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Biografías: Mstislav V. Keldysh (1911-1978)
Redacción
Mstislav Vsevolodovich Keldysh
Mstislav Vsevolodovich Keldysh
Prominente figura de la ciencia rusa. Gracias a su enorme talento intelectual y capacidad de gestión, desempeñó un papel clave durante buena parte del Siglo XX en los desarrollos científico-tecnológicos de la antigua URSS. Fue presidente por catorce años de la Academia de Ciencias de la URSS y fundador del Instituto de Matemática Aplicada de Moscú, el cual desde sus inicios ha estado involucrado principalmente en proyectos de índole nuclear y espacial.
stislav Vsevolodovich Keldysh nació el 10 de Febrero de 1911 en Riga, Letonia, en el seno de una familia de profesores proveniente de la nobleza. Su abuelo paterno, Mikhail F. Keldysh, había realizado estudios teológicos, pero luego eligió el camino de la medicina, desempeñándose en el ejército y retirándose del mismo con el rango de General. Su abuelo materno, Alexander N. Skvortsov, era un héroe de la Guerra del Cáucaso, que había alcanzado el rango de General de Infantería. Por su parte el padre de Mstislav, Vsevolod M. Keldysh (1878-1965), distinguido ingeniero civil y profesor, fue uno de los autores del proyecto del hermoso Metro de Moscú.

M. V. Keldysh nunca trató de ocultar el hecho de que su familia provenía de la nobleza rusa. En la década de 1930 y en años posteriores, tal origen difícilmente podía considerarse una ventaja. Las represiones de fines de esa década también fueron padecidas por la familia Keldysh: tan sólo a modo de ejemplo, el hermano de Mstislav, Mikhail, un historiador que se había especializado en la Alemania medieval, fue arrestado en 1936 y ejecutado al año siguiente acusado de ser “espía alemán”. Así que el comienzo del curso de su vida no prometía para nada continuar de una forma excepcional.

Al graduarse en el departamento de Física y Matemáticas de la Universidad Estatal de Moscú, el 24 de Julio de 1931, se lo designó para trabajar en el afamado Instituto Central de AeroHidrodinámica (en ruso TsAGI), donde fue ampliamente recomendado a la dirección por su profesor -y posteriormente colega- M. A. Lavrentyev, el cual era uno de los investigadores jefe del Grupo de Teoría General del TsAGI.

En 1933, sus primeros trabajos ya habían capturado la atención de un famoso científico de TsAGI, S. A. Chaplygin el cual se desempeñaba como supervisor científico. Estos trabajos eran científicamente valiosos no sólo porque proporcionaban soluciones a problemas de interés sino también porque daban nacimiento a nuevos enfoques en el empleo de métodos matemáticos para la resolución de problemas hidro-aerodinámicos, lo cual era de gran importancia. Para la aviación de la década de 1930, uno de estos problemas era el llamado efecto “flutter” (o vibración autoexitada), el cual aparecía inesperadamente cuando una aeronave incrementaba su velocidad. Chaplygin, que había descubierto el talento secreto de Keldysh para la ingeniería, su alto sentido de la responsabilidad fruto de su buena educación, y su habilidad de trabajar tan duro como fuese necesario, asignó al joven científico la tarea de encontrar una solución e implementarla inmediatamente.

En todos los países desarrollados, la industria aeronáutica se había tropezado con el efecto flutter, pero en la URSS tal problema fue superado antes y en una variedad de aspectos más amplia que en cualquier otro lugar, gracias a los trabajos de Keldysh y sus colegas. Aun hoy puede resultar muy interesante releer esos trabajos donde, a partir de complejos estudios matemáticos, se llega sin embargo a conclusiones formuladas en una manera muy accesible, al igual que las recomendaciones prácticas para evitar la aparición de este efecto en aeronaves volando en un amplio rango de velocidades. Desde ese momento, el efecto flutter dejó de ser una barrera para el desarrollo de aeronaves cada vez más veloces, de modo que al inicio de la Segunda Guerra Mundial (1941-1945) la industria aeronáutica rusa se encontraba en este aspecto mejor posicionada que la del enemigo. Por la realización de estos trabajos, M. V. Keldysh (junto a Ye. P. Grossman) recibió en 1942 su primer Premio Stalin (Segunda Clase) y, un año más tarde, obtuvo su primer Orden de la Bandera Roja del Trabajo.

