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

Квартира, наполненная памятью Квартира, наполненная памятью

Интервью с создателем музея «Память Колымы» Иваном Паникаровым

Дилетант
Сладкая жизнь Сладкая жизнь

Плохо это или хорошо – быть сладкоежкой?

Лиза
Первый митинг хунвейбинов Первый митинг хунвейбинов

«Убивайте, убивайте их!» — призывали китайские газеты…

Дилетант
Как Алена Попова помогает родителям реабилитировать детей с двигательными нарушениями Как Алена Попова помогает родителям реабилитировать детей с двигательными нарушениями

Алена Попова основала школу здоровья и реабилитации «Арника»

Forbes
Гений вещи Гений вещи

Сенсационные признания того самого мужа, который ничего не выбрасывает

VOICE
Новая уникальная антилопа Азии Новая уникальная антилопа Азии

Уникальные саолы — редкие "единороги" из горных лесов Вьетнама

Знание – сила
Стыд и завыванье Стыд и завыванье

«Месье Азнавур»: смехотворный байопик великого шансонье

Weekend
Для чего просвещенный бельгийский монарх Леопольд II устроил апокалипсис в Африке Для чего просвещенный бельгийский монарх Леопольд II устроил апокалипсис в Африке

Как король бельгийцев завоёвывал Африку

Forbes
Следует жить Следует жить

Как Мауро и Жан-Франка Риччи переосмыслили яркий автомобильчик Runabout

Автопилот
«Сестра использует меня и говорит, что мне нравится быть жертвой»: историю читателя распутывает психолог «Сестра использует меня и говорит, что мне нравится быть жертвой»: историю читателя распутывает психолог

Почему именно близкие ранят нас так сильно?

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
Что такое фототерапия: как принять и полюбить свою внешность Что такое фототерапия: как принять и полюбить свою внешность

Могут ли селфи помочь принять себя?

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
Бегом-бегом: 6 секретов, как сэкономить время и везде успеть Бегом-бегом: 6 секретов, как сэкономить время и везде успеть

Как научиться трезво оценивать свой список задач и успевать намного больше?

Psychologies
15 способов получить повышение на работе 15 способов получить повышение на работе

Берите эти советы на заметку, если засиделись на своей должности

Maxim
Болотный хлопок Болотный хлопок

Пушица — растение с мягким пушком, которое растёт на болотах

Наука и жизнь
Тайная история насекомых: три научных открытия из жизни букашек Тайная история насекомых: три научных открытия из жизни букашек

Светлячки среди динозавров, история цивилизации муравьев и очень умные бабочки

СНОБ
Побойтесь, ради бога Побойтесь, ради бога

«Еретик»: неудавшийся богословский хоррор с Хью Грантом

Weekend
Размер имеет значение: насколько вредно для здоровья увеличение груди большими имплантами Размер имеет значение: насколько вредно для здоровья увеличение груди большими имплантами

Пластический хирург — обо всех нюансах операции по увеличению груди

ТехИнсайдер
NASA испытало прототип робота для поиска жизни в океане Европы NASA испытало прототип робота для поиска жизни в океане Европы

NASA испытало прототип робота для поиска жизни в океане Европы

N+1
Катастрофа, о которой забыли Катастрофа, о которой забыли

Китайская история ХХ века: с чего началась экологическая катастрофа в Юньнане?

Наука и техника
Опасный аксессуар: нужно ли в доме снимать с собаки ошейник Опасный аксессуар: нужно ли в доме снимать с собаки ошейник

Так ли необходим ошейник на собаке в четырех стенах?

ТехИнсайдер
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.
Деды выживали Деды выживали

«Лихие»: очередные экранные 1990-е

Weekend
Легенды Имандры Легенды Имандры

Что же влечет туристов в место, расположенное среди каменистой тундры и гор

Отдых в России
Причиной гипонатриемии при приеме МДМА назвали выброс окситоцина Причиной гипонатриемии при приеме МДМА назвали выброс окситоцина

Гипонатриемия при приеме МДМА связана с повышением уровня окситоцина

N+1
«Принудительные танцы — вид харассмента»: правила этикета на корпоративах «Принудительные танцы — вид харассмента»: правила этикета на корпоративах

Как с элегантностью и честью пережить новогодние корпоративы

РБК
Сон в кровавую ночь Сон в кровавую ночь

Краткая история «Кошмара на улице Вязов» в 20 пунктах

Weekend
Раньше было лучше? Раньше было лучше?

Как научиться ценить себя в настоящем, чтобы через годы не скучать по прошлому

Grazia
Водитель для зомби Водитель для зомби

«Кадавр»: сумрачный турецкий хоррор

Weekend
Открыть в приложении