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

Мир экзопланет: что для космоса «норма»? Мир экзопланет: что для космоса «норма»?

Уже можно говорить о планетах необычных. Как выглядят «обычные» – установлено

Наука и техника
Прорыв в будущее ядерной энергетики Прорыв в будущее ядерной энергетики

Задача создания устойчивой ядерной энергосистемы может быть решена в десятилетия

СНОБ
Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции

История микроконтроллеров от их зарождения до современных тенденций

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.
Насколько вы готовы заниматься любимым делом? Насколько вы готовы заниматься любимым делом?

Пройдите тест и узнайте, насколько вы настроены заниматься тем, что любите

Psychologies
Свидание с Россией Свидание с Россией

Успешные россияне рассказали о близких их сердцу регионах

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Почему пловцы-профи дышат не на каждом гребке – и надо ли вам делать так же Почему пловцы-профи дышат не на каждом гребке – и надо ли вам делать так же

Почему пловцы так редко дышат во время заплыва?

ТехИнсайдер
«Мы постоянно работаем над своим ростом» «Мы постоянно работаем над своим ростом»

Заместитель гендиректора «Продимекса» Вадим Ерыженский о развитии компании

Агроинвестор
Инфернальный Хью Грант, Пингвин Фаррелл и другие внезапные злодейские роли известных актеров Инфернальный Хью Грант, Пингвин Фаррелл и другие внезапные злодейские роли известных актеров

Актеры, которые отважились сменить амплуа и сыграть отрицательных персонажей

СНОБ
Ангелина Вовк: «Мечтала идти по стопам отца, летать на самолетах, а судьба привела на телевидение» Ангелина Вовк: «Мечтала идти по стопам отца, летать на самолетах, а судьба привела на телевидение»

Жизнь советской телеведущей — это не слава, не гламур

Коллекция. Караван историй
Знали ли вы, что витамины можно «вдыхать» Знали ли вы, что витамины можно «вдыхать»

Почему мы чувствуем бодрость, когда вдыхаем свежий воздух на природе?

ТехИнсайдер
Все будет хорошо! Все будет хорошо!

15 фильмов против осенней хандры

Лиза
«Я терпеливо жду в засаде» «Я терпеливо жду в засаде»

Маргарита Чинкова — о том, как заработать на офертах, допэмиссиях и ликвидациях

Монокль
Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей Косатки снова начали носить на голове мертвых лососей

Зоологам так и не удалось выяснить, зачем косатки носят лососей на голове

N+1
8 самых интересных фильмов и сериалов с Любовью Аксеновой 8 самых интересных фильмов и сериалов с Любовью Аксеновой

Самые запоминающиеся роли Любови Аксеновой

Maxim
На берегу Невы На берегу Невы

Интерьер с тонким петербургским настроением

SALON-Interior
Чем гиперзвук отличается от суперзвука: то, что вы давно хотели знать, но стеснялись спросить Чем гиперзвук отличается от суперзвука: то, что вы давно хотели знать, но стеснялись спросить

Есть ли скорость еще более высокая, чем гиперзвуковая?

ТехИнсайдер
Водитель для зомби Водитель для зомби

«Кадавр»: сумрачный турецкий хоррор

Weekend
Вышел из тени Вышел из тени

С какими тенями борется актер Борис Хвошнянский?

Men Today
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
К звёздам К звёздам

За унылым названием «гермообъект» стоит история прототипа межпланетного корабля

Наука и техника
Золотой ключик Золотой ключик

Что можно и нужно хранить в банковской ячейке

Лиза
Новая уникальная антилопа Азии Новая уникальная антилопа Азии

Уникальные саолы — редкие "единороги" из горных лесов Вьетнама

Знание – сила
«Все время чего-то не хватает для счастья»: как перестать гнаться за успехом и начать радоваться тому, что есть «Все время чего-то не хватает для счастья»: как перестать гнаться за успехом и начать радоваться тому, что есть

Как не потерять вкус к жизни в погоне за достижениями?

Psychologies
Спору — нет / спору — да Спору — нет / спору — да

Где подстерегают людей конфликты и почему они полезны?

Men Today
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
Власть безумия и безумие власти Власть безумия и безумие власти

Русское юродство как сюрреализм до сюрреализма

Weekend
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
И твоя мама тоже И твоя мама тоже

«Все совпадения неслучайны»: первый сериал Альфонсо Куарона

Weekend
Легенды Имандры Легенды Имандры

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

Отдых в России
Открыть в приложении