Durante la guerra, Mstislav Vsevolodovich, director de uno de los departamentos del TsAGI, trabajó en las plantas de producción de aeronaves supervisando las construcciones antiflutter. En esos años, la industria aeronáutica tuvo que enfrentar otro problema, el cual surgió al pasar a una configuración de tren de aterrizaje del tipo triciclo, con rueda frontal debajo de la nariz. Este cambio fue forzado por el incremento de las velocidades de despegue y aterrizaje de las aeronaves. Sin embargo, este nuevo diseño provocaba algunos problemas: cuando el avión alcanzaba cierta velocidad, aparecía una oscilación autoexitada en la pata delantera del tren de aterrizaje, lo que ocasionaba su ruptura. Este fenómeno oscilatorio fue llamado en inglés “shimmy”. Haciendo uso de la experiencia ganada durante la investigación del efecto flutter, y obviamente de su tremenda capacidad para resolver problemas matemáticos y de ingeniería, M. V. Keldysh en su trabajo titulado “Vibración de la Rueda Delantera en un Tren de Aterrizaje de Tres Ruedas” (1945), resuelve completamente el problema en forma teórica y, como siempre, formula las recomendaciones prácticas de ingeniería para eliminar de los diseños a este peligroso fenómeno. Keldysh recibió su segundo Premio Stalin en 1946 por este trabajo, el cual es considerado aun hoy por los especialistas simplemente como "bello".

Pero retrocedamos un poco en el tiempo. A mediados de la década de 1930, el académico
I. M. Vinogradov invitó a M. V. Keldysh a realizar estudios doctorales en el Instituto de Matemáticas V. A. Steklov de la Academia de Ciencias de la URSS (IMAC). En 1938 él defendió aquí su tesis doctoral llamada “Variable Compleja y Representación de Funciones Harmónicas por Series Polinomiales”. Los especialistas lo consideraron como un “clásico”, que vino a completar una gran cantidad de estudios realizados en una importante rama de las matemáticas, a la vez que inauguró una nueva. Al finalizar la guerra, M. V. Keldysh que permanecía trabajando en el TsAGI, tuvo la posibilidad de volver a la actividad científica en el IMAC, lugar donde en Abril de 1944 se había establecido el Departamento de Mecánica. Keldysh dirigió a este departamento hasta 1953. La dinámica de cohetes y la mecánica celeste aplicada, eventualmente se convertirían en las principales áreas de actividad del instituto. Pero de esto hablaremos más abajo.

Es más fácil hablar de los trabajos de Keldysh referidos a los efectos flutter y shimmy, que sobre sus trabajos en matemáticas, realizados durante los mismos años. La importancia que tuvieron estos trabajos para el desarrollo de las matemáticas, para nada es menor que la que tuvieron los trabajos citados anteriormente para la aviación. Es más, estos últimos difícilmente se podrían haber realizado sin profundas investigaciones en las correspondientes áreas de las matemáticas. Aparentemente, el rápido desarrollo de las matemáticas de aquellos años -que fue el resultado de los trabajos de M. V. Keldysh sobre la teoría de aproximación, el análisis funcional, y las ecuaciones diferenciales- fue determinado por su habilidad de formular un problema de forma tal que, manteniendo su esencia, le permitía resolverlo de la manera lo más simple posible. Él poseía un completo conocimiento de varias ramas de las matemáticas, y era capaz de encontrar y deducir sorprendentes analogías, lo que le permitía emplear efectivamente la existente estructura matemática, tanto como crear una nueva. Se tiene que recalcar que los trabajos de Mstislav Vsevolodovich que pueden parecer abstractos -como por ejemplo, la teoría del operador autoadjunto concebida por él- surgieron a partir del estudio de problemas concretos, como los mencionados efectos flutter y shimmy.

Los trabajos de M. V. Keldysh sobre matemáticas y mecánica escritos a mediados de la década de 1940 fueron reconocidos de forma inmediata por colegas y científicos, y le sirvieron para ganar una muy buena reputación en la comunidad científica. En 1943, M. V. Keldysh fue elegido Miembro Correspondiente de la Academia de Ciencias de la URSS, donde llegó a ser Miembro Pleno en 1946.

A pesar de la dura victoria obtenida en la Segunda Guerra Mundial, la URSS sabía que tenía que renovar las energías. No obstante la destrucción y la hambruna, el entusiasmo y la confianza en el futuro hicieron posible que la sociedad soviética enfocara su atención en la aparición de nuevos -y serios- problemas. La confrontación surgida entre las potencias ganadoras, y el recuerdo siempre presente de los sufrimientos padecidos durante la guerra, instalaron en la conciencia de los ciudadanos soviéticos la necesidad de reforzar la estructura defensiva del país. En aquellos años, la creación del arma atómica y el rearme con equipo misilístico eran sinónimos del fortalecimiento del poder defensivo de la URSS. M. V. Keldysh, que era reconocido por sus desarrollos teóricos y de ingeniería, fue llamado a trabajar en ambos proyectos. Para el desarrollo del ítem atómico, Keldysh creó y condujo al bureau de cálculo correspondiente, el cual -junto con el Departamento de Mecánica del IMAC- era parte del Departamento de Matemática Aplicada (DMA) del IMAC, que él había organizado en 1953. Se pudo reunir a un exclusivo equipo de especialistas para que trabajara aquí bajo su guía.

