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

Как правильно наносить термопасту на процессор? Как правильно наносить термопасту на процессор?

О том, как правильно наносить термопасту на процессор

CHIP
Истоки свободы: почему взгляды коренных народов Америки близки современным ценностям Истоки свободы: почему взгляды коренных народов Америки близки современным ценностям

Как жители Новой Франции воспринимали европейских завоевателей?

Forbes
Пять прелюдий о Грибоедове Пять прелюдий о Грибоедове

Грибоедовский миф занимает особое место среди других литературных мифов

Знание – сила
Джонни, бегут Джонни, бегут

Как тяга к красивым цифрам заставила Антона Иванова пробежать 42 км в 42 года

Men Today
Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту Фокус на тарелке: 10 вопросов фуд-стилисту

Кто такой фуд-стилист и чем он занимается

СНОБ
Ползучая локализация Ползучая локализация

«Соллерс» отчитался об успешной реализации стратегии по локализации продукции

Монокль
Зачарованная страна Зачарованная страна

В сердце Турции есть место, где ты почувствуешь себя будто на другой планете

Лиза
«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
Все будет хорошо! Все будет хорошо!

15 фильмов против осенней хандры

Лиза
«Ученик»: почему фильм о молодом Трампе вызвал скандал и не выйдет в прокат в России «Ученик»: почему фильм о молодом Трампе вызвал скандал и не выйдет в прокат в России

«Ученик»: какой получилась скандальная картина?

Forbes
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
Искусственный интеллект в деле Искусственный интеллект в деле

6 возможностей нейросетей в быту: подсказки от эксперта

Лиза
8 самых интересных фильмов и сериалов с Любовью Аксеновой 8 самых интересных фильмов и сериалов с Любовью Аксеновой

Самые запоминающиеся роли Любови Аксеновой

Maxim
Уроки радости Уроки радости

Есть ли у нас центр наслаждения и как его активировать?

Лиза
Катерина Ковальчук: «Семья — самое важное в жизни, это у меня в приоритете всегда было, есть и будет» Катерина Ковальчук: «Семья — самое важное в жизни, это у меня в приоритете всегда было, есть и будет»

Говорят, что мы выбираем мужей, похожих на наших отцов

Караван историй
«Это__была__мечта» «Это__была__мечта»

Группе Uma2rman — 20 лет! История их успеха напоминает череду счастливых случаев

OK!
«Чувствовала себя коровой»: как грудное вскармливание становится для женщин проблемой «Чувствовала себя коровой»: как грудное вскармливание становится для женщин проблемой

Что переживают женщины, которые только начинают грудное вскармливание

Forbes
Гений вещи Гений вещи

Сенсационные признания того самого мужа, который ничего не выбрасывает

VOICE
Какие навыки нужны топ-менеджерам для обеспечения успеха и стабильности бизнеса — отвечают лидеры российских компаний Какие навыки нужны топ-менеджерам для обеспечения успеха и стабильности бизнеса — отвечают лидеры российских компаний

Какие навыки помогают топ-менеджерам развивать свои компании?

СНОБ
5 недооцененных мест, куда стоит съездить 5 недооцененных мест, куда стоит съездить

Пять нераспространенных направлениях, которые удивят даже опытного туриста

Inc.
«Одинокая планета»: драма с Лорой Дерн об отношениях, где женщина намного старше «Одинокая планета»: драма с Лорой Дерн об отношениях, где женщина намного старше

«Одинокая планета»: пляжное чтиво, которое не жалко забыть тумбочке в отеле

Forbes
Люся Чеботина: «Многие думают, что я жесткая, но это не так» Люся Чеботина: «Многие думают, что я жесткая, но это не так»

Люся Чеботина: «Я всегда нахожусь в поиске нового материала»

ЖАРА Magazine
Чемодан без ручки Чемодан без ручки

Ситуации, в которых отношения обречены

Лиза
Ваш электромобиль проедет 300.000 км без ремонта батареи, утверждает исследование. Ну что, поверим? Ваш электромобиль проедет 300.000 км без ремонта батареи, утверждает исследование. Ну что, поверим?

Деградация аккумуляторов оказалась значительно меньше, чем многие думали

ТехИнсайдер
Огонь царей Огонь царей

Переосмысление истории предков, чтобы избавиться от семейного проклятья

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

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

ЖАРА Magazine
ДвуАлександрие ДвуАлександрие

«ДвуАлександрие»: реформы, контрреформы, масоны, декабристы и большевики

Знание – сила
Ученые объяснили, почему жировые клетки не лопаются от накопленного жира Ученые объяснили, почему жировые клетки не лопаются от накопленного жира

Каков механизм в жировых клетках, который позволяет им безопасно увеличиваться?

ТехИнсайдер
Новые русские ремесленники Новые русские ремесленники

Как делают свои прекрасные вещи настоящие ремесленники

Монокль
«Чукотка» на воде, ждем «Лидера» «Чукотка» на воде, ждем «Лидера»

Россия последовательно наращивает свою ледокольную группировку

Монокль
Открыть в приложении