bezpośrednio w montaż i odpalanie rakiet, Jurij Kondratiuk mógł wnieść najpoważniejszy wkład w ogólne podstawy teoretyczne najważniejszego przemysłu.
