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

Как зарегистрировать изобретение и получить патент? Как зарегистрировать изобретение и получить патент?

Основные этапы патентования изобретения

Наука и техника
В мире смартфонов грядет революция В мире смартфонов грядет революция

Apple создает AI Phone — умного помощника

ТехИнсайдер
Плюсы и минусы Плюсы и минусы

Рассмотрим шансы электромобилей завоевать дороги всего мира

РБК
Ничего личного Ничего личного

Почему не стоит давать советы окружающим?

VOICE
С усилием, но без насилия (над собой) С усилием, но без насилия (над собой)

10 «наивных вопросов» про потенциал человека

Psychologies
Здания-рекордсмены: постройки России, которые попали в Книгу рекордов Гиннесса Здания-рекордсмены: постройки России, которые попали в Книгу рекордов Гиннесса

Здания России, которые побили самые разные мировые рекорды

ТехИнсайдер
Владислав Третьяк: «Тарасов сказал: «Молодой человек, будем работать. Если выживешь — станешь великим. Завтра — в хоккейную шахту!» Владислав Третьяк: «Тарасов сказал: «Молодой человек, будем работать. Если выживешь — станешь великим. Завтра — в хоккейную шахту!»

Если хоккей перестанет существовать, мир никогда не забудет Суперсерию 1972 года

Коллекция. Караван историй
Как за каменной стеной Как за каменной стеной

Почему города становятся заповедниками для редких животных

N+1
Вышли на замену Вышли на замену

Какие китайские автомобили заменили нам привычные европейские и корейских бренды

Men Today
Ветряки, солнечные панели и декарбонизация бизнеса: какой будет энергетика будущего Ветряки, солнечные панели и декарбонизация бизнеса: какой будет энергетика будущего

Есть ли у человечества возможность отказаться от грязных ресурсов?

Forbes
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
Чистота Чистота

Почему современная одержимость гигиеной может принести больше вреда, чем пользы

kiozk originals
Для своих двоих Для своих двоих

Отекают ноги: самые частые причины и что делать в каждом случае

Лиза
Человек в темной комнате Человек в темной комнате

Как Леонардо Ди Каприо оказался последней голливудской звездой

Weekend
Чемодан без ручки Чемодан без ручки

Ситуации, в которых отношения обречены

Лиза
Неожиданная Азия Неожиданная Азия

7 вещей, которые нужно успеть сделать в Малайзии, если ты приехала впервые

Лиза
Кочевые племена Кочевые племена

Хотите ли вы узнать, что ощущали русские землепроходцы?

Отдых в России
Найди меня Найди меня

Зачем люди ищут свои корни и почему готовы платить за это огромные деньги

Grazia
Порно и предубеждение Порно и предубеждение

«Соперники»: чисто английские 1980-е

Weekend
Далекий гром: как распознать признаки грядущего разрыва с китайским партнером Далекий гром: как распознать признаки грядущего разрыва с китайским партнером

Как не потерять китайского партнера?

Forbes
Есть контакт Есть контакт

Певец и продюсер ELMAN о музыке в его жизни и его жизни в музыке

Men Today
В погоне за трендами В погоне за трендами

Как следить за всеми модными веяниями и удачно внедрять их в свой гардероб

Лиза
Давид против Голиафа Давид против Голиафа

Когда началась англо-бурская война, мало кто сомневался в её исходе

Знание – сила
Сделаем секс снова великим Сделаем секс снова великим

Как приложить усилия к тому, чтобы разжечь пламя страсти в паре с новой силой?

Men Today
Вдохновленные превосходством Вдохновленные превосходством

Квантовая гонка: за что борется Россия и какие имеет шансы на победу?

Монокль
Zoloto Zoloto

Как путь к статусу рок-звезды у Владимира Золотухина занял десять непростых лет

Собака.ru
Сладкая жизнь Сладкая жизнь

Плохо это или хорошо – быть сладкоежкой?

Лиза
Снижают самооценку и вызывают фобии: как фильмы и сериалы заставляют нас чувствовать себя неудачниками Снижают самооценку и вызывают фобии: как фильмы и сериалы заставляют нас чувствовать себя неудачниками

Почему фильмы и сериалы на самом деле довольно сильно влияют на нас

Psychologies
Лажа Галактики Лажа Галактики

«Франшиза»: Армандо Ианнуччи и Сэм Мендес разоблачают супергероику

Weekend
Дама и осьминоги: как Жанна Вильпре-Пауэр придумала аквариумы и исследовала моллюсков Дама и осьминоги: как Жанна Вильпре-Пауэр придумала аквариумы и исследовала моллюсков

Жанна Вильпре-Пауэр провела детство в глубинке, но связала свою жизнь с морем

Forbes
Открыть в приложении