Исследовательская работа о Келдыше «Главный математик» космонавтики»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение – средняя общеобразовательная школа с.Альшанка Екатериновского района Саратовской области

II заочная  конференция творческих и исследовательских работ обучающихся «Математика -  царица всех наук»

Исследовательская работа

«Главный математик»

космонавтики»

Автор: Виняев Александр, 

обучающийся 9 класса

МКОУ СОШ с.Альшанка

Руководитель:

Демидова Г.А., учитель   

математики

2016 год

Оглавление

1.      Введение ____________________________________________________________3

2.      Детство. Отрочество. Юность. __________________________________________3-4

3.      Работа над совершенствованием самолётов._______________________________4 -5

4.      Математика в  космосе.­­­­­­­­________________________________________________5-6

5.      Другие интересы._____________________________________________________6

6.      Награды.____________________________________________________________6

7.      Память._____________________________________________________________7

8.      Заключение._________________________________________________________8

9.      Список использованной литературы и ресурсов сети Интернет ______________9

Введение

Математика уступает свои крепости лишь сильным и смелым.
А.П. Конфорович, математик

Математику еще античные великие философы, чей авторитет неоспорим и поныне: Аристотель, Архимед, Евклид, Пифагор, - считали ведущей наукой, царицей наук!..

Стремительно мелькали в вихре тысячелетий года, мировоззрение человечества постоянно претерпевало изменения… Позиции математики на научной арене оставались незыблемы! Она всегда оставалась популярной, никогда не отпускала мысли людей, но не каждому открывала завесу своих тайн.

С космонавтикой обычно связывают имена Циолковского, Королёва и Гагарина. А кто из математиков занимался космонавтикой наряду с этими людьми?

В феврале 2016года  незаметно прошло событие -  105 лет со дня  рождения Мстислава Всеволодовича Келдыша. А ведь к  этому человеку напрямую относится высказывание Конфоровича!.. Неудивительно, что личность учёного М.Келдыша  меня заинтересовала. Мне кажется, факты биографии великих людей не должны оставаться в тени их открытий! Поэтому я взялся за эту исследовательскую работу…

Актуальность.

В наше время следует быть всесторонне развитым человеком, сведущим во многих областях человеческой деятельности. Математика – сложная, но в то же время интересная наука, которая находит применение в различных сферах нашей жизни.

Меня всегда интересовали биографии выдающихся ученых. В преддверии 55-ой годовщины первого полёта человека в космос,  я решил выяснить роль математиков в изучении космоса и  посвятить работу - М.В. Келдышу.

Предмет исследования – ученый-  математик М.В. Келдыш.

Цель работы.

Собрать материал о М.В. Келдыше, оформить в виде исследовательской работы.   

Оценить его вклад в дальнейшее развитие  математики, обороны страны   исследования космоса.

Задачи.

§  Изучить биографию Келдыша;

§  Найти сведения о его деятельности в других областях, кроме математики;

§  Оценить вклад ученого в развитие  обороны страны, космонавтики.

Методы исследования.

§  Поиск информации в учебниках по математике, энциклопедических изданиях;

§  Сбор сведений на сайтах сети Интернет;

§  Обработка и систематизация материала.

Практическая значимость.

Работу можно использовать в качестве пособия на уроках математики, астрономии, физики, на классных часах для развития кругозора обучающихся.

Детство. Отрочество. Юность.

Келдыш Мстислав Всеволодович  родился 29 января (10 февраля) 1911 в Риге в семье профессора Рижского политехнического института, крупного инженера-строителя Всеволода Михайловича Келдыша. Мать - Мария Александровна (урожденная Скворцова) была домохозяйка. В 1915 семья Келдышей переехала из прифронтовой Риги в Москву. В 1919-1923 Келдыш жил в Иваново, где отец преподавал в политехническом институте, организованном по инициативе М.В.Фрунзе. В Иваново начал обучение в средней школе, получив необходимую начальную подготовку в домашних условиях у Марии Александровны. По возвращении в Москву  в 1923 году  учился в школе со строительным уклоном, летом ездил с отцом на стройки, работал разнорабочим.

Склонность к математике у Келдыша проявилась еще в 7-8-м классах, учителя уже тогда отличали его незаурядные способности к точным наукам.

