Зачем на Луну сбрасывают зеркала? И как мы пользуемся достижениями метрологии?

Наука и техникаHi-Tech

Космос начинается с Земли: метрологическое обеспечение космической техники

Автор: Анастасия Рогачёва

Источник: freepik.com

В выпуске № 6 журнала “Наука и техника” наш эксперт Сергей Алексеев рассказал о значении метрологии для фундаментальной науки. Современные достижения в области метрологии открывают перед нами новые горизонты также и в освоении космоса. Например, ультраточные часы на навигационных спутниках позволяют с исключительной точностью определять местоположение на Земле, что становится критически важным для авиации, мореплавания и беспилотных технологий, а также для работы привычных нам сервисов. Другая важная задача метрологии — обеспечить работу космических аппаратов и инструментов в суровых условиях космического пространства. Передовые технологии и достижения метрологии не только помогают исследовать Вселенную, но и оказывают непосредственное влияние на нашу повседневную жизнь. Какой отбор проходят научные организации для участия в международных космических проектах? Зачем на Луну сбрасывают зеркала? Как мы, не задумываясь, ежедневно пользуемся достижениями метрологии? Новые факты и интересные подробности в интервью с Сергеем Алексеевым.

Сергей Алексеев

Член экспертного комитета МинЦифры «Современные и перспективные сети мобильной связи», научный куратор программы МПТ по развитию современных средств навигации («Квант–2030»), главный конструктор частной космической компании SR CMS

— Какую роль играет метрология в обеспечении надежности и безопасности космических миссий?

— Метрология играет ключевую и критическую роль, особенно в космической отрасли. Именно от уровня метрологии зависит итоговая надежность космических миссий. Даже в США, где сохранилась имперская система мер (была создана Британской империей в 1824 г. — Прим. ред.), при разработке всех технологических проектов, продуктов и миссий используют исключительно международную систему единиц (фр. Système international d’unités, SI). То есть все шаттлы, ракеты, запуски аппаратов основаны на измерениях, которые проводятся в сантиметрах, граммах и т.д. Ведь только СИ привязана к воспроизводимым, естественным процессам для обеспечения единства всех измерений.

— Какие основные задачи решает метрология при проектировании и разработке космических аппаратов?

— Метрология непосредственно отвечает за точность и воспроизводимость. Например, если качество метрологического обеспечения невысокое, то любые две одинаковые (по идее и задумке инженеров) детали будут разного размера. Конечно, в целом в мире нет абсолютно одинаковых объектов. Но с прикладной точки зрения главный вопрос метрологии заключается в том, насколько именно отличны друг от друга два одинаковых предмета. Иными словами, метрология обеспечивает максимальное сличение двух запланированно одинаковых объектов.

Чем более ответственная цель у проекта, тем более строгие требования к обеспечению воспроизводимости, надежности и точности. Поэтому в задачи метрологии в аэрокосмической отрасли входит обеспечение наивысшего уровня точности и воспроизводимости изделий.

— Как можно добиться максимальной точности, когда речь идет о международных проектах, в которых принимают участие разные страны и учреждения с разным уровнем метрологического обеспечения?

— Вновь отмечу, что даже США, которые на бытовом уровне все еще используют имперскую систему, во всех технологических операциях, и тем более в международных проектах, используют единую систему единиц и метрологическое обеспечение этих самых единиц.

Если говорить о разном уровне метрологического обеспечения, то здесь следует рассматривать весь проект в целом и то, к какому поколению он относится. В прошлой статье мы детально разбирали это. Напомню, что условно каждые 10 лет значительно повышается уровень метрологического обеспечения. Поэтому аппараты, запускаемые сегодня, при любых прочих равных многократно точнее и воспроизводимее, чем 20 лет назад. А метрологическое обеспечение между разными участниками одного проекта будет абсолютно одинаковым, ведь это прописывается в регламентах и технических условиях.

Красным цветом отмечены регионы, использующие неметрические системы как основные. Источник: BlankMap-World.svg, NYKevin, Pabloab, Cherkash, Martinvl / Wikipedia

— То есть проходит сверка часов?

