Aan boord van het Internationaal Ruimtestation (ISS) bevinden zich enkele zwart-wit foto’s van een man met een witte baard, die al meer dan een eeuw geleden droomde over habitats in een baan rond de aarde.

Konstantin Tsiolkovski werd geboren op 17 september 1857 in wat vandaag de dag de Ryazan-regio is in het oosten van Rusland. Toen hij tien jaar oud was, sloeg het noodlot toe. Nadat hij geïnfecteerd raakte met roodvonk, werd hij zo goed als doof. Door die handicap werd hij niet toegelaten tot de lagere scholen in zijn regio. 

Maar dat kan misschien wel een vermomde zegen zijn geweest. Tsiolkovski bleek heel snel autodidactisch te kunnen leren, en nu hij niet naar de lagere school moest, kon hij volledig aan zijn eigen tempo informatie verwerken. Zijn favoriete onderwerpen werden al snel wiskunde en fysica, waarna hij al gauw begon te dromen over de mogelijkheid om naar de ruimte te reizen.

Avontuur in Moskou

Enkele jaren later trok Tsiolkovski naar Moskou, om er in een bibliotheek te werken. Een van zijn collega’s daar was Nikolai Fjodorov, een van de vroege voorvechters van het kosmisme, een soort ‘religie van de toekomst’. Aanhangers van het kosmisme, een filosofie die deels geïnspireerd werd door het orthodoxe christendom, geloven dat de wetenschap een instrument is dat door God aan de mensheid werd gegeven. Het einddoel daarvan: technologie gebruiken om eeuwig te leven, de doden terug tot leven te wekken en de ruimte te koloniseren.

Samen met Fjodorov zou Tsiolkovski die filosofie later verder ontwikkelen. Tsiolkovski dacht uiteindelijk dat, indien de mensheid de ruimte zou koloniseren, de mensheid de perfectie zou kunnen bereiken. Het kosmisme werd uiteindelijk een van de grootste drijfveren achter het Sovjet-ruimtevaartprogramma.

Maar na drie jaar in de bibliotheek te werken, toen hij 19 was, keerde hij terug naar huis. De lange uren die hij klopte in de bibliotheek, en het feit dat hij niet veel betaald kreeg, baarden zijn vader zorgen. Die wou een ander leven voor zijn zoon. Enkele jaren later, in 1879, begon zijn zelfstudie vruchten af te werpen. Hij slaagde erin een leraarsdiploma te halen, waarna hij naar het dorpje Borovsk werd gestuurd. In dat dorp bleef hij meer dan een decennium. Hier ontwikkelde Tsiolkovski zijn eerste ideeën over de ruimtevaart en voerde hij al een aantal experimenten uit.

Maar het gros van zijn werk, dat hem uiteindelijk zou verheffen tot de status van een ware ruimtevaartprofeet, produceerde hij in de stad Kaluga, waar hij sinds 1892 tot aan zijn dood in 1935 verbleef. Ook in Kaluga bleef Tsiolkovski overigens een leerkracht wiskunde en fysica in het middelbaar, tot aan zijn pensioen in 1920. Zijn werk over de ruimtevaart (en alle andere zaken die hij onderzocht) voerde hij in zijn vrije tijd uit.

Metalen ballonnen en vliegtuigen

Uiteindelijk produceerde Tsiolkovski meer dan 400 werken, waarvan zo’n 90 gepubliceerd werden. Hij bedacht veel zaken die nu nog altijd in de ruimte gebruikt worden, waaronder raketten met stuurschroeven, ruimtestations, getrapte raketten, luchtsluizen en veel meer. 

Zijn wetenschappelijke carrière begon eigenlijk al redelijk vroeg. Toen hij 23 jaar oud was, schreef hij een paper waarin hij een kinetische theorie van gassen beschreef. Nadat hij deze had ingediend, kreeg hij echter te horen dat de theorie al voor zijn geboorte was beschreven. Tsiolkovski, die thuis was opgevoed en notoir teruggetrokken leefde, was echter niet van zijn melk nadat hij het nieuws vernam. Kort erna publiceerde hij een nieuwe paper, over de mechanica van het dierlijke organisme, die wel werd aanvaard.

Daarna begon hij zich steeds meer te verdiepen in de ontwikkeling van een volledig metalen luchtschip, een zaak die hem sinds zijn tienerjaren fascineerde. Hoewel hij er tegen 1891 in slaagde om zo’n schip te ontwikkelen, kreeg hij nooit de fondsen om het te bouwen. Interessant genoeg vloog enkele jaren later een metalen luchtschip van een Kroatische houthandelaar, David Schwarz, maar het idee werd nooit populair. In de plaats werden luchtschepen met een stoffen buitenlaag en metalen skeletten de norm, totdat het tijdperk van het luchtschip plotseling ten einde kwam na de Hindenburgramp in 1937.

