Konstantin Tsiolkofski

Konstantin Edoeardowitsj Tsiolkofski (Russies: Константин Эдуардович Циолковский) (Izjefskoje naby Rjazan, 17 September 1857 - Kaloega, 19 September 1935) was 'n Rus van Poolse afkoms. Hy was 'n hoërskoolwiskundeonderwyser en word beskou as die vader van die vuurpylwetenskap.

Gedurende sy lewe het Tsiolkofski sy idees en teorieë in 'n aantal boeke verwerk waarvan Die ontdekking van die ruimte deur die vuurpylwetenskap (oorspronklike Russiese titel: Исследование мировых пространств реактивными приборами; Issledowanije mirowich prostranstf reaktiwnimi priborami) die bekendste is.

Biografie

Jeug 
Tsiolkofski is gebore in 'n middelklasgesin op die dorp Izjefskoje (nou in die Rjazan-oblast). Konstantin, wie se bynaam Kostja was, was die vyfde kind in 'n gesin met 18 kinders. Sy pa, 'n Poolse immigrant, het as boswagter gewerk. Konstantin het op die ouderdom van tien of elf jaar siek geword, wat tot permanente gehoorprobleme gelei het. Hy het in die winter met die slee gery en siek geword, maar komplikasies het ingetree. Hy kon nog iets hoor, maar nie veel nie. Hy het dit later as 'n marteling beskryf. Dit het ook nie goed gegaan op skool nie. Toe hy 14 was, kon hy die skool verlaat en hy was van daardie tyd af onafhanklik. Dit het hom die drang gegee om vir die res van sy lewe te leer. Hy het later geskryf hy het geen ander onderwysers behalwe sy boeke gehad nie.

Op die ouderdom van 16 het sy ouers hom na Moskou gestuur. Hy is gereeld in die Tsjertkofskaja-biblioteek gevind, wat 'n uitgebreide versameling gehad het. Hy het belangstelling getoon in analitiese meganika, sterrekunde, wiskunde, fisika, chemie en klassieke letterkunde. Hy kon homself egter skaars finansier; sy gesin kon ook nie geld aan hom voorsien nie. Die bietjie geld wat hy ontvang het, het hy bestee aan swaelsuur, boeke, stukke pypleiding en ander eksperimentele toerusting. Daar was amper geen geld oor om te eet nie en die jong Konstantin het op 'n rogbrooddieet geleef. Hy het gedink dit was 'n mors van geld om iets soos aartappels of tee te hê.

Belangstelling in ruimtevaart gewek 
In 1865 het Jules Verne sy boek Van die Aarde na die Maan gepubliseer. Omstreeks hierdie tyd het Tsiolkofski sy belangstelling in ruimtevaart ontwikkel. Anders as sy tydgenote, het hy die praktiese uitvoerbaarheid van die metode wat deur Verne beskryf is, getoets. Hy het die lansering van 'n ruimtetuig met behulp van 'n groot kanon as onmoontlik beskou; die gevolglike versnellingskragte sou dodelik wees vir die bemanning. Tydens sy verblyf in Moskou het hy die filosoof en skrywer Nikolai Fjodorof ontmoet. Hy het sy mening met die jong Konstantin gedeel dat die mensdom uiteindelik onsterflik sou word. Die gevolglike bevolkingsaanwas sou die mensdom dwing om die heelal te koloniseer.

Latere lewe 
In 1876 het Tsiolkofski op versoek van sy vader na sy gesin teruggekeer. Twee jaar later het sy vader uitgetree en in September 1879 het die baie eensame ure wat die jong Tsiolkofski in die biblioteek deurgebring het, hom bevoordeel. Hy het 'n onderwysereksamen geslaag en begin met sy eerste wetenskaplike werk, wat die basis gevorm het vir sy boek Droom van die Aarde en die Lug. Hy het 'n swaaimasjien gebou waarmee hy hoenders aan verskillende swaartekragte onderwerp het om die gevolge op voëls te ondersoek.

In Januarie 1880 het die departement van onderwys hom 'n werk aangebied as rekeningkunde- en meetkundeonderwyser in Borofsk in die Kaloegastreek. Dit was 'n klein dorpie 113 km suid van Moskou, met 'n bevolking van werkers wat gereeld geskille op straat met hul vuiste uitbaklei het. Boonop het die inwoners in heksery geglo, wat hulle die bespotting van die buurdorpe gemaak het.