— Да, конечно. По сути, метрологическое обеспечение той или иной организации становится критерием отбора. Она просто не сможет принять участие в современном проекте, если у нее нет необходимого уровня метрологии. И это не вопрос престижа и репутации. От этого зависит успешность миссии.

Если вдруг один из участников проекта не соответствует должному уровню метрологического обеспечения, то есть качество измерений, которое он производит при проектировании или изготовлении, не соответствует необходимым, это может повлиять на вероятность возникновения критических ошибок. Даже винтик, который может быть толще, уже, длиннее или короче, чем другие, даже крошечные отклонения имеют значение. Космические миссии в целом имеют огромное количество факторов, которые могут привести к авариям. Поэтому любой вклад ошибок измерения на этапе проектирования и изготовления многократно увеличивает риски провала миссии.

— В чем заключается специфика метрологических измерений для обеспечения работы космических аппаратов в условиях космоса?

— Специфика, безусловно, есть. В прошлый раз мы много говорили о том, что в задачи метрологии входят абсолютные и относительные измерения. Это две тесно связанные, но независимые области применения. И говоря о космосе, нельзя не учитывать важный нюанс: огромный разброс температур. То есть абсолютные величины, с которыми приходится работать, лежат в широком диапазоне от очень отрицательных до резко положительных. Это один из самых важных аспектов обеспечения работоспособности в космическом пространстве. Для обеспечения верифицированной работоспособности в таких условиях оборудование должно очень достоверно работать как минимум в тех же диапазонах.

Отмечу, что метрологическое обеспечение никогда не существует само по себе. Оно всегда зависит от того, что мы пытаемся этой метрологией обеспечить. В случае космических миссий это температурный перепад, давление, радиация и вибрации.

На Земле все находится под конкретным давлением. А в космическом пространстве наоборот: в нем полностью отсутствует давление. И если внутри космического аппарата есть полость, изготовленная на Земле, то, запущенная в космическое пространство, она будет испытывать гигантское давление изнутри. Этот фактор сильно влияет на проектирование и работоспособность продукта, непосредственно разрабатываемого для космического применения.

Радиационная нагрузка также значительно отличается от земных условий. На Земле мы защищены электромагнитным полем. Когда мы его пересекаем, радиационная нагрузка резко возрастает и продолжает расти по мере удаления от Земли.

Последний из критических параметров, который требует обеспечения, — это вибрация. Прежде чем аппарат начнет работу на орбите, он должен с Земли пройти через атмосферу с помощью средства выведения — ракеты, шаттла и пр. Этот путь сопровождается колоссальными ударными и вибрационными нагрузками.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Власть безумия и безумие власти Власть безумия и безумие власти

Русское юродство как сюрреализм до сюрреализма

Weekend
Игорь Цвирко и Кристина Кретова: «Стекла в пуантах – это глупость» Игорь Цвирко и Кристина Кретова: «Стекла в пуантах – это глупость»

Солистка Большого Кристина Кретова и премьер Игорь Цвирко ведут друг друга

VOICE
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Как в научной фантастике появился сюжет о затерянных мирах

Наука и жизнь
От любви до ненависти: представители каких профессий считаются самыми счастливыми и самыми несчастными в мире От любви до ненависти: представители каких профессий считаются самыми счастливыми и самыми несчастными в мире

Представители каких профессий, как правило, наслаждаются своим делом?

ТехИнсайдер
Катерина Ковальчук: «Семья — самое важное в жизни, это у меня в приоритете всегда было, есть и будет» Катерина Ковальчук: «Семья — самое важное в жизни, это у меня в приоритете всегда было, есть и будет»

Говорят, что мы выбираем мужей, похожих на наших отцов

Караван историй
«Скелеты в шкафу: Как наша тайная жизнь управляет явной» «Скелеты в шкафу: Как наша тайная жизнь управляет явной»

В какой момент младенцы начинают хранить тайны лучше шимпанзе

N+1
Как отменяют Макгрегора: удалили из видеоигры, магазины изымают напитки с его именем Как отменяют Макгрегора: удалили из видеоигры, магазины изымают напитки с его именем

Все про процесс «отмены» Макгрегора

Forbes
Палеоиндейцы изготовили иглы из костей пушных животных Палеоиндейцы изготовили иглы из костей пушных животных

Ученые выяснили, из костей каких животных изготавливали иглы палеоиндейцы

N+1
Если болит животик Если болит животик

Какие могут быть причины болей в животе у ребенка?