Учился Мстислав хорошо. В шестнадцать лет он окончил школу и решил идти по стопам отца - стать строителем. Хотел поступить в МВТУ на строительный факультет, но его не приняли: слишком молод (всего 16).  Старшая сестра, студентка математического факультета Московского университета, советовала брату попытать счастья в МГУ. В ту пору в приёмную комиссию университета входили и студенты. Молодость нового абитуриента их не смутила. Сомневающимся преподавателям они говорили: «Давайте попробуем. А если он сдаст все на «отлично»?»

И он сдал все на «отлично». С тех пор математика стала делом его жизни.

После окончания университета в 1931 году двадцатилетний Келдыш становится сотрудником ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт имени Н.Е.Жуковского). [1]

Работа над совершенствованием самолётов

Учёные этого ведущего авиационного научно-исследовательского центра страны сделали самолёт предметом всестороннего исследования. Их интересовали вопросы его прочности и устойчивости, поведение на больших скоростях и в штопоре. Практика каждый день ставила всё новые и новые задачи, требовала их немедленного разрешения. За изящными изгибами интегралов, за солдатским строем матриц, за бурными волнами графиков стояли судьбы новых машин, труд тысяч людей, жизнь лётчиков-испытателей.

В 1933 году бригада конструкторов под руководством П. О. Сухого спроектировала и построила самолёт рекордной дальности РД, и действительно, в сентябре 1934 года Михаил Громов установил на нём такой рекорд, пролетев без посадки 12 411 километров. Примерно в то же время бригада А. А. Архангельского создала самолёт СБ, скорость которого на 70-100 км/ час превышала скорость бомбардировщиков того времени.

Постройке этих уникальных машин предшествовала большая теоретическая работа. Особенно много неприятностей доставил аэродинамикам флаттер – стремительно нарастающая вибрация конструкции, внезапно возникающая при некой, так называемой критической, скорости полёта. Флаттер никак не предупреждал о себе, он внезапно охватывал самолёт, и иногда было достаточно нескольких секунд, чтобы машина в воздухе развалилась на куски. С земли казалось, что самолёты взрывались. Работа предстояла большая и серьёзная.

Долгие часы за столом. Графики, расчёты. Что-то перечёркнуто. Что-то, наоборот, подчёркнуто. Прошло несколько лет, прежде чем флаттер был побеждён. До конца и навсегда. Это было накануне войны, великой войны с фашизмом.

Трудный, самый трудный 41-й. Немцы знают, что такое ЦАГИ. Бомбёжки чуть ли не каждый день. А институт живёт, работает. Работает для фронта. В ту страшную осень у Мстислава Всеволодовича большая радость – родился сын Петька. Родился прямо во время бомбёжки…[3]

 Известно, что в германской авиации в период 1935-1943 зафиксировано 146 аварий из-за флаттера. Результаты работы Келдыша сыграли большую роль в создании скоростной авиации в нашей стране.

Келдыш весь в работе. У новой темы странное название: шимми переднего колеса трёхколёсного шасси. Шимми – это танец, модный, западный танец. Впервые самолёты «затанцевали» у американцев. Самолёт съезжал с бетонной дорожки, зарывался носом в землю. А того хуже – стойка ломалась на большой скорости, и тогда шимми становился для лётчика танцем смерти.

Все как будто просто. Колесо катится по земле, что тут хитрого? Но колесо нагружено. Что заставляло его «танцевать»? Член-корреспондент АН СССР М. В. Келдыш стоит во главе коллектива исследователей. У него свой почерк, свой стиль работы с людьми. Он никогда не позволяет себе повышать тон при разговоре, резко перебивать собеседника. Но когда он своим мягким голосом начинает критиковать, тогда, наверное, многие предпочли бы такой «ласковой» критике самый громкий «разнос». Он знает силы каждого, никогда не переоценивает людей, но никогда не мешает им мелкой начальственной опекой. Он доверяет людям. И они это знают. Когда появились первые советские самолёты с трёхколёсным шасси, проблема шимми была уже решена. Советские машины не «танцевали». Многому научился Келдыш в общении с конструкторами самолетов, в первую очередь, С.А.Лавочкиным и А.Н.Туполевым. [3]

«Математика и  космос»

