中外科学家发明家丛书:齐奥尔科夫斯基-第2节

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在地面上研究星际航行中发生的失重现象。　

　　　　　在梁赞市生活一年多的时间里，齐奥尔科夫斯基深入研究了在无引力条　

件下的失重问题。从这段时期他所留下的手稿中，我们可以发现他已经萌发　

了许多有远见的思想，这些思想基础在若干年以后，最终奠定了关于星际航　

行的光辉理论。　

　　　　　1879年，齐奥尔科夫斯基以校外考生的资格参加了教师职业考试，他顺　

利过关，并获得了光荣的教师称号。这样，他就成为了国家公务员，政府会　

为他安排一份工作。不久，他被政府任命为卡卢加省波罗夫斯克县立中学的　

数学与物理学教师。第二年，他与房东的女儿瓦尔瓦拉·沙柯洛娃结了婚。　

沙柯洛娃是个勤劳善良的姑娘，在未来的日子里，他对齐奥尔科夫斯基的各　

项研究都给予了巨大的支持。两个人始终生活在幸福之中。　

　　　　　任教以后，齐奥尔科夫斯基的生活很有规律。每天，他起床很早，通常　

在上课之前工作上两三个小时；在下课之后，批改完学生的作业，备完课的　


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下一项任务就是继续自己的科学研究。与当家庭教师时一样，齐奥尔科夫斯　

基对教学任务极为认真，尤其是各种科学实验做得特别出色，每当上实验课　

时，学生总是会被牢牢地吸引，这就激发了他们对学习的兴趣。但由于自身　

的残疾，他生性很孤僻，再加上为人正直，不喜欢当时公务员中风行的相互　

吹捧、大吃大喝的风气，因此引起了一部分同事的误解与嘲笑，称他是一人　

　“怪人”。在自传中，齐奥尔科夫斯基这样回忆：“那时我没有接待过谁，　

也没有去拜访过谁，除了学校、家，其他什么地方也没去过。”　

　　　　这种宁静孤独的生活使他有更多的时间与精力来进一步钻研科学。1881　

年，他仔细研究了气体运动理论，并把自己的研究成果写成论文寄到彼得堡　

的物理化学协会。不过令他感到遗憾的是：他所进行的研究工作，在他以前　

就已经有人成功地完成了，只是因为他身处信息闭塞的县城，得不到足够的　

最新资料，因而也就无法了解别人最新的研究成果，所以重复了别人已进行　

过的工作。物理化学协会对于齐奥尔科夫斯基的这篇论文及其本人作了这样　

的评价：“这篇论文本身没能提出任何新内容，它的结论也不够完整，但是　

从论文中可以看出作者所具有的相当高的才华以及刻苦钻研的精神……我们　

希望作者能尽可能多地了解最新研究成果，并继续研究下去。”　

　　　　这次递交的论文得到如此的评价，是一件很令人扫兴的事，但齐奥尔科　

夫斯基并没有因此而气馁，反而更激励起他的钻研劲头。后来他回忆：“我　

作出的许多发现，都是人家比我早发现了的。但是，我还是应该充分肯定这　

些工作的意义，因为它们使我更加自信，并促使我得到新的成功。”不久，　

他又写出了第二篇论文《生物机体力学论》。这篇论文材料充分、论证新颖，　

得到了俄国著名生物学家谢切诺夫的良好评价。因此，在谢切诺夫的推荐之　

下，齐奥尔科夫斯基被选为物理化学协会的正式会员。　

　　　　这种荣誉使齐奥尔科夫斯基沉浸在巨大的喜悦之中，但他也没有因此而　

停步不前。1883年，他利用假期的时间又完成了一篇题为《自由空间》（指　

没有引力、没有空气阻力的宇宙空间）的论文。　

　　　　在这篇光辉的论文中，他第一次提出宇宙飞船的运动必须利用喷气原　

理，并绘制出了第一张宇宙飞船工作示意图。由于当时的理论认识与条件限　

制，齐奥尔科夫斯基所设计的这种宇宙飞船是球形的，由安装在舱内的大炮　

所产生的反作用力所推动，在发动机停止工作后，飞船在宇宙空间的位置依　

靠飞行舱中的两对转动的圆盘来改变。　

　　　　　同时，他还提出了另外一种宇宙飞船的设计方案。这种宇宙飞船的动力　

来自飞船贮存器中放出的气流而产生的反作用力。在论文中，他是这样叙述　

的：“让我们假设一只装满大量压缩气体的大桶，如果打开桶一端的活门，　

那么贮存的气流便会源源不断地从大桶中冲出来。这样，气流产生的气体弹　

性　（反作用力）将会使大桶不停地运动。”在这里，齐奥尔科夫斯基所说的　

　“大桶”，就是现代宇宙飞船最原始的雏型。　

　　　　在写出这篇卓越的论文之后，由于受到研究条件的限制，关于星际航行　

问题的进一步探讨被暂时搁下了。齐奥尔科夫斯基新的研究课题是：设计出　

一种科学的、能在大气层中飞行的、可操纵的金属飞艇。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　四、全金属飞艇的设计　



