Мстислав Всеволодович Келдыш – главный теоретик космонавтики. Научно-популярный журнал для юношества «Страна знаний» №6, 2021

Ничто не может быть сравнимо с тем
чувством, которое охватывает человека,
когда он сделал научное открытие.

М.В. Келдыш

«Келдыш, Курчатов, Королев – «Три больших К», – эти славные имена навечно запечатлены в истории мировой науки и техники. «К» – математический, главный теоретик космонавтики (Келдыш), «К» – атомный (Курчатов) и «К» – космический (Королёв).

Келдыш, Курчатов, Королев  – «Три больших К»
Келдыш, Курчатов, Королев
– «Три больших К»

В этой шеренге великанов выдающееся место занимает Мстислав Всеволодович Келдыш. Он в 16 лет закончил школу, в 20 – Московский университет, в 36 лет стал академиком, а позже – президентом Академии наук СССР.

Основные научные труды учёного посвящены исследованию проблем математики, механики, космической науки и техники. М.В. Келдыш внёс весомый вклад в создание эффективных методов расчёта задач атомной и космической техники. Именно он был одним из инициаторов развёртывания работ по исследованию космоса и созданию ракетно-космических систем. С середины 50-х годов прошлого века возглавил разработку теоретических основ вывода искусственных тел на околоземные орбиты, а в дальнейшем – полётов на Луну и к планетам Солнечной системы.

Он руководил научно-техническим советом по координации деятельности научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро по созданию первого искусственного спутника Земли. Значителен вклад учёного в реализацию программ пилотируемых полётов, в постановку научных проблем и проведение исследований околоземного космического пространства, межпланетной среды, Луны и планет, в решение многих проблем механики космического полёта и теории управления, навигации и теплообмена.

Важное место в деятельности учёного занимало научное руководство работами, осуществляемыми в сотрудничестве с другими странами по программе «Интеркосмос».

Мстислав Всеволодович Келдыш
Мстислав Всеволодович Келдыш
(фото 1935 г.)

Родился Мстислав Всеволодович 10 февраля (28 января) 1911 года в Риге в профессорской семье с традициями, заложенными его дедами. По линии матери его дедом был А.Н. Скворцов – полный генерал артиллерийских войск, а по линии отца – М.Ф. Келдыш, выпускник духовной семинарии, который потом выбрал медицинскую профессию и дослужился до генеральского чина.

Его отцом был адъюнкт-профессор Рижского политехнического института, известный инженер-строитель (в дальнейшем академик архитектуры) Всеволод Михайлович Келдыш. Мать – Мария Александровна (урождённая Скворцова) была домохозяйкой. В 1915 году семья Келдыша переехала из прифронтовой Риги в Москву. В 1919–1923 годах М.В. Келдыш жил в городе Иваново, где его отец преподавал в политехническом институте.

В Иваново Мстислав Всеволодович начал обучение в средней школе, получил необходимую начальную подготовку в домашних условиях у матери Марии Александровны. По возвращении в Москву в 1923 году учился в школе, которая обеспечивала строительный профиль подготовки выпускников, а летом ездил вместе с отцом на строительство различных объектов и работал там разнорабочим.

Склонность к математике у него проявилась ещё в 7–8 м классах школы. Учителя уже тогда отмечали его незаурядные способности к точным наукам.

В 1927 году он окончил школу и изъявил желание получить родительскую профессию инженера-строителя, которая очень нравилась юноше. Однако в строительный институт, где преподавал его отец, юношу не приняли, ссылаясь на ещё молодой возраст (всего 16 лет). По совету старшей сестры Людмилы, закончившей физико-математический факультет Московского государственного университета, он вступил на тот же факультет МГУ.

Во время учёбы в университете Мстислав Всеволодович своей настойчивостью и способностями завоевал уважение и авторитет не только в студенческой среде, но и у ведущих профессоров факультета. Особые научные отношения сложились у него с профессором Михаилом Алексеевичем Лаврентьевым, впоследствии они переросли в тесное научное сотрудничество.

С весны 1930 года одновременно с обучением Мстислав Всеволодович начал работать ассистентом в нескольких высших учебных заведениях Москвы: сначала в Электромашиностроительном институте, а потом ещё и в Станкоинструментальном институте.

После окончания МГУ в 1931 году по рекомендации академика Александра Ивановича Некрасова Келдыш был направлен в знаменитый Центральный аэрогидродинамический институт имени М.Е. Жуковского (ЦАГИ).

