М. В. Келдыш и становление ракетно-космической науки и техники
Академик Российской академии наук Т. ЭНЕЕВ.
Тимур Магометович Энеев работал с Мстиславом Всеволодовичем Келдышем с 1950 года, вместе с ним начинал работы по созданию отечественной космонавтики и был непосредственным участником исследований, о которых теперь вспоминает.
Мстислав Всеволодович Келдыш начал заниматься ракетной тематикой с конца 1946 года, после пятнадцати летнего периода работы в авиации, уже решив там ряд ключевых проблем. Он сразу увлекся перспективами, которые открывала ракетная техника, а общие интересы привели его к тесному сотрудничеству и творческой дружбе с С. П. Королевым, продолжавшейся до самой кончины Сергея Павловича.
Второго декабря 1946 года М. В. Келдыша назначили начальником НИИ-1 МАП (Министерства авиационной промышленности), главной задачей которого тогда было внедрение жидкостно-реактивных и прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ЖРД и ПВРД) в авиацию. Вскоре, впрочем, выяснилось, что ни тот, ни другой не могут конкурировать с газотурбинными двигателями, головным разработчиком которых в тот период был ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения). На какое-то время НИИ-1 стал филиалом ЦИАМа, но вскоре самостоятельность ему вернули, и работа над ЖРД и ПВРД продолжалась уже в плане их применения для беспилотных ракет.
В середине пятидесятых годов руководство страны поставило задачу: создать стратосферную межконтинентальную крылатую ракету. Наряду с баллистическими ракетами (их разрабатывали в ОКБ С. П. Королева) она могла бы обеспечить безопасность страны. Опытно-конструкторские работы вели два конструкторских бюро - С. А. Лавочкина и В. М. Мясищева. Однако задача оказалась столь новой и трудной, что для решения ее ключевых проблем потребовалось развернуть целый комплекс научно-исследовательских работ. Их научным руководителем назначили Мстислава Всеволодовича Келдыша. Под его руководством были решены основные проблемы создания межконтинентальной крылатой ракеты, включая принципиально новые для того времени задачи баллистики, навигации и длительной теплозащиты сверхзвукового крылатого аппарата с ПВРД. Результаты разработок нашли позднее широкое применение в авиационной и ракетно-космической технике, положив начало работам по теплозащите головных частей баллистических ракет и спускаемых аппаратов, по системам их астрономической ориентации и навигации.
Одновременно М. В. Келдыш вел научно-исследовательские работы, связанные с созданием межконтинентальной баллистической ракеты, теснейшим образом взаимодействуя с Сергеем Павловичем Королевым и его ОКБ. Начал их Мстислав Всеволодович еще в 1948 году в МИАНе (Математический институт им. В. А. Стеклова АН СССР), где возглавлял отдел механики. В 1949-1951 годах под его руководством был выполнен цикл работ по определению оптимальных схем и характеристик составных баллистических ракет. Эти исследования помогли С. П. Королеву выбрать окончательную схему ракеты Р-7. Тогда же были решены трудные задачи движения ракеты около своего центра тяжести, в которых учитывалась подвижность жидкого топлива со свободной поверхностью в баках, сделан выбор оптимального программного управления ориентацией ракеты в полете. Результаты этих работ не только помогли существенно улучшить летные характеристики ракеты Р-7, но и послужили теоретической основой многих дальнейших исследований.
В начале пятидесятых годов Мстислав Всеволодович собрал в отделе механики МИАНа, который он возглавлял, группу энтузиастов ракетного и космического полета, в основном выпускников МГУ. Несмотря на то, что задача космического полета тогда в практическом плане еще не рассматривалась ни в одном КБ, он горячо поддержал инициативу своих сотрудников по разработке его теории. Не случайно в этот же период времени к нему за помощью и поддержкой обратился Михаил Клавдиевич Тихонравов, возглавлявший группу таких же энтузиастов в одном из военных научно-исследовательских институтов.
Уже на первом этапе работ, еще до запуска искусственного спутника Земли, группа М. В. Келдыша получила ряд принципиальной важности результатов, оказавших серьезное влияние на развитие ракетно-космической техники.
В 1953 году был впервые предложен метод баллистического спуска космического корабля с орбиты на Землю, при котором скорость аппарата уменьшается до требуемой величины только за счет сопротивления воздуха, и показана возможность использовать его для пилотируемых полетов.
Именно так неоднократно возвращались на Землю все российские космонавты и астронавты США.
Спустя год появился первый конкретный вариант системы гравитационной (пассивной) стабилизации и ориентации искусственного спутника и построена ее теория. На базе ранее проведенных работ по выбору оптимального программного управления для составной ракеты разработана методика расчета оптимальной программы вывода искусственного спутника Земли на орбиту.
Исследована динамика движения искусственного спутника в поле тяготения Земли и разработана методика определения времени его пребывания на орбите, эволюционирующей под действием нецентральных составляющих сил гравитации и сопротивления ионосферы.
И, наконец, началось изучение проблемы достижения Луны и окололунного пространства, выявлены весьма важные закономерности и ограничения для решения этой задачи при старте с территории Советского Союза.