En 1946 abandonó el TsAGI, y fue designado director del Instituto de Investigaciones sobre Reacción (en ruso NII-1) y con posterioridad permaneció en esta institución hasta 1961 como su líder científico; éste fue su segundo trabajo administrativo.

Desde la segunda mitad de los '40, M. V. Keldysh cambió sustancialmente la naturaleza de sus actividades, dedicándose primordialmente a la dirección científica. Encabeza grandes grupos científicos, el NII-1 y el DMA del IMAC (renombrado en 1966 como Instituto de Matemática Aplicada (IMA) de la Academia de Ciencias de la URSS), es presidente de comités responsables, luego Miembro del Presidium y Vice-Presidente de la Academia de Ciencias. Su trabajo creativo científico personal, en todos esos años, quedó relegado a un segundo plano. Un hecho que lamentaría profundamente, como bien Keldysh reconocería en 1971 ante sus dirigidos del IMA, en un discurso de respuesta ante las felicitaciones recibidas en ocasión de su cumpleaños número sesenta.

Pero incluso las increíbles condiciones de trabajo bajo presión de esos años, no hicieron que Keldysh se concentrara solamente en la tarea de administración científica de la URSS, sino que permaneció como un creativo director científico, receptor de problemas, y autor de ideas y métodos para la solución de los mismos. Como organizador, tomó decisiones guiado solamente por el interés científico, y no por otros, como el político. Sus antecedentes así lo prueban.

Cuando llega al NII-1, su trabajo se enfoca en problemas relacionados con la creación de motores a reacción de gran potencia para equipar a misiles crucero, además de realizar diversos trabajos de ingeniería, vinculados con la dinámica de gases supersónicos, transferencia de calor-masa, protección térmica, etc. En 1959 el primer misil crucero del mundo había superado las pruebas y demostrado mejores características que el misil Navajo, el cual era desarrollado en los EEUU en la misma época.

Estos trabajos en el NII-1 estaban estrechamente vinculados con los desarrollos matemáticos iniciados y guiados por Keldysh en el IMAC (en la División de Mecánica y el DMA). Investigaciones verdaderamente pioneras sobre dinámica de cohetes y mecánica celeste aplicada (mecánica del vuelo espacial) fueron efectuadas allí en 1949-53, e influenciaron profundamente el desarrollo de la tecnología de cohetes y espacial. Aquí en 1953 se llevaron a cabo los siguientes estudios preliminares: diseño óptimo de cohetes de etapas múltiples; descenso balístico desde órbita de un vehículo espacial, y la posibilidad de usar tal vehículo para el retorno de cosmonautas; la posible estabilización de naves espaciales por medio del campo gravitatorio terrestre, y muchas otras ideas.

En 1954, M. V. Keldysh, S. P. Korolev, y M. K. Tikhomirov enviaron una carta al Gobierno, sugiriendo la creación de un satélite artificial terrestre. El 30 de Enero de 1956, Keldysh fue designado presidente de una comisión especial de la Academia de Ciencias para estudiar el tema.