In Augustus 1880 het Tsiolkofski getrou met Warwara Sokolowa, dogter van 'n plaaslike prediker. In die twaalf jaar wat die egpaar op Borofsk gewoon het, het hulle verskillende huise gehuur. Een van hulle het in 1997, op sy 140ste verjaardag, 'n museum geword. Op Borofsk het Tsiolkofski die eienskappe van gasse ondersoek en sy eerste ontwerpe vir lugskepe gemaak. Sy pogings om dit aan die leër te verkoop het egter misluk. In Februarie 1892 het hy bevordering na die provinsiale hoofstad Kaloega gekry. In vergelyking met Borofsk het dit soos 'n groot stad gelyk. Tsiolkofski sou hier bly tot met sy dood in 1935. Een streng reël is tuis toegepas. 'n Steil trap het van die saal na sy laboratorium en kantoor gelei. As die kamerdeur gesluit was, mag die kinders hom onder geen omstandighede gesteur het nie. Baie ruimtevaarders het die huis deur die jare besoek. Hulle noem dit die "trappe na die ruimte". Tsiolkofski was baie streng met sy kinders, maar hy was aansienlik gemakliker teenoor sy kleinkinders. Die gesin het in 1902 deur 'n moeilike tyd gegaan toe Ignati, wat in 1883 gebore is, selfmoord gepleeg het terwyl hy aan die Universiteit van Moskou gestudeer het.

Tsiolkofski se bure het min van hom geweet en het hom as ietwat vreemd beskou. Soms het hulle hom op straat gesien terwyl hy by homself mompel. Vanaf 1899 het hy les gegee aan die godsdienstige meisieskool in Kaloega, waar hy probeer het om hulle ’n begrip van fisika en wiskunde te leer. Baie van sy studente onthou hom as 'n goeie onderwyser; hy het ook die gawe gehad om moeiliker vakke op 'n verstaanbare manier aan te bied. Tsiolkofski het gedurende sy loopbaan aan altesaam 1 500 seuns en 1 500 meisies les gegee.

Hy het die Russiese rewolusie persoonlik beleef. Hy het die doelwitte van die rewolusie ('n beter wêreld vir almal) gesteun, maar nie geweet wat aangaan nie. Die Tsjeka het hom nie verskoon nie en het hom in Loebjanka gevange gehou op 'n aanklag van publikasies teen die staat. Ná 'n paar weke is hy op aanbeveling van 'n senior offisier vrygelaat. Eers ná 'n geruime tyd het die Bolsjewiste besef Tsiolkofski is nie 'n bedreiging nie. Hy is in 1923 tot sy eertydse glorie herstel, nadat Hermann Oberth Die vuurpyl in die interplanetêre ruimte geskryf het. Die regime het hom uitgebeeld as die persoon wat die teorie opgestel het om 'n ruimtevlug mootlik te maak. Dit was in die tydperk ná die rewolusie die praktyk om elke belangrike uitvindsel aan 'n Rus toe te skryf; indien nie, sou mense die feite verdraai totdat die storielyn korrek was. Tsiolkofski het op sy oudag erkenning gekry; sy werke is op groot skaal uitgegee en die staat het aan hom ’n pensioen betaal. Daarbenewens het die regering hom 'n nuwe huis in Kaloega aangebied.

In sy laaste jare is hy gereeld gesien waar hy met 'n fiets na die park ry, wat tot met sy dood een van sy gunstelingplekke gebly het. Hy het nog beleef dat Glosjko, Koroljof en ander belangrike vooruitgang op die gebied van die vuurpyl gemaak het. 'n Paar maande voor sy dood, in Julie 1935, het hy geskryf: "... eindelose werk van 'n onlangse datum het my pessimistiese siening verander: Tegnieke is gevind wat opmerklike resultate in die komende dekades sal lewer ...".

Tsiolkovski is in 1935 op 78-jarige ouderdom in Kaloega oorlede en het ná sy dood baie vuurpylwetenskaplikes met sy teorieë beïnvloed. Die Tsiolkofski-krater op die maan dra sy naam.

Wetenskaplike werk 

Vanaf 1883 het hy die beginsels geformuleer waarvolgens vuurpyle in ’n vakuum beweeg. In 1895 het hy Droom van die Aarde en die Lug gepubliseer, waarin hy die eerste keer die gebruik van kunsmatige satelliete voorstel: "... So 'n kunsmatige satelliet sou iets soos 'n maan wees, maar beslis nader aan ons planeet - net ver genoeg om buite die aarde se atmosfeer te bly, dit wil sê: op 'n afstand van ongeveer 300 wêrelde ..." (± 320 km). Droom van die Aarde en die Lug beskryf die kolonisasie van die ruimte, kompleet met die verkenning van myne op asteroïdes en rondsirkelende kweekhuise.