В послевоенные годы Келдыш занимался решением проблем атомной энергетики и вычислительной математики. Потребовались новые методы исследования, прежде всего эффективные методы и средства математического расчета. Необходимость их создания вызвала в области вычислительной математике революцию, коренным образом изменившую ее общенаучное значение. В конце 1946 года Келдыш избран действительным членом АН СССР по Отделению технических наук. Начался новый период его деятельности, связанный с именами «трех К»: И.В.Курчатова, С.П.Королева и М.В.Келдыша. Первая в мире межконтинентальная ракета была запущена в СССР у 21 августа 1957. В работах по созданию ракетно-ядерного щита Келдыш принимал участие и как руководитель больших коллективов и как автор многих научно-технических идей и вычислительных методов. С 1953 в Математическом институте АН СССР велись работы по решению задач выведения на орбиту Земли искусственного спутника, увенчавшиеся 4 октября 1957 его успешным запуском и выводом на орбиту. Решающую роль Келдыш сыграл в создании относительно дешевой ракеты - носителя для выведения на орбиту спутников по научным программам. Руководил «Лунной» программой, включая полеты автоматических станций семейства «Луна». Были и неудачи. Первые три запуска космических аппаратов к Луне закончились катастрофами: ракеты Р -7, успешно выведшие на орбиту Земли искусственные спутники, взрывались в полете. Келдыш смог понять причину катастроф - развитие колебаний в топливной системе ракеты. Не менее эффективно участие Келдыша в программе исследования Венеры. Аппарат "Венера-7" (1970) показал, что давление на поверхности Венеры составляет 100 земных атмосфер, температура 400° С. Велика роль Келдыша при исследованиях Марса.

В начале 1959 года под председательством Мстислава Всеволодовича происходит расширенное совещание специалистов, на котором обсуждается вопрос о подготовке к полёту человека в космос. С этого момента до вечера 10 апреля 1961 года, когда Келдыш вместе с другими членами Государственной комиссии поставил свою подпись под полётным заданием первому космонавту, всего себя отдавал он этой гигантской работе. Утром 12 апреля Мстислав Всеволодович обнял Юрия Гагарина «у подножия» гигантской многоступенчатой ракеты. Скоро старт. Юрий вспоминал: они стояли рядом - Келдыш и Королёв – Теоретик Космонавтики и Главный Конструктор космических кораблей – два корифея советской науки, командармы армии учёных и инженеров. [3]

– Человечество вступило в новую эпоху овладения сокровенными тайнами природы, скрытыми в глубинах космоса, – говорил М. В. Келдыш, – новые явления, которые мы встретим на других планетах, будут использованы для улучшения жизни на Земле. [2]

Улучшение жизни на Земле – вот главная задача, которую всю жизнь решал выдающийся математик. Математиком он был рождён. Занимая руководящие посты, обременённый административными обязанностями, находясь в центре забот государственных, Келдыш ни на час не переставал быть именно математиком. 

 В 1961 за особые заслуги в развитии ракетной техники, создании и успешном запуске 12 апреля 1961 первого в мире космического корабля "Восток" с человеком на борту он был второй раз удостоен звания Героя Социалистического Труда. 18 марта 1965 впервые был осуществлен выход человека в открытый космос (космонавт Алексей Леонов). «Мы работали самозабвенно, но не задумывались о значении своей работы. И только когда, едва отдышавшись после запуска, мы услышали, как воспринимают этот запуск во всем мире, мы поняли, что начался космический век человечества», - говорил  Келдыш Мстислав

У него было очень много дел. И все неотложные. Академик Б. Е. Патон говорил: «Мстислав Всеволодович умеет вмещать в 24 часа суток такое количество дел, с которыми другим не управиться в несколько рабочих дней. Это не фанатизм и не какая-то жертва в ущерб жизни. Это - сама жизнь. И довольно счастливая».

Счастливая-то счастливая, но вот уже несколько лет все никак не выходило с отпуском. Он  редко бывал дома. Некогда было просто почитать, хотя бы просто пробежать глазами любимые томики Золя и Франса. И некогда просто полистать альбомы с репродукциями великих классиков живописи, которые он собирал, ещё раз взглянуть на удивительные полотна импрессионистов. И очень редко просто гулял он по Москве, просто бродил по лесу, просто просиживал вечер со старыми друзьями. [3]

Другие интересы

 М.В.Келдыш – талантливый человек. Он был талантлив и в других областях науки: одним из первых сумел предугадать роль вычислительной математики в повышении эффективности научно-технического поиска. Познакомившись с создателями первой отечественной ЭВМ М.А.Лесечко и Ю.Я.Базилевским, он стал специалистом в этой области. В 1953 он стал основателем Института  прикладной математики АН СССР и его бессменным директором. С деятельностью этого института, носящего ныне его имя, во многом связано становление современной вычислительной математики в нашей стране. Всемерно поддерживал переход на массовое машинное производство, облегчающее труд. Высоко оценивал внедрение хлопкоуборочных и чаеуборочных машин. В последние годы жизни Келдыш интересовался проблемой создания солнечных электростанций на космической орбите.