　　　　　在很早以前，人类就能够制造出比重轻于空气的“飞行器”，这类飞行　

器是依靠空气的浮力作用而上升到空中的。在中国西汉时成书的《淮南子》　

中，有这样一条记载：“将一枚鸡蛋的一端钻孔，把蛋清、蛋黄从孔中吸出，　

再将燃着的艾草的火焰放到空蛋壳之下，蛋壳就将迎风而起，飞上天空。”　

这是现存的对热空气使物体在空气中浮升的最早记载。到了北宋时期，中国　

的劳动人民又制造出了一种能够飘浮在天空中的“孔明灯”，它是以竹子扎　

成框架、糊上薄纸，再在其中点上蜡烛，由于灯内温度升高，空气密度也就　

随之变小，故而就冉冉上升了。这种“孔明灯”是当时孩子们最喜爱的游戏，　

每当晴朗的夜晚，都会有许多“人造星星”在空中摇曳、闪烁。“孔明灯”　

实际上就是近代热空气球的雏型。　

　　　　　1783年，人类历史上第一次进行了有生物搭乘的热空气球飞行。法国的　

蒙德哥尔弗勒兄弟用麻布与纸为原料制成一只很大的热空气球，并将第一批　

乘客——1只羊，1只鸭子和1只公鸡送上了云端。不久，由于人类掌握了轻　

于空气的气体的分离方法，所以气球里便不再充入热空气，而是充入比空气　

轻得多的气体——氢气或氦气了。这时也开始有人乘坐气球进行冒险的游　

乐。　

　　　　　但气球并非人类长期寻求的那种理想的空中交通工具，因为气球是随气　

流的变化而运动着，所以就无法按照乘员的意志飞行，只不过随着风向而到　

处飘荡。这样，除了存在固定气流的地方，气球也就没有其实用价值。于是，　

有人就提出了制造一种可由乘员操纵的气球——飞艇的设想。他们认为，飞　

艇不仅能像气球一样在空中飞行，同时还能依靠它本身所具有的动力系统，　

使乘员对它飞行的方向进行操纵。　

　　　　　在19世纪初期，关于飞艇的设计方案，有的设计家提出：为了减少空气　

对飞艇的飞行阻力，飞艇的形状就应该如同一枚鸡蛋，成为椭圆形。为了给　

飞艇提供飞行动力，有人建议使用空气螺旋桨；也有人认为使用压缩空气或　

以酒精作燃料的发动机更为合理。　

　　　　　在不断地改进与争议中，飞艇设计取得了一些重要的进展，但仍然存在　

着相当多的缺点。其中最突出的就是飞艇所采用的胶布外壳既不结实耐久，　

又很容易引起火灾；而且当飞艇升空后，由于高空空气稀薄，压力较低，所　

以飞艇里的气体就会膨胀，甚至出现外壳撑裂、艇毁人亡的悲剧。　

　　　　　针对飞艇的这个致命弱点，齐奥尔科夫斯基开始了对飞艇的研究。此时　

他已经有了2个孩子，一间不大的居室里，不仅住着他们一家4口，而且在　

破旧的家具中间还堆放着各式各样的仪器与模型。尽管生活条件如此的简陋　

与贫寒，但一心铺在研究上的齐奥尔科夫斯基在妻子的支持下，坚持了他的　

研究。　

　　　　　如同以往一样，齐奥尔科夫斯基每天很早就起床，进行几个小时的设计　

研究后，便赶到学校教课；下课回家之后，他就专心于飞艇与研究，直到深　

夜。就这样，经过2年多的艰苦研究，他最终完成了对新型飞艇的设计。他　

设计的飞艇，一改往日的胶布外壳，以全金属的外壳取而代之。　

　　　　　根据对全金属飞艇的设计，齐奥尔科夫斯基写出了题为《气艇的理论与　

实践》的科学论文，并将它寄到莫斯科自然科学爱好者协会。他的这种全新　

的飞艇设计理论，在科学界引起了强烈反响与广泛的重视。在莫斯科的俄国　


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著名学者斯托列托夫与儒柯夫斯基看到这篇论文后，认为极有创见，就邀请　