Tsiolkovski ontwikkelde verder ook het eerste laboratorium voor aerodynamica in Rusland. Dat bouwde hij in zijn eigen appartement. In 1897 bouwde hij vervolgens de eerste windtunnel in Rusland en bedacht hij manieren waarop hij er experimenten mee kon uitvoeren. Omdat hij ook daar geen fondsen kon werven, betaalde hij daar grotendeels zelf voor. Tsiolkovski’s werk zou later de Russische wetenschapper Nikolaj Zjoekovski, de ‘vader van de moderne aerodynamica’, geïnspireerd hebben.

In 1892 bedacht Tsiolkovski een ander baanbrekend idee. Hij wou een vliegmachine bouwen met een metalen skelet. Zijn ontwerp, dat in 1894 klaar was, leek op een ééndekker. Maar ook dit werk werd niet erkend door Russische wetenschappers, waardoor Tsiolkovski gedwongen was om het onderzoek stop te zetten. De eerste ééndekker werd pas in 1906 gebouwd door de Roemeense uitvinder Trajan Vuia, drie jaar nadat de gebroeders Wright voor het eerst hadden bewezen dat vliegtuigen van de grond kunnen komen. 

De ruimtevaart

Maar waar Tsiolkovski het meest beroemd voor is, is zijn passie voor de (toen nog onbestaande) ruimtevaart. Al sinds de jaren 1880 sprak hij over de mogelijkheid van raketten, en in 1897 erop ontwikkelde hij de raketvergelijking van Tsiolkovski, die de relatie tussen de snelheidsverandering, massa, uitgestoten massa en de snelheid van die uitgestoten massa uitlegt voor een raket. 

De vergelijking zou later op onafhankelijke wijze door andere ruimtevaartpioniers worden ontdekt, maar Tsiolkovski wordt nog altijd erkend als de eerste die ze toepaste op de vraag of raketten de noodzakelijke snelheden kunnen bereiken die de ruimtevaart mogelijk maken. 

In een paper die hij in 1903 publiceerde, wellicht zijn meest beroemde, berekende hij aan de hand van de formule de horizontale snelheid die een raket nodig heeft om in een baan rond de aarde te raken. Ook beschreef hij hoe daarvoor een raket met meerdere trappen nodig zou zijn, die aangedreven wordt door een mengeling van vloeibare zuurstof en vloeibare waterstof. Het was de eerste keer dat werd gesuggereerd dat een raket de ruimte zou kunnen bereiken. Vandaag de dag worden bijna dagelijks vluchten uitgevoerd door gebruik te maken van Tsiolkovski’s principes.

Genadeloos

Maar hoewel Tsiolkovski nu wereldwijd erkend wordt, was dat meer dan een eeuw geleden niet het geval. Vooral buitenlandse wetenschappers konden zich niet vinden in zijn ideeën over ruimteschepen. 

Toch bleef hij genadeloos verderwerken. In de komende jaren zou hij berekenen hoe de zwaartekracht kan worden overwonnen en welke snelheid nodig is om het zonnestelsel te verlaten. Ook vond hij gasroeren uit die worden gebruikt om raketten bij te sturen, bedacht hij manieren om de buitenkant van een raket te koelen terwijl die terug naar de aarde kwam en beschreef hij het optimale afdalingstraject voor een raket.

Verder ontwikkelde hij allerhande systemen die vandaag nog altijd gebruikt worden in raketmotoren. Ook berekende hij de efficiëntie van verschillende brandstoffen. Zijn idee om vloeibare zuur- en waterstof te combineren, blijkt nog altijd een van de meest efficiënte brandstoffen voor raketten. 

Nooit gebouwd

Hoewel Tsiolkovski’s ideeën later zo goed als allemaal werden toegepast, en zelfs de fundamenten uitmaken van de moderne ruimtevaart, heeft hij zelf nooit geprobeerd om een raketmotor te bouwen (en een volledig ruimteschip al helemaal niet). 

In Kaluga werd hij gedurende een lang deel van zijn leven voornamelijk gezien als een excentrieke leraar wiskunde en fysica, een bijna dove oude man die tegen zichzelf mompelde wanneer hij over straat liep. Toch wist de wetenschapper goed genoeg dat hij een genie was. Hoewel zijn tijdgenoten hem eind 19e en begin 20e eeuw vaak niet serieus namen, hoopte hij dat zijn baanbrekende werk ooit de wereld zou veranderen. 

In de jaren 1920 en 1930 begon dat te gebeuren. Hij begon steeds bekender te worden naarmate de raketwetenschap vorderde. Uiteindelijk stierf hij in 1935, een beroemd en gerespecteerd man in zijn eigen land, maar ook in het buitenland. Vlak voor hij stierf schreef hij “Mijn hele leven heb ik gedroomd dat door mijn werk de mensheid tenminste een beetje vooruit zou gaan”, een quote die zich nog altijd op het stenen monument bevindt waar hij begraven ligt.

(kg)