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Engenheiro russo nascido em Zhitomir, Ucrânia, responsável pela implantação dos projetos espaciais soviéticos até meados do século XX e pelos primeiros sucessos da União Soviética no espaço. Seu interesse pela astronáutica começou ainda na juventude, pela leitura dos livros do cientista Konstantin Tsiolkovsky, pesquisador de aerodinâmica. Estudou engenharia aeronáutica e graduou-se na escola Técnica de Moscou, onde foi aluno de projetistas de foguetes importantes, como Andrey Tupolev.
Em seguida participou da criação do Grupo de Estudos sobre Propulsão por Reação e (1932) tornou-se diretor desse organismo. Planejou e coordenou a construção do primeiro foguete experimental soviético movido a combustível líquido (1933). Seu desinteresse pela política e a não-filiação ao Partido Comunista lhe trouxeram problemas com o governo. Em vários momentos de sua carreira, entrou em conflito com as autoridades soviéticas e chegou a ser preso durante a II Guerra Mundial (1939-1945), mas, recolhido a uma prisão especial, continuou trabalhando em seus projetos. Depois da guerra, no início da década seguinte, desenvolveu seu primeiro foguete-lançador, o Vostok, e planejou o lançamento do Sputnik, primeiro satélite artificial a entrar na órbita da Terra (1957).
O resultado de suas pesquisas também permitem à URSS construir seu primeiro míssil balístico intercontinental. Por causa da importância de seu trabalho para o programa espacial da URSS, tem a identidade preservada como segredo de Estado pelo governo soviético até sua morte, em Moscou, e foi enterrado com honras no Kremlin. Para alguns analistas, sua morte contribuiu para a União Soviética perder a liderança nas experiências com vôos tripulados e ser ultrapassada pelos Estados Unidos na conquista da Lua.