为什么齐奥尔科夫斯基是空间理论的创始人?他对太空理论的主要贡献是什么?他是如何做出这些贡献的?
齐奥尔科夫斯基对航天理论的贡献是多方面的,他几乎涵盖了当今航天的所有基本问题。1883年,齐奥尔科夫斯基在其著作《外太空》中首次从理论上证明了行星际空间处于绝对真空状态,火箭可以在真空环境下工作,因为它自带氧化剂,燃料燃烧不需要外部供氧。同时,它的反作用推进原理在真空中仍然有效。因此,火箭可以作为太空航行的驱动力。1885年,他在一部科幻小说中提出了发射人造地球卫星的想法。1903年,齐奥尔科夫斯基发表了《用火箭推进探索宇宙》一文,他在文中提出了火箭公式,从理论上证明了火箭的速度与火箭发动机的喷气速度成正比;火箭本身的结构质量越小,火箭获得的速度就越高。这个公式后来被称为齐奥尔科夫斯基公式,也被称为太空旅行的第一个公式,为太空旅行奠定了理论基础。齐奥尔科夫斯基还指出,液氢和液氧是最理想的推进剂。以当时的工业技术水平,他还指出,单级火箭达不到宇宙速度,必须使用多级火箭中继才能进入太空。在1911和1912中,齐奥尔科夫斯基提出了一系列关于载人航天的思想。比如去其他星球,要经过一个真空区,载人飞船必须携带空气;飞船上必须有密封的驾驶舱;驾驶舱内的空气必须不断净化,为乘客提供新鲜空气;飞船返回时利用地球大气层制动;建立轮胎形状的太空住宅,利用自旋产生人造重力;利用动植物形成生物循环链,建立封闭的生态系统,为人们提供食物和氧气。他还推导和讨论了失重状态下不同质量物体的运动规律,研究了失重和超重对人体的影响。1924年,他在《航天器》一文中,专门构思了一种纺锤形的航天器,不仅有动力装置和封闭的生态系统,还提出了现代空间机器人的设想。他设想机组人员走出密封座舱后,可以利用“宇宙枪”喷出的气体的反作用力,在太空真空中漫游。齐奥尔科夫斯基还预言可以利用太阳的光能作为推进宇宙飞船的动力,并由此提出了太阳帆的设想。齐奥尔科夫斯基一生创作了730多部作品。70岁以后,他还写了许多作品,如火箭进入太空,由太空火箭推动的火车,宇航员和火箭飞机加速升空,火箭燃烧和火箭的最大速度。齐奥尔科夫斯基对航天理论的贡献是他意志和智慧的结晶。齐奥尔科夫斯基1857出生于俄罗斯梁赞的一个贫困家庭。10岁时,一场严重的猩红热夺去了他双耳的听力,他无法继续上学,只能由母亲指导他读书写字。但第二年,母亲去世,他以坚强的毅力自学了中小学课程。16岁的他坚持要上大学,但是没有一所学校会接收这个没有中学毕业证的聋人。他只身来到莫斯科,住在一个善良的穷人家,在图书馆自学大学课程。父亲一个月只能给他寄十几个卢布。这些钱远远不够吃饭,但他还是要挤出钱来买书和实验用品。有时他连续两三天不吃东西,经常饿晕过去。父亲把他接回家后,他终于被聘为中学数学老师。在业余时间,他致力于太空航行理论的研究和实验。但他往往不被人理解,认为他是个“怪胎”。他以科幻小说的形式宣传太空航行的知识,被达官贵人斥为“异端邪说”。某杂志刊登了一幅漫画,讽刺他头朝下趴在地上,脚朝着天空,腋下夹着行星,讽刺他是“一个无名之辈,一个无聊的学者”,骂他“试图把青少年引入歧途”,然而他却不顾各种嘲笑和打击,坚定不移地坚持自己的事业。经过10多年的努力,他的研究成果开始得到门捷列夫、斯托列托夫等著名学者的赞赏。为了帮助他在莫斯科找到工作,他被要求把他的研究材料和实验模型寄来。但是他邻居家的一场大火把他所有的研究成果化为灰烬。但是,他没有灰心,重新积累资料,写了一篇论文。但是没有人愿意为他出版。他想自己印刷报纸,但是他没有钱。齐奥尔科夫斯基有研究问题透彻的好习惯,从不遗漏任何一个微小的细节。有一次,他在物理课上学到,每一个作用力都有一个大小相等方向相反的反作用力。他在研究这个规律的时候,并没有仅仅停留在规律本身,而是推而广之。他认为地球围绕太阳转,地球的离心力与太阳对地球的引力大小相等方向相反,所以地球总是在轨道上围绕太阳转。然后,他进一步大胆设想,如果地球发生大灾变,变成碎片,碎片会怎么样?经过思考,他决定地球碎片的重心还是留在地球绕太阳的轨道上。这样,他首先掌握了“重心不变定律”。这个定律和作用与反作用定律一样,是解决空间航行问题的基本理论问题。还有一次,他看了一本名为《火箭作为星际航行工具的原理》的小册子,发现书中很多概念都是错误的,于是对火箭的原理进行了系统的研究,由此引出了著名的火箭公式的提出,为太空航行理论奠定了坚实的基础。