Научную жизнь ЦАГИ в то время возглавлял Сергей Алексеевич Чаплыгин, под его руководством регулярно проводился научный семинар. Участниками семинара были М.А. Лаврентьев, М.Е. Кочин, Л.С. Лейбензон, А.И. Некрасов, Г.И. Петров, Л.И. Седов, Л.Н. Сретенский, Ф.И .Франкль, С.А. Христианович; многие из них в дальнейшем стали известными учёными-механиками.

М.В. Келдыш работал в ЦАГИ до декабря 1946 года сначала инженером, затем – старшим инженером, руководителем группы, а с 1941 года – начальником отдела динамической прочности.

Начальный период работы Келдыша в ЦАГИ связан с исследованиями нелинейных задач обтекания. В научных трудах этого цикла была решена задача Неймана для нелинейных эллиптических уравнений с применением теории крыла (1934 г.) и строгое обоснование теории винта Жуковского (1935 г.).

Продолжая работать в ЦАГИ, Келдыш поступил осенью 1934 года в аспирантуру (дополненную затем двухлетней докторантурой) Математического института имени В.А. Стеклова АН СССР, где занимался вопросами теории приближения функций, тесно связанными с прикладной тематикой его работы (гидродинамика, аэродинамика).

В 1935 году ему без защиты была присвоена учёная степень кандидата физико-математических наук, в 1937 году – степень кандидата технических наук и звание профессора по специальности «аэродинамика». 26 января 1938 г. М.В. Келдыш защитил докторскую диссертацию на тему «О представлении рядами полиномов функций комплексного переменного и гармонических функций».

Цикл научных работ М.В. Келдыша и его сотрудников предвоенных и военных лет посвящён колебаниям и автоколебаниям авиационных конструкций. Его исследования заложили основы методов численных расчётов и моделирования в аэродинамических трубах явления флаттера (сильные колебания крыльев самолёта, возникающие при определённых скоростях движения самолёта, что приводит к его разрушению). Результаты Келдыша не только привели к разработке простых и надёжных мер предупреждения флаттера, но и стали основой нового раздела науки о прочности авиационных конструкций.

Известно, что в немецкой авиации в период 1935–1943 годов зафиксировано 146 аварий из-за флаттера. В процессе работы группе Келдыша пришлось выдержать напряжённую полемику, оппоненты обращались в высокие инстанции (вплоть до ЦК ВКП (б)).

Результаты научных исследований М.В. Келдыша сыграли большую роль в создании скоростной авиации в Советском Союзе.

В октябре 1941 года Мстислав Всеволодович вместе с женой Станиславой Валерьяновной и тремя детьми в числе других сотрудников ЦАГИ был эвакуирован в Казань, где продолжил работу. В апреле 1942 года ему была присуждена Сталинская премия II степени за научные работы по предупреждению разрушения самолётов.

В годы Великой Отечественной войны Мстислав Всеволодович наряду с научно-экспериментальными исследованиями в ЦАГИ занимался внедрением разработанных рекомендаций в самолётостроительные КБ и на авиационные заводы. Эта его деятельность была отмечена орденами Трудового Красного Знамени (1943 г.) и Ленина (1945 г.). В 1944 году он был награждён медалью «За оборону Москвы».

К исследованиям авиационных колебаний и флаттера тесно примыкают его исследования устойчивости переднего колеса трехколёсного шасси, что позволило предложить простые конструктивные меры для устранения эффекта шими (самовозбуждённых поворотов и смещений) колеса самолёта при взлёте или посадке, приводившему к разрушению переднего шасси самолёта. По рассекреченным данным, в немецкой авиации было более 150 аварий, связанных с «шимми», в отечественной – ни одной! В 1946 году за исследования в этой области М.В. Келдышу второй раз была присуждена Сталинская премия II степени.

Успех его прикладных работ был обусловлен не только глубокой интуицией инженера-механика и экспериментатора, но и выдающимся талантом математика, тонкого теоретика и творца вычислительных алгоритмов и методов. И наоборот, его фундаментальные математические исследования имеют своими истоками проблемы, возникшие из его трудов по механике.

Как математик М.В. Келдыш внёс значительный вклад в теорию функций, теорию потенциала, дифференциальные уравнения, функциональный анализ. Большое значение имеют результаты учёного в механике, которые охватывают гидродинамику, аэродинамику, газовую динамику, механику конструкций самолётов.

Многому научился Келдыш в общении с конструкторами самолётов, в первую очередь, с Семёном Алексеевичем Лавочкиным и Андреем Николаевичем Туполевым.