El lanzamiento del primer satélite en 1957 significó el inicio de la era de exploración espacial. Keldysh juega entonces un papel clave en la URSS comenzando en el DMA del IMAC diversos trabajos sobre seguimiento de satélites y predicción de trayectorias, diseño de trayectorias interplanetarias óptimas para el vuelo de naves espaciales automáticas con un mínimo gasto de energía, entre otros. El descubrimiento de un esquema de aceleración del vehículo espacial que implica primero la inyección del mismo en una órbita de aparcamiento1, y el uso del campo gravitatorio planetario para modificar trayectorias (navegación espacial con “asistencia gravitacional”), son ejemplos de soluciones alcanzadas que se pueden catalogar como brillantes. Estas soluciones resultaron ser fundamentales para el diseño de todos los subsiguientes vuelos. Ciertamente no hay necesidad de enumerar todos los éxitos en el desarrollo del espacio cercano y profundo, y la cosmonáutica tripulada. Esas realizaciones rusas son mundialmente conocidas. M. V. Keldysh realizó un fundamental aporte para la concreción de ellas, como teórico de la cosmonáutica y como coordinador científico del esfuerzo espacial nacional.
Korolev, Kurchatov, Kelsysh
Tomada en 1956, esta imagen histórica registra una reunión de “las tres K”. De izquierda a derecha: S. P. Korolev – constructor general espacial, I. V. Kurchatov – el “padre” de la bomba atómica rusa y el académico
M. V. Keldysh.
Korolev, Titov, Keldysh
De izquierda a derecha: S. P. Korolev, el cosmonauta #2 G. S. Titov y
M. V. Keldysh (1961). Click para ampliar
El 28 de Enero de 1960, por resolución del Gobierno, M. V. Keldysh fue designado Presidente del Consejo Interdepartamental Científico y Técnico para Estudios sobre el Espacio, formado en la Academia de Ciencias con la misión de coordinar el trabajo de investigación. Desde este puesto, Mstislav Vsevolodovich fue capaz de implementar un programa de investigación equilibrado, que garantizaba una combinación armónica de todos los aspectos del desarrollo del espacio exterior. Los éxitos alcanzados y el reconocimiento del mundo entero confirmaron su buena administración. Por tal desempeño, en Mayo de 1961 M. V. Keldysh fue elegido Presidente de la Academia de Ciencias, célebre institución que dirigiría por 14 años.

Pero retrocedamos un poco en el tiempo, y volvamos al año 1946 para observar a Mstislav Vsevolodovich trabajando en la resolución del problema atómico; aunque en realidad, su actividad difícilmente podría ser dividida en partes independientes. “Poco tiempo después de finalizada la guerra”, rememoraba el académico I. M. Vinogradov, director del IMAC, “Yu. B. Khariton y otros físicos me vinieron a visitar. Ellos buscaban un matemático que pudiera realizar los trabajos de cálculo relacionados con el tema atómico. Yo les dije que escogieran a Keldysh, el cual podía abordar mejor que nadie cualquier problema matemático complejo. Ellos eligieron a Keldysh”.

El dominio de la energía atómica en aquellos años estaba asociado, en primer lugar, con el tema de la creación del arma atómica. Los problemas que debían ser resueltos por consiguiente eran de una complejidad sin precedentes, y la humanidad nunca antes había tratado con tales cosas. Las dificultades se agravaban aún más por el hecho de que era muy limitado el conocimiento de la física de los fenómenos nucleares. Por lo tanto la construcción de modelos fisicomatemáticos y su posterior simulación a través de cálculos, era una manera importante de conocer a estos fenómenos.

De todas maneras, la cantidad de cálculos necesarios que se debían efectuar en la práctica era inaccesible para los medios computacionales disponibles en aquella época; así que se debían crear y dominar nuevos medios de computación: las computadoras electrónicas. Esto era una cuestión de estado, un asunto de importancia suprema para hallar una solución al problema del dominio de la energía atómica. Aunque M. V. Keldysh no estuvo ligado al desarrollo de las computadoras, fue el primero en ordenar este tipo de equipo, y también el primero en darles un uso intensivo. Para resolver los problemas relacionados con el área atómica, el Instituto que él encabezaba tuvo que inventar nuevos métodos de cálculo numérico para su implementación en computadoras. Hay que mencionar que el grupo de Keldysh usó las mismas computadoras para efectuar los cálculos del sector espacial. Este trabajo masivo de desarrollo de métodos de cálculo numérico para implementar en computadoras, que por primera vez se realizaba, se convirtió en la base de una nueva disciplina matemática, llamada hoy “matemática aplicada computacional”.

La contribución sustancial hecha por Mstislav Vsevolodovich a este titánico trabajo de resolución de los problemas atómico y espacial consistió no sólo en guiar a los correspondientes equipos de trabajo, sino también en ser autor y desarrollador de nuevos métodos de cálculo y algoritmos. Estos trabajos predestinaron la moderna evolución de la matemática computacional en Rusia, incluyendo en primera instancia los métodos numéricos para la resolución de los problemas de la física matemática.

En reconocimiento a su esfuerzo para la resolución de problemas relacionados con el área de defensa, en 1956 M. V. Keldysh recibió el título de Héroe del Trabajo Socialista, y al año siguiente fue galardonado con el Premio Lenin.

