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

Интерьер с полуслова Интерьер с полуслова

Атмосферная квартира в Санкт-Петербурге с отсылками к истории города

SALON-Interior
Большая тяга и много топлива? Почему нельзя отправить весь мусор в космос на огромной ракете Большая тяга и много топлива? Почему нельзя отправить весь мусор в космос на огромной ракете

Почему бы не собрать весь мусор и не отправить его на огромной ракете в космос?

ТехИнсайдер
Первый митинг хунвейбинов Первый митинг хунвейбинов

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

Дилетант
К звёздам К звёздам

За унылым названием «гермообъект» стоит история прототипа межпланетного корабля

Наука и техника
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.
Во власти эмоций Во власти эмоций

В чем разница между воришкой и клептоманом?

Лиза
Остановите, я сойду Остановите, я сойду

Прыгаем с эмоциональных качелей — и убегаем

VOICE
«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
Как из анекдотов: 5 типов тещ, которые могут разрушить любую семью Как из анекдотов: 5 типов тещ, которые могут разрушить любую семью

Пять характерных типажей свекрови и как с ними бороться?

Psychologies
«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
Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории

Российские археологи продолжили раскопки района Фанагории

N+1
Вопрос для собственника: зачем делать топ-менеджера партнером Вопрос для собственника: зачем делать топ-менеджера партнером

Превращение топ-менеджера в партнера может открыть новые перспективы

Forbes
Фасадные работы: плюсы и минусы химического пилинга Фасадные работы: плюсы и минусы химического пилинга

Химический пилинг: врач рассказывает обо всех нюансах

ТехИнсайдер
Как выйти замуж после 50 (в первый раз): личный опыт Как выйти замуж после 50 (в первый раз): личный опыт

Она впервые вышла замуж в 53 года, разрушив все возможные стереотипы

Psychologies
Кончилась пленка, мотай Кончилась пленка, мотай

«Хэл Эшби: Ад и рай Голливуда»: об уникальном авторе эпохи Нового Голливуда

Weekend
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
Шоу начинается! Шоу начинается!

Создатели сериала-скандала «Дайте шоу» — о магии кино и борьбу за эмоции зрителя

OK!
Без желания нравиться и чувства долга: как навык говорить «нет» делает жизнь лучше Без желания нравиться и чувства долга: как навык говорить «нет» делает жизнь лучше

Как научиться отстаивать свои интересы и границы с коллегами и близкими

Forbes
Сладкая жизнь Сладкая жизнь

Плохо это или хорошо – быть сладкоежкой?

Лиза
Как поддержать близкого с ПТСР в острый момент: практическое руководство Как поддержать близкого с ПТСР в острый момент: практическое руководство

Практические шаги, которые помогут оказать поддержку при остром приступе ПТСР

Psychologies
Пойти по следу Пойти по следу

Как избавиться от пигментации и последствий акне

Лиза
Танцовщик и хореограф Юрий Смекалов: «Моя задача — владеть вниманием зрителя» Танцовщик и хореограф Юрий Смекалов: «Моя задача — владеть вниманием зрителя»

Танцовщик Юрий Смекалов — о своем пути и любви к экспериментам

СНОБ
Лажа Галактики Лажа Галактики

«Франшиза»: Армандо Ианнуччи и Сэм Мендес разоблачают супергероику

Weekend
5 советов по защите иммунной системы в преддверии зимы 5 советов по защите иммунной системы в преддверии зимы

Тренировки на больничном: что делать, если вы чувствуете себя не на все сто?

Men Today
Никаких трещин и белых разводов: как защитить ботинки от реагентов Никаких трещин и белых разводов: как защитить ботинки от реагентов

Как защитить свои ботинки от реагентов этой зимой?

ТехИнсайдер
Вдохновленные превосходством Вдохновленные превосходством

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

Монокль
Сюр о чем-то большем Сюр о чем-то большем

Как Гай Мэддин научился превращать сны в кино

Weekend
Использовать пластиковую посуду в СВЧ ― это опасно? Использовать пластиковую посуду в СВЧ ― это опасно?

Какую посуду и почему нельзя ставить в СВЧ-печь?

CHIP
Алмаз из пробирки Алмаз из пробирки

Российские ювелиры — о лабораторно выращенных бриллиантах

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Как ходить с маленьким ребенком в ресторан: лайфхаки и хитрости Как ходить с маленьким ребенком в ресторан: лайфхаки и хитрости

Лайфхаки, которые помогут насладиться походом в ресторан с ребенком

Psychologies
Открыть в приложении