Награды

Родина высоко отметила титанический труд учёного.

Первый раз звание Героя Социалистического Труда было присвоено М.В. Келдышу Указом Президиума Верховного Совета СССР от 11 сентября 1956 года за выдающийся вклад в создание ракетно-ядерного щита страны.

Всего он был трижды удостоен этого звания, награждён семью орденами Ленина, тремя орденами Трудового Красного Знамени, медалями, а также орденами и медалями иностранных государств. Неоднократно становился лауреатом Сталинской и Ленинской премий.

Память.

Очень много дел было у этого человека. Он умер за рулём машины 24 июня 1978 года, за секунду до того, как тронуться в путь….

Урна с его прахом захоронена в Кремлевской стене на Красной площади в Москве.

 Именем М.В.Келдыша названы: кратер на обратной стороне Луны одна из малых планет 2186 Keldysh,  научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» минералы «келдышит» и «пара-келдышит» Институт прикладной математики Российской Академии наук площадь в Москве улица в Риге. В честь его учреждены: золотая медаль имени М.В.Келдыша «3а выдающиеся научные работы в области прикладной математики и механики, а также теоретические исследования по освоению космического пространства». В МГУ учреждена стипендия им. М. В. Келдыша. В 1981 году была выпущена почтовая марка СССР, посвящённая Келдышу. На родине учёного в Риге (Латвия) поставлен бюст. У здания Института прикладной математики в Москве установлен памятник, в самом здании- музей. Келдыш в мраморе стоит в Москве на аллее космонавтов. [1]

Заключение.

В результате  исследования мне удалось:

§  Проследить жизненный путь Келдыша;

§  Оценить его роль в развитии и становлении точных наук, космонавтики;

§  Создать исследовательскую работу по выбранной теме;

§  Улучшить свои навыки в создании исследовательских работ.

Таких людей, как Келдыш, можно ставить в пример молодым. На него можно и нужно равняться. Он своим примером может научить преданности любимому делу, стойкости, новаторской смелости и решительности.

Мстислав Всеволодович Келдыш – удивительная личность! Редко в ком сочетаются гениальность и хорошие человеческие качества: доброта, чуткость, любовь к ближнему… Стоит вспомнить и то, каким любящим мужем и порядочным семьянином он был!..

Уважения, почета и признания заслуживает этот выдающийся человек, яркая звезда, вспыхнувшая на небосклоне российской математики и космонавтики.

Как математик Келдыш внес свой вклад в теорию функций, теорию потенциала, дифференциальные уравнения, функциональный анализ. Большое значение имеют результаты Келдыша в механике, охватывающие гидродинамику, аэродинамику, газовую динамику, механику самолетных конструкций, и, конечно, в космонавтике. Успех прикладных работ Келдыша обусловлен не только его глубокой интуицией инженера-механика и экспериментатора, но и выдающимся талантом математика, тонкого теоретика и творца вычислительных алгоритмов и методов. И наоборот, многие его фундаментальные математические исследования имеют своим истоком проблемы, возникшие из его работ по механике.

Говорят, что человек жив, пока жива память о нем. Мстислав Келдыш будет жить вечно!..

Литература

1.Космонавтика. Энциклопедия / В. П. Глушко М.: Советская энциклопедия, 1985. -528 с.

2.Корнеев С. Г. Советские учёные почётные члены научных организаций зарубежных стран. М.: «Наука», 1981.

 3.Голованов Я.К. Этюды об учёных. М.: «Наука», 1978.

4.  Сеть Интернет Документальные фильмы о Келдыше М.В. (видеоматериалы из свободного доступа Интернета) Мстислав Келдыш http://tvroscosmos.ru/frm/videoteka/Konstruktor/keldysh1.php Масштаб личности - Мстислав Келдыш http://tvroscosmos.ru/frm/videoteka/Konstruktor/keldysh7.php