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
Вышел из тени Вышел из тени

С какими тенями борется актер Борис Хвошнянский?

Men Today
Первый митинг хунвейбинов Первый митинг хунвейбинов

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

Дилетант
Пространство свободы Пространство свободы

Этот лаконичный дизайн стал воплощением идеи об интерьере как месте отдыха

SALON-Interior
Интернет: зависимость или досуг? Интернет: зависимость или досуг?

Интернет: обратная сторона медали

Здоровье
Темная сторона силы: что скрывается за успехом ярких предпринимателей Темная сторона силы: что скрывается за успехом ярких предпринимателей

За историей успешного предпринимателя стоят не только визионерские прозрения

Forbes
Город солнца Город солнца

Самые яркие локации столицы солнечной Мордовии — Саранска

Лиза
Топ запрещенок 2024: чего не должно быть в современной рекламе Топ запрещенок 2024: чего не должно быть в современной рекламе

Какие правила следует соблюдать, если вы хотите сделать успешную рекламу?

Inc.
Как 25-летняя москвичка выручила 32 млн рублей на подвесках из бусин Как 25-летняя москвичка выручила 32 млн рублей на подвесках из бусин

Как появился и за счет чего вырос бренд подвесок из бусин Krivokoso

Forbes
Лимфома, удар ножом, ВИЧ и вера: почему чемпионы уходили из спорта и как возвращались Лимфома, удар ножом, ВИЧ и вера: почему чемпионы уходили из спорта и как возвращались

Как величайшие спортсмены уходили на пенсию?

Forbes
Дело молодое Дело молодое

Как перестать участвовать в офисной драме поколений и начать работать

VOICE
«Конец Мегафауны: Увлекательная жизнь и загадочная гибель мамонтов, саблезубых тигров и гигантских ленивцев» «Конец Мегафауны: Увлекательная жизнь и загадочная гибель мамонтов, саблезубых тигров и гигантских ленивцев»

Как наших предков заподозрили в истреблении мегафауны

N+1
Фасадные работы: плюсы и минусы химического пилинга Фасадные работы: плюсы и минусы химического пилинга

Химический пилинг: врач рассказывает обо всех нюансах

ТехИнсайдер
Жить и быть Жить и быть

«Птица»: Андреа Арнольд находит выход из отчаяния

Weekend
Подвести черту: почему важно не затягивать с разделом имущества при разводе Подвести черту: почему важно не затягивать с разделом имущества при разводе

Почему отложенный раздел имущества после развода может стать проблемой?

Forbes
«Банки переориентируются на транзакционно-сберегательную модель бизнеса» «Банки переориентируются на транзакционно-сберегательную модель бизнеса»

Как банки развивают розничный бизнес и на какие продукты и услуги делают ставку

Деньги
Лиза Моряк: «Если работаешь 24/7, нужно научиться находиться в потоке. Просто расслабиться и получать удовольствие» Лиза Моряк: «Если работаешь 24/7, нужно научиться находиться в потоке. Просто расслабиться и получать удовольствие»

Мне очень важно мое время, мое пространство, свобода, что я могу быть настоящей

Караван историй
Даже не верится: Леонардо ДиКаприо – 50! Даже не верится: Леонардо ДиКаприо – 50!

Собрали самые интересные факты о знаменитом актере Леонардо ДиКаприо

Лиза
Перемены к лучшему: как провести реформы в компании безболезненно для сотрудников Перемены к лучшему: как провести реформы в компании безболезненно для сотрудников

Как мягко интегрировать новые технологии в работу компании?

Inc.
Семейные ценности Семейные ценности

Уютный загородный дом для большой семьи из трех поколений

SALON-Interior
Зачем советскому грузовому самолету Ил-76 две кабины и странный грузовой люк Зачем советскому грузовому самолету Ил-76 две кабины и странный грузовой люк

Ил-76: зачем его конструкторы изменили стандартную конструкцию самолета?

ТехИнсайдер
Звезда Амуры Звезда Амуры

Чувства, эмоции, предчувствия и чутье в жизни Аскара Ильясова

Men Today
Ангелина Стречина: «Я считаю себя везунчиком» Ангелина Стречина: «Я считаю себя везунчиком»

У меня возникли сомнения: действительно ли мне доверяют, не ошиблись ли?

Коллекция. Караван историй
Как у тебя хорошо! Как у тебя хорошо!

Как правильно просить дом о помощи?

VOICE
Виктория Исакова Виктория Исакова

Актриса Виктория Исакова — о ДНК постсоветских 1990-х

Собака.ru
Пойти по следу Пойти по следу

Как избавиться от пигментации и последствий акне

Лиза
Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории Древнейшую синагогу назвали частью еврейского квартала Фанагории

Российские археологи продолжили раскопки района Фанагории

N+1
На маркетплейс за деньгами На маркетплейс за деньгами

Как кэптивные банки маркетплейсов стали игроками финансового рынка

Деньги
Давление ниже плинтуса Давление ниже плинтуса

Простые и эффективные способы привести его в норму без таблеток

Лиза
«Шугар», «Заговор сестер Гарви», «Плохая обезьяна»: лучшие новые детективные сериалы «Шугар», «Заговор сестер Гарви», «Плохая обезьяна»: лучшие новые детективные сериалы

Новые детективы, которые невозможно выключить, не узнав, кто же убийца

Forbes
Открыть в приложении