Последнюю трудность осуществления межпланетных путешествий, сводящуюся к необходимости иметь огромное количество топлива, Циолковский устраняет новым предложением: он рекомендует составные, ступенчатые ракеты. Ракетные аппараты должны состоять, по его мысли, из нескольких ракет, соединенных так, что отработавшая ракета автоматически отбрасывается и не обременяет больше своим мертвым весом весь состав космического поезда.
Это предложение разработано Циолковским так полно и так убедительно, что он вправе был сказать в заключение:
«Эта идея приближает реализацию космической ракеты, заменив в моем воображении сотни лет, как я писал в 1903 году, только десятками их».
Успехи воздухоплавания и авиации убеждали Циолковского в том, что даже в этой наитруднейшей области техники человек идет вперед гигантскими шагами. Предоставив другим работать над усовершенствованием самолетов и аэростатов, Циолковский всецело отдается теперь идее межпланетных поездов.
Разрабатывая все шире и глубже технику космического путешествия, он выступает наконец с предложением, по смелости и оригинальности не имеющим себе равных в истории техники: он проектирует создание искусственного островка за пределами земной атмосферы, постройку внеземной станции, так сказать, нового спутника Земли. Металлическая конструкция, составляемая из материалов многих ракет, по мысли Циолковского, будет, как новая Луна, обращаться вокруг Земли и станет, таким образом, первой станцией межпланетных путешественников.
При всей кажущейся фантастичности этого предложения оно опять-таки настолько полно и обстоятельно разработано изобретателем, что является не только вполне осуществимым, но, как мы знаем, уже осуществляющимся сейчас.
В те годы, когда Циолковский начал выступать впервые со своими проектами, авиация и воздухоплавание казались человеческому уму менее осуществимыми, чем сейчас нам кажутся межпланетные ракетные поезда. Но несомненно уже родились те люди, которые будут первыми, кто полетит на Луну.
Однако практическое использование реактивного двигателя происходит пока что в пределах земной атмосферы. Такой двигатель не является в полном смысле слова ракетой и носит название воздушно-реактивного двигателя, то есть двигателя, работающего по реактивному принципу, но нуждающегося в воздухе для того, чтобы могло происходить сгорание топлива в нем самом.
Конечно, применяемые теперь в авиации воздушно-реактивные двигатели уже не представляют собой примитивную «свистульку», но принцип их действия тот же.
В чем же заключаются преимущества воздушно-реактивного двигателя перед обычным авиационным?
Самолет братьев Райт был снабжен двигателем внутреннего сгорания мощностью в 16 лошадиных сил. С тех пор поршневые двигатели непрерывно совершенствовались, повышая свою мощность. Есть авиационные двигатели мощностью в две тысячи лошадиных сил и выше.
Рост мощности сопровождается увеличением веса двигателя. Авиационный двигатель оброс множеством вспомогательных механизмов и представляет собой сейчас одну из самых сложных машин.
Для увеличения скорости полета необходимо повысить тягу двигателя, не допуская при этом роста его размеров и веса, ибо утяжеление самолета сведет на нет прирост мощности.
К. Э. Циолковский.
На пути к повышению скорости самолетов есть и другое препятствие. При небольших скоростях полета винт имеет высокий коэффициент полезного действия, но при скорости полета в 800 километров в час и более эффективность винта уменьшается. Когда лопасти винта начинают рассекать воздух со скоростями, превышающими скорость звука, возникает особое «волновое сопротивление», во много раз превышающее обычное сопротивление трения лопасти о воздух. На преодоление этого сопротивления затрачивается значительная доля мощности двигателя.
Для дальнейшего увеличения скорости полета поршневой двигатель и винт становятся все менее пригодными. Наоборот, воздушно-реактивные двигатели, мало пригодные для полета с небольшой скоростью, с увеличением скорости полета становятся очень удобными.
Простейший воздушно-реактивный двигатель может работать только во время полета, поэтому он не способен самостоятельно поднять самолет в воздух.
В настоящее время применяются гораздо более совершенные двигатели — турбореактивные.
Идея использовать газовую турбину для реактивного движения самолетов принадлежит английскому инженеру Франку Уиттлу. В 1930 году, когда ему было всего двадцать два года, он взял патент на свое изобретение: оно заключалось в разработке путей использования принципа реактивного движения, в усовершенствовании конструкций газовых турбин и воздушных компрессоров, применяемых в сочетании с реактивным движением.