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

Теплый ламповый криминал Теплый ламповый криминал

«Людвиг»: история робкого детектива в Кембридже

Weekend
Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей

Какие риски для современного мира представляет GPT-контент?

Forbes
Пять прелюдий о Грибоедове Пять прелюдий о Грибоедове

Грибоедовский миф занимает особое место среди других литературных мифов

Знание – сила
Парк лихой культуры и отдыха Парк лихой культуры и отдыха

«Дети перемен»: опять 1995

Weekend
Потерянные и обретенные Потерянные и обретенные

Истории пропавших шедевров напоминают сюжеты самых невероятных фильмов

Вокруг света
Объект неустанного разоблачения Объект неустанного разоблачения

Тайная полиция, спрятанные сокровища и другие мифы о Ватикане

Weekend
Записки из раскопа Записки из раскопа

Как жители средневекового Новгорода передавали сообщения

Вокруг света
«Хоспис — это дом, где берегут жизнь, сколько бы ее ни осталось»: отрывок из книги сотрудников фонда «Вера» «Хоспис — это дом, где берегут жизнь, сколько бы ее ни осталось»: отрывок из книги сотрудников фонда «Вера»

Отрывок из книги «Настоящее время», написанной сотрудниками фонда «Вера»

СНОБ
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
Игры торговых сетей Игры торговых сетей

Как ритейлеры зарабатывают на геймификации

Деньги
Вместо «тренировки волос»: 4 работающих хака, которые помогут мыть голову реже Вместо «тренировки волос»: 4 работающих хака, которые помогут мыть голову реже

Можно ли натренировать волосы, чтобы они медленнее пачкались?

VOICE
На кону Трамп На кону Трамп

«Ученик. Восхождение Трампа»: рассказ о молодых годах Дональда Трампа

Weekend
Самый сок Самый сок

Почему кроссовер Jaecoo J7 Supreme-V — технический деликатес

Автопилот
Не пытайтесь от него избавиться: 4 способа обратить синдром отличницы себе во благо Не пытайтесь от него избавиться: 4 способа обратить синдром отличницы себе во благо

С чем связан синдром отличницы? Какие у него последствия?

Psychologies
Фонд «Антон тут рядом»: как создать систему поддержки для людей с аутизмом Фонд «Антон тут рядом»: как создать систему поддержки для людей с аутизмом

«Антон тут рядом» системно поддерживает людей с аутизмом и дает им рабочие места

Forbes
Город солнца Город солнца

Самые яркие локации столицы солнечной Мордовии — Саранска

Лиза
«Быть битмейкером — это не круто» «Быть битмейкером — это не круто»

Wallem, певец и автор песен, поделился наблюдениями за музыкальными трендами

ЖАРА Magazine
Трудности электропривода Трудности электропривода

Почему китайцы теснят европейский автопром

Деньги
В мире смартфонов грядет революция В мире смартфонов грядет революция

Apple создает AI Phone — умного помощника

ТехИнсайдер
Сильно больше Сильно больше

Tank 700 готов подтвердить свое лидерство не только выразительной внешностью

Автопилот
Площадь свободы Площадь свободы

Что такое мастер-спальня и где можно ночью играть на пианино?

VOICE
Гигантские шершни добрались до Европы Гигантские шершни добрались до Европы

Южных гигантских шершней заметили в Испании

N+1
7 трюков, которые надо знать, если ты хочешь накрасить ногти лаком с блестками 7 трюков, которые надо знать, если ты хочешь накрасить ногти лаком с блестками

Любишь блеск и гламур? Понимаем и одобряем!

VOICE
Давид против Голиафа Давид против Голиафа

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

Знание – сила
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
Скрытые подтексты: зачем инвестировать в искусство? Скрытые подтексты: зачем инвестировать в искусство?

Почему предметы искусства — перспективный объект для вложения капитала

Inc.
Как мошенники используют дипфейки и почему не стоит выкладывать в интернет свои фотографии Как мошенники используют дипфейки и почему не стоит выкладывать в интернет свои фотографии

Дипфейки: можно ли обезопасить себя от мошенников?

Inc.
Что делать, если на тебя напал рой пчел: нас обманывали — прыгать в воду нельзя! Что делать, если на тебя напал рой пчел: нас обманывали — прыгать в воду нельзя!

А ты когда-нибудь слышала, что пчелы терпеть не могут людей в черной одежде?

VOICE
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
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
Открыть в приложении