齐奥尔科夫斯基到自然科学爱好者协会去报告自己的研究成果。　

　　　　　来到莫斯科后，斯托列托夫与儒柯夫斯基热情地接待了这位衣着破旧、　

皮肤黝黑的外省中学教师。在自然科学爱好者协会的讲台上，齐奥尔科夫斯　

基用平静的声调叙述了他所设计的全新概念的全金属飞艇，马上引起了众多　

听众的极大兴趣。政府也派人参加了报告会。　

　　　　　新式飞艇设计成功使齐奥尔科夫斯基受到极大的鼓舞。但正当他怀着激　

动兴奋的心情回到家后不久，一场突发性灾难降临到他的头上。一个狂风的　

夜晚，他的邻居家着了火，随着风势大火蔓延到他家，齐奥尔科夫斯基夫妇　

被浓烟与烈火熏醒后，忙乱地抱着孩子们冲出了房子，其它的一切都来不及　

抢救了。熊熊的火焰吞噬了他所有的图书资料、仪器、模型以及研究手稿，　

这个家就这样被无情大火烧毁了。　

　　　　　在如此巨大的打击下，齐奥尔科夫斯基病倒了，坚持了几年的研究工作　

也被迫中断了。此时他已30岁了，全家的生活重担都压在他的肩上；更为重　

要的是，被他视为第二生命的多年来的科研结晶都成了灰烬。眼前的一切就　

这样结束了吗？齐奥尔科夫斯基坚毅的意志否定了这种泄气的念头。在他妻　

子以及几位朋友的全力支持下，他们又拥有了一个新家。对科学真理的追求　

给了他无穷的力量，不久，他的病也好了，随之他又继续顽强地开始了工作。　

在自传中齐奥尔科夫斯基回忆：“生活给我带来很多的不幸，幸运的是，我　

用对事业的坚信战胜了它们。”　

　　　　　根据自己以前的研究，齐奥尔科夫斯基重新开始收集资料，向学校、向　

朋友们借仪器、工具，不久又重新开始了全金属飞艇的设计。这次他所设计　

的飞艇，吸取了上一次设计的经验并改进了不足之处，所以这种飞艇具有了　

如下四个优点：　

　　　　　首先，是飞艇气体容积的可变性。在飞艇处于不同温度及不同高度的条　

件下，飞艇的气体容积可以进行连续的调节，使其能持久地保持不断上升的　

力量，针对飞艇气体容积的变化，齐奥尔科夫斯基建设性地采用了缠绕集结　

系统与带有各种印纹的外壳。　

　　　　　其次，这种充气飞艇，可以依靠通过螺旋管道放出的废气热量给气体加　

热，并使飞艇膨胀上升。　

　　　　　第三，这种飞艇在结构上采用有皱纹的金属外壳，可以大大增加飞艇的　

强度而且不易发生火灾。　

　　　　　第四，在飞艇形状的设计上，齐奥尔科夫斯基选用了流线型的几何外形，　

这样就减小了飞行阻力。　

　　　　　设计完毕并制造出飞艇的模型后，齐奥尔科夫斯基就将自己的设计手稿　

以及精心制作的飞艇模型寄到了俄罗斯科学协会。当时科学协会的负责人，　

著名的化学家门捷列夫进行仔细研究后，就把它们推荐给了俄国当局。但是，　

齐奥尔科夫斯基对飞艇最先进的设计，并没有得到俄国当局的重视与支持。　

当局甚至拒绝了为试验飞艇所需经费的合理申请，因为政府的这些官僚们并　

不相信一个没有受过系统高等教育的中学教师能够完成如此复杂的设计，所　

以他们宁愿花费大量金钱购买外国的材料与技术去制造旧型号飞艇，其实这　

类飞艇的各种性能远不如齐奥尔科夫斯基所设计的全金属飞艇。　

　　　　　就这样，齐奥尔科夫斯基的辛勤劳动成果，在腐朽的沙俄统治者的忽视　

下，最终未能取得实际的应用与推广。　


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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　五、对飞机的研究　



　　　　　眼见自己有关制造全金属飞艇的设想无法实现，齐奥尔科夫斯基心中百　

感交集。视科学研究为生命的他