Vuurpylontwerp 1895 

Tsiolkofski het in 1895 met 'n idee vorendag gekom om 'n vuurpyl te bou wat van vloeibare brandstof gebruik sou maak. Hy het nog nooit gehoor van die voorheen voorgestelde soortgelyke idee van sy Duitse kollega Hermann Ganswindt nie. Anders as Ganswindt, kon Tsiolkofski egter 'n gedetailleerde plan vir die bou van sy vuurpyl opstel. Hy was ook die eerste mens wat die skakel tussen die vuurpylspoed, die massa van die vuurpyl en die spoed van die gas in die vuurpylbuis aan die einde van die vuurpylstert (Tsiolkofski se vuurpylvergelyking) gemaak het. Dit word beskou as een van die boustene van ruimtevaart. Dit is dus nie verbasend dat Tsiolkofski beskou word as die vader van vuurpyltegnologie nie. Hy het nie die gees van die tyd gevolg nie; rondom die eeuwisseling het die meeste mense sy idees as dagdrome beskou. Sy teorieë en idees het die bou van 'n vuurpyl, wat ruimtevaart moontlik sou maak, bespoedig.

Sy eerste skets van 'n ruimtetuig toon 'n ruimtetuig in die vorm van 'n druppel. Die kajuit van die passasiers is aan die voorkant in die neus. Die brandstoftenks is agter in die toestel. 'n Lang, keëlvormige staalpyp loop tussen die tenks in. As dryfmiddels het hy 'n mengsel van vloeibare waterstof en vloeibare suurstof aanbeveel. Tsiolkofski het 'n visioenêre siening gehad: Die Saturn V-maanvuurpyl het van hierdie dryfmiddels gebruik gemaak.

Om die vuurpyl buite die atmosfeer te kon beheer, het hy 'n skuifbare uitlaat of beweegbare oppervlakke in die uitlaat voorgestel. Daarbenewens was hy op soek na maniere om die toevoer van dryfmiddels na die verbrandingskamer te reguleer met behulp van mengkleppe. As 'n moontlike oplossing vir voldoende afkoeling van die verbrandingskamer en uitlaat, noem hy 'n dubbelwandige omhulsende mantel waardeur een van die dryfmiddels gelei kan word om die temperatuur onder beheer te hou. Hy het ook die gebruik van ander brandstowwe, soos alkohol, petrol, paraffien en metaan, benadruk.

Tsiolkofski het ook die groot versnelling waaraan die bemanning blootgestel sou word in ag geneem. As 'n oplossing lê die bemanning agteroor met hulle rug teen die enjin. Hy het ook die moontlikheid voorgestel dat die bemanning in 'n vloeistof met dieselfde digtheid as die menslike liggaam gedompel word.

Die lewensomstandighede aan boord het ook nie sy aandag ontsnap nie. Die vuurpyl moes 'n dubbele romp hê wat die bemanning teen meteoriete beskerm. Dit het gelyktydig gedien as isolasie teen uiterste hitte en koue. Die drukkajuit het suurstof uit die tenks met vloeibare suurstof gedreineer, wat toegerus moes wees met toerusting om koolstofdioksied op te neem en hinderlike reuke te absorbeer. Hy het ook die kajuit met 'n lugluik toegerus; bemanningslede in ruimtepakke bly deur middel van 'n ketting aan die vuurpyl verbonde. Verder het Tsiolkofski voorgestel dat die ruimtetuig op sy eie as draai om dit te stabiliseer. Hy het ook die idee van meervoudige vuurpyle uitgewerk. Hy het hulle "vuurpyltreine" genoem en voorgestel dat dit van 'n helling gelanseer word wat hy ’n "lanseerberg" genoem het. Volgens hom was meervoudige vuurpyle, wat hul leë rompe tydens die vlug wegwerp, die enigste praktiese manier om die ontsnappingspoed te bereik. Hy was oortuig daarvan dat 'n kapsule in 'n wentelbaan om die aarde geplaas kon word en het die ideale hoeveelheid brandstof vir elke fase bereken.

Tsiolkofski was destyds van mening dat die bereiking van 'n wentelbaan tegnies moontlik was, soos blyk uit sy opmerking: "... as 'n snelheid van 8 km/sek. bereik word, kanselleer die middelpuntvliedende krag die swaartekrag, en ná 'n vlug wat so lank kan duur as wat suurstof en kos aan boord is, spiraal die vuurpyl terug na die aarde, word die spoed deur die lug verminder en gly dit na onder sonder ontploffings ... ".