После запуска первого искусственного спутника Земли в механике космического полета практически не осталось серьезных вопросов, которые в той или иной мере не были затронуты М. В. Келдышем и его сотрудниками. В сентябре - ноябре 1957 года они разработали методику обработки траекторных измерений и с ее помощью впервые осуществили определение параметров орбиты искусственного спутника Земли на ЭВМ. Позднее при Отделении прикладной математики был создан баллистический вычислительный центр, вошедший в общую систему слежения и управления полетами космических аппаратов. Комплексы из многих ЭВМ, соединенные в сеть и подключенные к каналам связи, обеспечивали полеты космических аппаратов самого разного назначения всеми необходимыми расчетами в реальном масштабе времени.
Почти сразу же была поставлена очередная задача: достичь Луны и исследовать окололунное пространство. Баллистическое проектирование полетов первых лунных космических аппаратов исследователи осуществили в весьма сжатые сроки. Одна из выбранных траекторий позволила облететь Луну и получить сенсационные снимки ее обратной стороны третьим "лунником".
В самый разгар работ по подготовке лунных экспедиций Мстислав Всеволодович Келдыш и Сергей Павлович Королев приняли совместное решение начать расчеты траекторий беспилотных полетов к Марсу и Венере. В ходе этих работ возникли новые трудности; они потребовали разработки принципиальных технических решений. Было показано, например, что гораздо выгоднее направлять космический аппарат на межпланетную траекторию не с Земли непосредственно, а предварительно выводя его на промежуточную незамкнутую орбиту искусственного спутника Земли. Этот метод позволил резко понизить жесткость требований к датам запуска и существенно увеличить вес аппаратов. Впоследствии он стал универсальным и сыграл большую роль в развитии космической техники. А принципиальная схема управления полетом аппаратов после разгона на межпланетную траекторию легла в основу всех последующих баллистических расчетов. Она не-однократно совершенствовалась в деталях и дополнялась новыми элементами, но в основных своих чертах не изменилась до сих пор.
Все, сделанное Мстиславом Всеволодовичем в области прикладной небесной механики и ракетной динамики, перечислить трудно. Следует лишь отметить, что глубокие теоретические исследования он проводил в тесной связи с научно-организационной деятельностью по разработке и реализации научной программы исследования космического пространства.
В Мстиславе Всеволодовиче прекрасно сочетались качества дерзновенного мечтателя, стремившегося к пределам возможного, и трезвого реалиста, знавшего, где эти пределы кончаются. Сегодня нельзя без некоторого недоумения вспомнить, как в 1959-1960 годах весьма квалифицированные специалисты всерьез рассматрива ли проект пилотируемого облета Марса в 1964 году. Мстислав Всеволодович сразу указал, что подобного рода проекты нереальны в первую очередь из-за отсутствия опыта длительного пребывания человека в космосе, и отметил, что беспилотные автоматические аппараты еще долгие годы будут основным средством исследования дальних планет. Это ему не мешало, однако, возвращаться к обсуждению пилотируемых полетов к дальним планетам и подробно рассматривать различные их проекты на обозримое будущее.
Научно-организационная деятельность в области собственно космонавтики М. В. Келдыш начал в 1954 году, когда совместно с С. П. Королевым и М. К. Тихонравовым он предложил создать искусственный спутник Земли и принял непосредственное участие в подготовке докладной записки для правительства на эту тему. В следующем году Мстислав Всеволодович был назначен председателем специальной комиссии президиума АН СССР по спутнику (комиссия по объекту "Д"). С этого момента и как руководитель комплексных научно-технических разработок, и как председатель многих экспертных комиссий по космическим объектам М. В. Келдыш нес особую ответственность за ход выполнения космической программы страны. Став президентом Академии наук, Мстислав Всеволодович получил возможность руководить ее разработкой на более высоком уровне. Он принимал непосредственное участие в исследовании общих проблем космонавтики и перспектив ее развития. В поле его зрения постоянно находилась механика космического полета, теория управления, навигация, ориентация. С именем Мстислава Всеволодовича связаны начало и развитие исследования околоземного и межпланетного космического пространства, Луны и планет Солнечной системы. Совместно с Георгием Николаевичем Бабакиным он руководил разработкой и реализацией программы исследования Венеры. Самое серьезное внимание уделял пилотируемым полетам, программам их научных исследований, оснащению космических кораблей приборами, аппаратурой и бортовыми вычислительными машинами. Он был инициатором создания Института космических исследований и Института медико-биологических проблем.
Мстиславу Всеволодовичу были присущи необычайная глубина мышления, широта взглядов, огромная эрудиция. Многих поражало, как быстро он умел вникать в самую суть обсуждаемой проблемы, найти главное звено, отбросив все неважное, второстепенное.
С именем Келдыша связана целая эпоха в становлении и развитии космонавтики. Он внес выдающийся вклад в развитие ракетной и космической науки и техники и по праву занимает в ее истории почетное место.
См. в номере на ту же тему
М. В. Келдыш: Наука требует героизма.
М. В. КЕЛДЫШ - Начинающим путь в науке.
А. ПЛАТОНОВ - М. В. Келдыш, каким я знал его.
Читайте в любое время