В сентябре 1943 года М.В. Келдыш был избран членом-корреспондентом АН СССР по Отделению физико-математических наук. В июне 1944 года стал заведующим отделом механики в Математическом институте АН СССР и оставался на этой должности до 1953 года. При отделе работал научный семинар, объединявший специалистов по аэромеханике. Одновременно учёный возобновил преподавательскую деятельность в МГУ, которую начал ещё в 1932 году. Он читал лекции на механико-математическом и физическом факультетах, возглавлял кафедру термодинамики, руководил научным семинаром по теории функций комплексного переменного.

С 1942 по 1953 годы М.В. Келдыш – профессор МГУ. Многие его ученики тех лет стали известными учёными, среди них академики А.А. Гончар, Д.Е. Охоцимский, Т.М. Енеев и др.

Трудно назвать отрасль математики или механики, в развитии которой бы не ощущалось влияние трудов выдающегося учёного. Его исследования охватывают широкий круг проблем гидроаэродинамики и прикладной математики. Он работал в области теории функций комплексного переменного, математической физики, функционального анализа, вычислительной математики. В теории потенциала он провёл глубокие исследования разрешимости задачи Дирихле – классической проблемы математического анализа. Значительным достижением учёного является создание и развитие теории приближения функций целыми функциями, а также гармоничными полиномами. М.В. Келдышу принадлежит значительный вклад в теорию несамосопряжённых систем дифференциальных операторов с частными производными. Все дальнейшие современные работы в этой области опираются на развитую им теорию.

М.В.Келдыш и С.П.Королёв
М.В.Келдыш и С.П.Королёв.
1963 г.

С именем учёного связано практическое применение современных ЭВМ, развитие машинной математики в СССР. В конце 1946 года М.В. Келдыш был избран действительным членом АН СССР по Отделению технических наук. Начался новый период, связанный с именами «трёх К»: Игоря Васильевича Курчатова, Сергея Павловича Королёва и Мстислава Всеволодовича Келдыша.

Сразу же после избрания академиком М.В. Келдыш был назначен начальником (с августа 1950 года – научным руководителем) главного научно-исследовательского института Министерства авиационной промышленности (ныне – Центр имени М.В.Келдыша), который занимался прикладными задачами ракетостроения. С этого времени основное направление его деятельности было связано с ракетной техникой. Первая в мире межконтинентальная ракета была запущена в СССР уже 21 августа 1957 года.

В послевоенные годы Мстислав Всеволодович занимался решением проблем атомной энергетики и вычислительной математики. Возникла потребность в новых методах исследования, прежде всего в эффективных методах и средствах математических расчётов. Необходимость их создания вызвала в области вычислительной математики настоящую революцию, которая коренным образом изменила её общенаучное значение.

М.В. Келдыш одним из первых смог предусмотреть роль вычислительной математики в повышении эффективности научно-технического поиска. В 1953 году М.В. Келдыш стал основателем Института (до 1966 года – Отделения) прикладной математики АН СССР и его директором. С деятельностью этого института, который сейчас носит имя учёного, во многом связано становление современной вычислительной математики в Советском Союзе.

В работах по созданию ракетно-ядерного щита Мстислав Всеволодович принимал непосредственное участие и как руководитель крупных коллективов, и как автор многих научно-технических идей и вычислительных методов.

В это время им были опубликованы работы по оценке последствий ядерного взрыва: «Об оценке действия взрыва на больших высотах» (1950 г.) и «Точечный взрыв в атмосфере» (1955 г.). В 1956 году М.В. Келдышу присвоено звание Героя Социалистического Труда, а в 1957 году его научные достижения отмечены Ленинской премией.

Мстислав Всеволодович внёс выдающийся вклад в развитие советской космической науки и техники. Началом работы по космической тематике в 1946 году стало творческое сотрудничество с Сергеем Павловичем Королёвым. М.В. Келдыш был одним из инициаторов широкого развёртывания работ по изучению и освоению космоса. С начала 1956 года он возглавил одно из ведущих направлений в их проведении.

Значителен его вклад в становление и развитие таких научных направлений, как механика космического полёта и космическая навигация.

С 1953 года в Математическом институте АН СССР проводились теоретические исследования, связанные с задачами вывода на орбиту Земли искусственного спутника. Эти исследования способствовали общему успеху космической программы Советского Союза.

4 октября 1957 года был проведен запуск первого искусственного спутника Земли.

Мстислав Всеволодович вспоминал: «Мы работали самоотверженно, но не задумывались о значении своей работы. И только когда, едва отдышавшись после запуска, мы услышали, как воспринимают этот запуск во всём мире, мы поняли, что началась космическая эра человечества».