Лиза
Перемены к лучшему: как провести реформы в компании безболезненно для сотрудников Перемены к лучшему: как провести реформы в компании безболезненно для сотрудников

Как мягко интегрировать новые технологии в работу компании?

Inc.
Использовать пластиковую посуду в СВЧ ― это опасно? Использовать пластиковую посуду в СВЧ ― это опасно?

Какую посуду и почему нельзя ставить в СВЧ-печь?

CHIP
Только не сегодня Только не сегодня

10 главных причин, почему его больше к тебе не тянет

Лиза
Помогает ли коллаген здоровью суставов и кожи Помогает ли коллаген здоровью суставов и кожи

Что такое коллаген? Нужно ли его пить для здоровья кожи?

ТехИнсайдер
На острове Диско найден возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов На острове Диско найден возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов

Магма могла стать источником фосфора для возникновения первых живых организмов

Знание – сила
«Каникулы»: драмеди о приключениях двух учительниц на театральном фестивале в Сочи «Каникулы»: драмеди о приключениях двух учительниц на театральном фестивале в Сочи

Почему драмеди «Каникулы» обязательно стоит посмотреть?

Forbes
Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей

Смогут ли торговые войны замедлить распространение электромобилей?

Forbes
Прорыв в будущее ядерной энергетики Прорыв в будущее ядерной энергетики

Задача создания устойчивой ядерной энергосистемы может быть решена в десятилетия

СНОБ
Научить хорошему Научить хорошему

Как транслировать ребенку именно то, что для нас ценно?

Psychologies
Это нужно знать перед операцией! Вот как работает анестезия: интересные факты Это нужно знать перед операцией! Вот как работает анестезия: интересные факты

Что происходит с телом человека под воздействием анестезии?

ТехИнсайдер
Свидание с Россией Свидание с Россией

Успешные россияне рассказали о близких их сердцу регионах

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Подготовка к зиме: обязательный набор автомобилиста Подготовка к зиме: обязательный набор автомобилиста

Что входит в обязательный набор, который нужно возить с собой в автомобиле зимой

4x4 Club
Как найти музыку из видео: 7 рабочих способов на все случаи жизни Как найти музыку из видео: 7 рабочих способов на все случаи жизни

Простые способы, как найти музыку из видео на телефоне

CHIP
Ван Эйк: в раме оптической революции Ван Эйк: в раме оптической революции

Дерево – универсальная метафора ван Эйка, основа его картин

Знание – сила
7 важных истин, которые я осознала, когда мой друг покончил с собой 7 важных истин, которые я осознала, когда мой друг покончил с собой

7 важных истин, которые я осознала после трагической кончины друга

Psychologies
Джон Тиндаль и уникальные свойства паров воды: физика и метафизика Джон Тиндаль и уникальные свойства паров воды: физика и метафизика

Физик-экспериментатор Джон Тиндаль и его открытие свойств водяного пара

Знание – сила
«Окольцованная» Земля «Окольцованная» Земля

Где планеты находят свои кольца? Могли ли они быть и у Земли?

Наука и жизнь
Болотный хлопок Болотный хлопок

Пушица — растение с мягким пушком, которое растёт на болотах

Наука и жизнь
15 советов, которые помогут получить повышение 15 советов, которые помогут получить повышение

Как выделиться на фоне коллег и стать по-настоящему ценным сотрудником?

Psychologies
Порно и предубеждение Порно и предубеждение

«Соперники»: чисто английские 1980-е

Weekend
Рокки и его братья: 6 лучших фильмов о боксе Рокки и его братья: 6 лучших фильмов о боксе

Прекрасные фильмы о боксе и борьбе

Правила жизни
Открыть в приложении