不久，齐奥尔科夫斯基收到了这笔经费，这令他欣喜万分，这也是他在 十月革命以前唯一的一次得到官方组织的资助。利用这笔钱，在1900年12 月，他制造了一座新的风洞，这座风洞的口部是方形的，截面尺寸为 71×71 平方厘米；利用这个新风洞，他又进行了更大量的研究，得到了许多新数据。 1901年春天，科学院收到了他的详细的实验报告。
随后，在儒柯夫斯基的亲自参加下，俄国科学院按照齐奥尔科夫斯基的 设计方案制造了风洞，并进行了飞艇模型与飞机机翼的研究。
七、星际航行理论的奠基者
对飞行在地球大气层内的飞行器进行了深入研究之后，齐奥尔科夫斯基 的研究领域扩展到了火箭技术与星际航行理论方面，并开创性地提出了远程 火箭的飞行图解公式与星际航行火箭的运行公式，从而为人类的航天科学作 出了更加卓越的贡献。
如前所述，早在1883年，齐奥尔科夫斯基就在《自由空间》一文中提出 了关于宇宙飞船的最初设计方案，显示了他对宇宙航行的天才设想。 19世 纪 90年代，他又发表了两篇科学幻想小说，在小说中，他生动地描绘了人 类飞往其他行星球的雄伟构想。
1903年，齐奥尔科夫斯基发表了《利用火箭喷射仪器研究宇宙空间》一 文，这篇论文的发表，在人类的航天科学史上起到了划时代的重要作用。
首先，作者在论文中提出了用什么样的飞行器进入宇宙空间的问题。现 在我们已经知道在宇宙空间的空气极为稀薄，几乎接近真空，所以靠空气浮 力为力源的气球与气艇都无法飞出大气层。齐奥尔科夫斯基也意识到了这一 点，所以在他的论文一开始就写道：“装有自动观察仪的无人操纵的小型气 球，直到现在它的升限也未能超过22公里。很明显，利用气球飞往更高空间 的困难将随着高度的增大而不断增加，要利用气球或飞艇飞到大气层范围之 外是完全不可能的。”
随后，齐奥尔科夫斯基又认真地研究了利用大炮炮弹飞向宇宙的可能 性。他通过仔细的计算，最终认为利用炮弹飞往星际空间也是不可能的。这 是因为炮弹由大炮发射出时的初速度非常高，这就会在极短的时间内产生极 大的动力加速度，但这种加速度将会造成宇航员的突然死亡以及仪器的彻底 损坏。很显然，大炮的炮弹根本不能用于星际航行。最后他得出了自己的结 论：“我建议使用喷气装置，也就是火箭之类的飞行器去研究外层空间用以 代替气球和大炮炮弹。”
喷气式火箭，离开地面的初始速度并不是需要太高，而是在飞行过程中 逐渐加速的，最终达到足以摆脱地球引力，从而飞出地球大气层的速度。因 为宇航火箭的速度是逐渐提升的，加速度远比炮弹小得多，所以就能够保证 火箭内乘员的生命安全以及工作仪器的正常运转。但是，宇宙火箭在宇宙空 间是如何飞行的呢？它的构造又应是怎样的呢？通过什么办法才能够计算出 宇宙火箭的飞行速度与高度呢？这些都是当时未解决的问题。为了解决这些 问题，齐奥尔科夫斯基在物体运动力学理论方面进行了新的探索。他根据已 知的力学原理全面地研究了火箭的运动过程，从而创立了牛顿古典力学中新 的一章——变质量力学。他通过自己的研究，提出了著名的火箭推进速度的 计算公式——齐奥尔科夫斯基公式：
M
V＝Cl i
n M
k
式中：
“V”表示火箭运动的速度；
“C”表示火箭燃料的燃烧产物从喷气管喷出的速度；
“M”表示火箭起飞前的原始质量；
i
“M”表示燃料与氧化剂燃烧完之后的火箭最终质量。
k
这一公式表明，在外层空间，火箭的飞行速度是由发动机喷气管喷出气 流的速度以及火箭的起始质量与发动机最终停止工作后火箭的质量比所决定 的。要想提高火箭的飞行速度，就需要提高火箭发动机喷出气流的速度并增 大火箭的最初质量与最终质量的比值。
那么，究竟怎样才能增加这两个数值呢？齐奥尔科夫斯基认为：决定火 箭喷出气流速度快慢的是火箭燃料燃烧的性质，燃烧后释放热量大的推进剂 喷出的速度就大；而液体燃料的发热量要比固体燃料（火药）大，因此从流 体燃料火箭发动机喷气管中喷出的气流速度要比固体燃料火箭发动机喷气管 中喷出的气流速度大。因此，他在人类科学史上首次提出了采用液体燃烧为 火箭发动机的思想，并在他的这篇论文中绘出了世界上第一枚液体动力火箭 的构造图，从而为火箭的设计与发展开辟了一条崭新的道路。
齐奥尔科夫斯基所设计的火箭外形犹如一支雪茄烟，因为这样的外形可 以使火箭飞行时所受到的阻力最小。在火箭的前仓是宇航员的控制室；火箭 的后仓则被分为两个相互隔离的储藏室，储藏室中分别放置液态氢（作为燃 料）与液态氧 （作助燃剂），这两种物质在燃烧室内混合后就会燃烧起来， 燃气从喇叭形的喷气管内高速喷出。
为了更好地控制火箭的飞行方向，齐奥尔科夫斯基还在论文中提出了在 星际空间高速航行的火箭操纵问题。他设想在火箭喷气管的出口处安装石墨 舵 （因为石墨能耐高温），利用石墨舵在燃气流中的转动所引起燃气流的偏 转来改变火箭的运动方向。
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