En 1961 M. V. Keldysh recibió su segundo título de Héroe del Trabajo Socialista por su sobresaliente trabajo en el desarrollo de la ingeniería de cohetes, y por la creación y lanzamiento exitoso de la primera nave espacial tripulada del mundo “Vostok”.
Vostok
El R-7 Zemiorka despega del Cosmódromo de Baikonur el 12 de Abril 1961, transportando a la cápsula Vostok, la cual alberga al cosmonauta #1
Yuri Gagarin, quien se convertiría en el primer humano en orbitar nuestro mundo. Imagen del recuadro: una réplica de la cápsula Vostok es exhibida en el Museo Konstantin Tsiolkovsky de Kaluga, cerca de Moscú.
(Imagen cortesía Pablo De León).
La llegada de M. V. Keldysh a la presidencia de la Academia de Ciencias, significó para la misma el comienzo de una nueva etapa de profundos y sustanciales cambios. El cliché “la Academia se ha transformado en el corazón de la ciencia soviética” que por entonces con frecuencia se oía, comenzó a tener más y más sentido. Gracias a su inmensa autoridad científica y al profundo respeto que por él sentían los científicos más capaces, M. V. Keldysh pudo rodearse de un grupo de talentosas personas. Ellos recurrieron a todos los medios a su disposición para impulsar a la ciencia soviética: despojaron a numerosas e importantes disciplinas científicas -como por ejemplo la biología- de las “falsas doctrinas”, lograron evitar la interferencia de la política y restauraron a la genética y la cibernética como dominios científicos, y crearon las condiciones para el desarrollo de nuevos campos científicos, tales como la biología molecular, la electrónica cuántica, etc.

Los éxitos alcanzados por el país en la resolución de problemas claves de ciencia y tecnología, mostraron a todos que el desarrollo científico era la principal fuerza impulsora del crecimiento de la comunidad, y que por lo tanto éste debía ocupar un lugar preponderante en la vida de la misma. Keldysh en sus facetas de Presidente de la Academia y de personaje público conocido en toda la nación, contribuyó en extremo a la realización de esta idea. Él puso particular atención en definir las líneas principales de acción: “qué es lo que tiene que ser apoyado, y qué es lo que tiene que ser apoyado en menor medida”. El periodo en el que Keldysh ejerció la presidencia, fue el del crecimiento más rápido de la Academia de Ciencias, la cual se transformó como bien se mencionó antes en el corazón de la ciencia del país.

En 1971 M. V. Keldysh recibió la tercera medalla de oro “Hoz y Martillo” por servicios excepcionales al estado soviético en el desarrollo de la ciencia y la ingeniería, profunda actividad científica y social, y en conexión con su sexagésimo aniversario.

A pesar de su alta posición en la estructura del poder, M. V. Keldysh nunca fue un seguidor ciego de la línea partidaria. Él siempre fue un patriota de su país en el mejor sentido de esta palabra, un verdadero intelectual ruso. Se dedicó al servicio de la ciencia con todo su corazón. Cuando una cruel enfermedad le impidió seguir trabajando al ritmo habitual, sintió que debía dejar el cargo de Presidente. Se retiró en 1975, el día anterior a la celebración del aniversario número 250 de la Academia. Muy probablemente, la enfermedad que tuvo un rápido progreso y que lo condujo lamentablemente a una muerte prematura, fue provocada no sólo por la pesada carga laboral diaria, sino también por la profunda insatisfacción que sentía en los últimos años por los proyectos incumplidos2. Falleció el 24 de Junio de 1978, a los 67 años, y sus restos fueron depositados en la muralla del Kremlin, en la Plaza Roja.

El nombre de Mstislav Vsevolodovich Keldysh se ha inmortalizado en los nombres de un buque de investigación, un asteroide del Sistema Solar, un cráter lunar, y una plaza en Moscú. También se pueden citar el Centro de Investigaciones M. V. Keldysh (ex NII-1), y el Instituto Keldysh de Matemática Aplicada (en donde existe un Museo dedicado a su persona), ambos en Moscú. También existen numerosas placas recordatorias en los edificios donde él vivió y trabajó. La Medalla de Oro M. V. Keldysh instituida por la Academia de Ciencias de la URSS es entregada por sobresalientes trabajos científicos sobre matemática aplicada, e investigaciones teóricas y de ingeniería relacionadas con el área espacial.
Busto de Mstislav V. Keldysh
Busto de Mstislav V. Keldysh en la famosa Avenida de los Héroes, en Moscú.
(Imagen cortesía Pablo De León).
Keldysh biography
Fuente: Keldysh.ru

1 Órbita terrestre temporal en donde se estaciona el artefacto espacial antes de enviarlo a una órbita final, o al espacio en la dirección deseada.

2
Seguramente entre éstos estaría el malogrado programa lunar soviético N1.
 
Ciudad de Mendoza, Argentina, 28 de Noviembre de 2006.
 
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