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

Поставить реактор на крыло Поставить реактор на крыло

В марте 2018 года мир содрогнулся, предрекая появление нового грозного оружия

Наука и техника
Этот голубь по кличке Шер Ами спас 200 человек во время Первой мировой и стал героем США! Этот голубь по кличке Шер Ами спас 200 человек во время Первой мировой и стал героем США!

История геройских подвигов птицы ​​​​​​​Шер Ами во время Первой мировой

ТехИнсайдер
Композиты в судостроении Композиты в судостроении

Что же такое композиционные материалы (композиты)?

Наука и техника
Хозяин порта Хозяин порта

Фантастический рассказ Роберта Чамберса «Хозяин порта»

Наука и жизнь
Чьим голосом вы говорите с собой? Чьим голосом вы говорите с собой?

Тест: как часто вы точно понимаете, чего на самом деле хотите

Psychologies
Этот всеми любимый напиток повышает риск развития деменции в 3 раза: лучше не злоупотреблять! Этот всеми любимый напиток повышает риск развития деменции в 3 раза: лучше не злоупотреблять!

У людей, употребляющих этот напиток ежедневно, наблюдается снижение памяти

ТехИнсайдер
«СПбГУ научил четко и ясно доносить свои мысли» «СПбГУ научил четко и ясно доносить свои мысли»

Гендиректор «Бронка групп» о том, какие ценные навыки получил в alma mater

Санкт-Петербургский университет
«Шугар», «Заговор сестер Гарви», «Плохая обезьяна»: лучшие новые детективные сериалы «Шугар», «Заговор сестер Гарви», «Плохая обезьяна»: лучшие новые детективные сериалы

Новые детективы, которые невозможно выключить, не узнав, кто же убийца

Forbes
«Погрузишь легочного, а привозишь с заворотом кишок!» Что говорили водители про первый советский грузовик АМО «Погрузишь легочного, а привозишь с заворотом кишок!» Что говорили водители про первый советский грузовик АМО

Посмотрите на историю первенца автопрома СССР глазами живых очевидцев

ТехИнсайдер
Без молотка и орехокола: 4 дейтвенных совета, как просто и быстро очистить грецкие орехи от скорлупы Без молотка и орехокола: 4 дейтвенных совета, как просто и быстро очистить грецкие орехи от скорлупы

Очистить гору орехов можно в домашних условиях и без особых усилий

ТехИнсайдер
«Если хотите, можете меня поблагодарить»: почему нацисты считали себя хорошими людьми «Если хотите, можете меня поблагодарить»: почему нацисты считали себя хорошими людьми

Воспринимают ли люди зло как часть своей жизни?

Psychologies
Как сериал «Ничего не говори» рассказывает о конфликте в Северной Ирландии Как сериал «Ничего не говори» рассказывает о конфликте в Северной Ирландии

«Ничего не говори»: трагедия Джин МакКонвилл и теракт в Северной Ирландии

Forbes
Чувство дома Чувство дома

Места, где связь с прошлым ощущается особенно сильно

Grazia
Прорыв в будущее ядерной энергетики Прорыв в будущее ядерной энергетики

Задача создания устойчивой ядерной энергосистемы может быть решена в десятилетия

СНОБ
Линия судьбы Линия судьбы

Три яхты Kismet американского миллиардера Шахида Хана

Y Magazine
Тайный путь Тайный путь

Ювелирный эксперт Елена Веселая рассказала RR о своих ювелирных путешествиях

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Культурное наследие Культурное наследие

Авторы, которые в своем творчестве обращаются к историческим корням

Grazia
Банкир миллиардеров Банкир миллиардеров

Как Эдмонд Сафра стал легендой в мире private banking

Деньги
Гуси у нас Гуси у нас

Как документалист Александр Расторгуев пришел от реализма к сюрреализму

Weekend
Наука о счастье: какой может быть хэппиномика Наука о счастье: какой может быть хэппиномика

Какой может быть наука о счастье и что она способна дать человечеству?

Forbes
6 правил хорошего брака 6 правил хорошего брака

Какие привычки повышают шансы на то, что вы будете жить вместе долго и счастливо

Psychologies
Почему локальные марки парфюма не смогли занять рынок после ухода иностранных игроков Почему локальные марки парфюма не смогли занять рынок после ухода иностранных игроков

Почему отечественные компании не смогли занять освободившееся место в парфюмерии

Forbes
Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту

Кто такой фуд-стилист и чем он занимается

СНОБ
Любимчик фортуны Любимчик фортуны

10 способов приманить удачу и стать успешной

Лиза
«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
Использовать пластиковую посуду в СВЧ ― это опасно? Использовать пластиковую посуду в СВЧ ― это опасно?

Какую посуду и почему нельзя ставить в СВЧ-печь?

CHIP
Как попасть в топы: какие форматы видеоконтента популярны в России и мире Как попасть в топы: какие форматы видеоконтента популярны в России и мире

Как использовать знания об аудитории, чтобы набирать подписчиков?

Inc.
Найти путь к изобилию Найти путь к изобилию

Как работает обращение к психологам с запросом на финансовое благополучие

Psychologies
5 мифов о браке, вера в которые может разрушить вашу семью 5 мифов о браке, вера в которые может разрушить вашу семью

Какие мифы о браке существуют и чем они опасны?

Psychologies
Машина времени Машина времени

Как Дэниел Аршам стал главным художником мировой luxury-индустрии

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Открыть в приложении