Ander feite 

Tsiolkovfski het ook 'n ruimtehysbak bedink, geïnspireer deur die Eiffeltoring. In 1895 argumenteer hy dat dit moontlik is om 'n toring te bou wat na die ruimte kan reik. Hy verbeel hom 'n geostasionêre "ruimtevesting" wat in die ruimte sal wees, en met 'n kabel aan die aarde gekoppel is. Van die aarde af kan 'n toring dan langs die kabel gebou word tot op die hoogte van die "ruimtekasteel" op 35 800 kilometer.

Tsiolkofski het ook gedroom van ruimtestasies wat bestaan uit onderdele wat gelanseer word en in die ruimte aan mekaar verbind word. Die wiskundeonderwyser uit die 19de eeu het ’n vooruitsienende blik gehad op wat later ruimtestasies sou wees, soos Mir. Hy het ook voorsien dat suurstof en voedsel deur plante op die stasie voorsien sou kon word.

Van 1896 af het hy navorsing gedoen oor straalmotore. In 1903 het hy "Wetenskaplike resensie" gepubliseer, 'n artikel wat deur hom genoem is "Die ontdekking van die heelal deur reaksievoertuie". Vandag word hierdie artikel en verskeie daaropvolgende artikels (1911, 1912 en 1914) algemeen beskou as die eerste deeglike, wetenskaplikgestaafde voorstelle vir die gebruik van vuurpyle om die ruimte te verken. Dekades later was lesers steeds verbaas oor die detail van Tsiolkofski se beskrywing van die ruimtetuig.

In 1903 het hy 'n keur van hoofstukke gepubliseer uit sy boek Die ontdekking van die ruimte deur die vuurpylwetenskap. Daarin het hy sy teorie vir die uitvoering van vuurpylvlugte uitgewerk en die moontlikhede opgesom om ruimtevlugte te onderneem. Hy was nie die eerste mens wat ruimtevlugte wou realiseer nie. Anders as ander, het Tsiolkofski egter voldoende kennis gehad om sy tegniese idees op 'n uitvoerbare manier aan te bied. Een van sy belangrikste aanbevelings was om oor te skakel na vuurpyle met vloeibare brandstof. Dit sou doeltreffender wees om te gebruik en makliker om te beheer ná ontbranding ('n vastebrandstofvuurpyl kan nie ná ontsteking afgeskakel word nie).

In 1926 het Tsiolkofski 'n 16-stap-program gepubliseer vir die mensdom om hom elders in die heelal te vestig as die son uitdoof. Hy het tuie met vuurpylaandrywing beskryf asook die gebruik van plante vir klimaatbeheer aan boord en van sonstraling vir energie, en om voedsel te kweek. Hy het ook die gebruik van die ruimtepak voorsien om die ruimtetuig te verlaat en die bou van groter ruimtestasies. Volgens hom sou die mensdom eers die asteroïdegordel, daarna die sonnestelsel en dan die res van die heelal koloniseer.

Drie jaar later het Die Ruimtevuurpyltreine gevolg, waarin hy sy vroeëre idees rakende meerfasevuurpyle verder ondersoek het. Sy berekenings het getoon die lading van meerfasevuurpyle kon eindelik met behulp van weggooibare rompe versnel word.

Vinne wat van grafiet gemaak is, sou die vuurpyl kon stuur, terwyl kriogeniese brandstof die verbrandingskamer en uitlaatgasse afkoel. Pompe moes die brandstof van die tenks na die verbrandingskamer vervoer.

In 1930 het hy 'n lesing met die titel Die Straalvliegtuig gehou. Daarin het hy die voor- en nadele van skroef- en straalvliegtuie tydens hoësnelheidsvlugte in die boonste atmosferiese lae bespreek en gesê: "... Die era van skroefvliegtuie moet gevolg word deur die straalvliegtuig of stratosfeervliegtuie ...". Jare later is ook dié stelling van Tsiolkofski korrek bewys.

Uitsprake 
 "Die aarde is die wieg van die mens, maar die mens kan nie sy hele lewe lank in die wieg woon nie."
 "Die mens moet die sonnestelsel koloniseer as hy wil oorleef".

Verwysings

Bronne 
 Geïllustreerde encyclopedie van de ruimtevaart, ISBN 90 210 0597 2, 1982, bl. 10 & 11
 Biografie op RussianSpaceweb.com, geraadpleeg 28 Februarie 2015

Eksterne skakels 

 Afbeeldinge van Tsiolkofski

Ruimtevaart
Geboortes in 1857
Sterftes in 1935