Решающую роль М.В. Келдыш сыграл в создании относительно дешёвой ракеты-носителя для вывода на орбиту спутников по научным программам (спутники серии «Космос»). Под его руководством успешно решены задачи, которые были поставлены атомной и космической техникой.

Он руководил программой, которая включала полёты автоматических станций серии «Луна». Первый аппарат на Луну был отправлен 2 января 1959 года. 4 октября 1959 г. были получены снимки обратной стороны Луны (с аппарата «Луна-3»). В 1966 году осуществлена ​​мягкая посадка на поверхность Луны, а на её орбиту выведен искусственный спутник («Луна-10»). В октябре 1970 года стартовала «Луна-16», доставившая образцы лунного грунта на Землю. Затем был старт автоматической станции «Луна-17» с самоходным аппаратом «Луноход-1».

Всего до 1976 года было запущено 34 аппарата серии «Луна». Первые три запуска космических аппаратов на Луну закончились катастрофами: ракеты Р-7, которые успешно выводили на орбиту Земли искусственные спутники, взрывались в полёте. М.В. Келдыш смог понять причину катастроф – развитие колебаний в системе подачи топлива и окислителя жидкостной ракеты.

Под руководством учёного успешно решены задачи, поставленные атомной и космической техникой. Так, первая в мире орбитальная станция «Луна-16», транспортировавшая на Землю лунный грунт, аппарат «Луна-17», высадивший «Луноход» на поверхность нашего спутника, созданы на основе теоретических обоснований Мстислава Всеволодовича.

Не менее эффективным было участие Келдыша в программе исследований Венеры, связанной с автоматическими станциями серии «Венера» ​​(начиная с «Венеры-4», 1967 г.). Аппарат «Венера-7» (1970 г.) показал, что давление на поверхности Венеры составляет 100 земных атмосфер, температура 400 °С. Большая роль Келдыша и в исследованиях планеты Марс. В 1960 году при подготовке запуска первой автоматической станции к Марсу он предложил испытать приборы, предназначенные для изучения этой планеты, в земных условиях. Это позволили выявить неэффективную аппаратуру и дало экономию в десятки килограммов веса автоматической станции.

М.В. Келдыш выезжал на полигоны и космодромы при подготовке и запуске космических аппаратов, входил в различные комиссии по космическим проблемам, был председателем экспертных комиссий, комиссий по разбору причин аварий, в частности, был председателем аварийной комиссии по выяснению причин гибели экипажа космического аппарата «Союз 11» (космонавты Г.Т. Добровольский, В.Н. Волков и В.И. Пацаев (1971 г.).

Выявление новых научных и технических задач, развитие космической техники, формирование комплексных научно-технических программ, вопросы управления полётами – это далеко не полный перечень проблем, входивших в круг деятельности Мстислава Всеволодовича Келдыша.

В 1961 году за особые заслуги в развитии ракетной техники, создании и успешном запуске 12 апреля 1961 г. первого в мире космического корабля «Восток» с человеком на борту Мстислав Всеволодович Келдыш второй раз был удостоен звания Героя Социалистического Труда.

18 марта 1965 г. впервые был осуществлён выход человека в открытый космос (космонавт Алексей Леонов). Большой вклад внёс М.В. Келдыш в осуществление совместного советско-американского космического полёта «Союз-Аполлон» (1975 г.) и развитие полётов по программе «Интеркосмос». Он был одним из инициаторов создания в 1951 году Московского физико-технического института (МФТИ), который в наше время стал одним из лучших высших учебных заведений мира. Многие его выпускники стали известными учёными. В частности, в 2010 году два воспитанника этого славного вуза стали лауреатами Нобелевской премии по физике (Андрей Гейм и Константин Новосёлов).

Мстислав Всеволодович некоторое время читал лекции в МФТИ, был там заведующим кафедрой.

Большой период жизни учёного связан с его деятельностью в Президиуме Академии наук СССР, который начался в октябре 1953 года и продолжался до конца его жизни.

С 1953 года он был академиком-секретарём отделения математики Академии наук. В 1960 году М.В. Келдыш был избран вице-президентом, а в мае 1961 года – президентом Академии наук СССР. Во главе Академии наук СССР с 1961 по 1975 годы он проявил себя мощным и дальнозорким учёным и организатором, способствовал развитию не только математики и механики, но и новых направлений современной науки, таких, как кибернетика, квантовая электроника, молекулярная биология, генетика и др. В 1962 году Президиум Академии наук СССР принял решение о строительстве комплекса биологических институтов в г. Пущино.

