Область личных научных интересов М. В. Келдыша этих лет сосредоточена в основном на использовании только-только появившихся вычислительных машин. Он руководит расчетами при проектировании новых образцов самолетов и ракет. В стенах возглавляемого им научно-исследовательского института создана общая теория воздушных прямоточных двигателей, рассчитаны и экспериментально испытаны сверхзвуковые воздухозаборники, проведены теоретические и экспериментальные исследования процессов горения в камерах сгорания. Вычислительные машины находят применение для расчетов в интересах атомной техники.
Одновременно с работами по авиации и ракетостроению М. В. Келдыш руководит Отделением прикладной математики Математического института АН СССР имени В. А. Стеклова. Там выполняется обширный цикл исследований по механике космического полета. Это был смелый взгляд в будущее, который нашел практическое применение с октября 1957 г., когда с запуском первого в мире ИСЗ появилась насущная необходимость в управлении космическими аппаратами. Вклад М. В. Келдыша в создание первого спутника отмечен Ленинской премией.
С начала космической эры М. В. Келдыш стоит во главе советской научной программы исследования Вселенной. В творческом союзе с С. П. Королевым и другими творцами ракетно-космической техники, широко привлекая ученых Академии наук, он определяет основные направления научного поиска в той области, где наука и техника неразрывно переплетаются друг с другом, где постановка научной проблемы неотделима от возможностей ее технического воплощения. По инициативе С. П. Королева и М. В. Келдыша была организована служба радиационного контроля космического пространства, создан специализированный Институт медико-биологических проблем, развернут Центр подготовки космонавтов.
Звание «Главного Теоретика космонавтики» присвоили М. В. Келдышу журналисты. Но это почетное звание достоверно отражало реальное положение дел: слово Президента АН СССР в вопросах космонавтики всегда было выверенным и решающим, его соображения выполнялись неукоснительно. Он был настойчив и последователен, умел без шараханий довести до конца решение проблем любой степени сложности.
М. В. Келдыш всегда отмечал, что выход человечества в космическое пространство дает ему возможность взглянуть на Землю как бы со стороны. Развитие космонавтики отвечает не только интересам науки: оно повышает ответственность человечества за судьбы своей планеты.
Именно под руководством М. В. Келдыша при участии академика А. П. Виноградова совместно с конструкторским бюро Г. Н. Бабакина была разработана долгосрочная советская программа исследования Луны и планет с помощью космических автоматов.
Не отыщется в Солнечной системе даже пары планет, подобных единоутробным двойняшкам-близнецам. Все они разные: у каждой – свой неповторимый облик. Однако по совокупности нескольких важных признаков астрономы делят их на две обособленные группы.
Вблизи от Солнца обращается четверка «миниатюрных» планет: небольшой массы и небольшого объема. Они плотные – по сравнению с водой их плотность лежит в пределах от 3,9 до 5,5. Процентное содержание водорода и гелия – главных слагаемых Солнца – для этих планет очень невелико. Мы называем их планетами земной группы.
Число спутников у планет земной группы более чем скромно (ни одного у Меркурия, ни одного у Венеры, один у Земли и два у Марса).
Юпитер открывает шеренгу «дородных» планет: гораздо более массивных, чем Земля, и гораздо более рыхлых небесных тел с плотностями, которые не превосходят плотность воды более чем в 1,7 раза. Их химический состав напоминает солнечный: преимущественно водород и гелий. Среди характерных черт планет из компании Юпитера – обилие спутников, а по крайней мере три из них, как теперь известно, увенчаны кольцами. Этих мастодонтов мы зовем планетами-гигантами.
Меркурий принадлежит к числу «миниатюрных» планет земной группы. Его масса составляет 5,5 % от массы Земли; плотность практически совпадает с земной.
Долгое время считали, что планете приходится «расплачиваться» за близость к Солнцу. Предполагалось, что огромная сила притяжения Солнца держит Меркурий все время повернутым к нему одной стороной, заставляет его «держать равнение» на Солнце, подобно тому как Луна «держит равнение» на Землю. Из предпосылки о синхронном вращении планеты вытекали следствия. Первое: температура на солнечной стороне Меркурия превышает +400 °C; в таком пекле плавятся олово, свинец и цинк. Второе: на неосвещенной стороне Меркурия царят мрак и лютая стужа. Даже вечная мерзлота на Земле не дает никакого представления о том, что должно твориться на Меркурии в этих леденящих условиях – температура там может отличаться от абсолютного нуля едва ли больше, чем на 10°.