Во времена президентства Мстислава Всеволодовича Келдыша состоялась комплексная проверка деятельности Т.Д. Лысенко, которая позволила разоблачить псевдонаучные концепции «лысенковщины», отрицавшей генетику. В списках действительных членов Академии был посмертно восстановлен Николай Иванович Вавилов, получили подтверждение его заслуги в биологии и аграрных науках.

Годы, когда пост президента Академии наук СССР занимал М.В. Келдыш, были периодом наиболее быстрого роста Академии, превращения её в мощный центр фундаментальной науки. В 1971 году за исключительные заслуги перед государством в развитии советской науки и техники, большую научную и общественную деятельность и в связи с 60-летием М.В. Келдыш стал трижды Героем Социалистического Труда. Он всесторонне развивал международное научное сотрудничество и координацию научных исследований. С научным визитами он посетил ряд ведущих стран мира, в частности, осуществил в 1972 году первый официальный визит в США от имени отечественной Академии наук за всё время её существования.

Мстислав Всеволодович свободно говорил по-немецки и по-французски, читал на итальянском. Уже в зрелом возрасте (после 50 лет) стал изучать английский. Большую работу вёл в Комитете по присуждению Ленинских и Государственных премий СССР в области науки и техники, возглавлял его с 1961 года и до конца своей жизни.

В последние годы жизни учёный интересовался проблемой создания солнечных электростанций на космической орбите.

Успехи учёного достигались ценой огромных усилий. Люди, близко знавшие М.В. Келдыша, вспоминают, что для него не существовало усталости. Учёный невероятными усилиями воли заставлял себя работать. Он мог реализовывать в сутки такое количество дел, что другие сделали бы за несколько рабочих дней. «Президенту Академии наук нельзя жить по-другому», – любил говорить учёный.

Мстислав Всеволодович умел находить и ценить сотрудников, которые действительно были перспективными творческими работниками и были в состоянии успешно ставить и решать научно-технические задачи. Честность, правдивость, увлечённость работой – именно эти качества были характерны для учёного, и он требовал их от других.

Как организатор он обладал твёрдостью, умением брать на себя ответственность и желанием всё доводить до конца – до практических результатов.

Жизнь интересовала Мстислава Всеволодовича во всех её проявлениях. Он очень любил музыку и живопись, был знатоком художественной литературы. Постоянно находясь на передних рубежах отечественной науки и возглавляя её Академию, М.В. Келдыш часто бывал во многих уголках страны, направлял усилия научных коллективов, помогал словами и делами. Он призывал учёных: «Старайтесь достигать предельных научных высот, выходите на уровень мировой науки и опережайте её».

М. В. Келдыш страдал от атеросклероза нижнего отдела аорты и сосудов нижних конечностей, и поэтому в последние годы своей жизни не мог ходить. 10 января 1973 года он перенёс операцию на кровеносных сосудах, которую выполнил известный американский профессор Майкл Эллис Дебейки (этот профессор отказался от гонорара за операцию и выразил благодарность за честь оперировать М.В. Келдыша).

Научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш»
Научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш»

Умер М.В. Келдыш 24 июня 1978 года от угара выхлопными газами автомобиля – его нашли на собственной даче в гараже в своём автомобиле. Учёному было 67 лет.

Мстислав Всеволодович Келдыш награждён семью орденами Ленина (1945, дважды 1954, 1956, 1961, 1967, 1975 гг.), тремя орденами Трудового Красного Знамени (1943, 1945, 1953 гг.), многими медалями, а также орденами и медалями иностранных государств. В Москве на доме, где жил М.В. Келдыш, и на фасаде главного корпуса МГУ имени М.В. Ломоносова установлены мемориальные доски в честь выдающегося учёного.

Бюсты в Москве установлены на Аллее Космонавтов и в Институте прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН. Бюст установлен также на родине М.В. Келдыша в Риге, а на доме, где он родился, – мемориальная доска. Именем М.В. Келдыша названы: кратер на обратной стороне Луны, одна из малых планет, научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш», площадь в Москве, улица в Риге. В 1978 году АН СССР учредила Золотую медаль имени М.В. Келдыша «3а выдающиеся научные работы в области прикладной математики и механики, а также теоретические исследования по освоению космического пространства».

Урна с прахом М.В. Келдыша похоронена в Кремлевской стене на Красной площади в Москве.

Н.В. Шмигевский