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

Экстремалы в природе, или о пределах выносливости Экстремалы в природе, или о пределах выносливости

Они выбрали себе жизнь, какой не позавидуешь, и везде сумели освоиться

Наука и жизнь
Трудности электропривода Трудности электропривода

Почему китайцы теснят европейский автопром

Деньги
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Как в научной фантастике появился сюжет о затерянных мирах

Наука и жизнь
Как получать магний из продуктов питания Как получать магний из продуктов питания

Магний — еще один важный элемент для здоровья ваших костей. Как его получать?

ТехИнсайдер
Золотой ключик Золотой ключик

Что можно и нужно хранить в банковской ячейке

Лиза
«Скелеты в шкафу: Как наша тайная жизнь управляет явной» «Скелеты в шкафу: Как наша тайная жизнь управляет явной»

В какой момент младенцы начинают хранить тайны лучше шимпанзе

N+1
«Мне нужна была борьба»: как Екатерина Габашвили открывала в Грузии школы для девочек «Мне нужна была борьба»: как Екатерина Габашвили открывала в Грузии школы для девочек

Екатерина Габашвили: грузинская писательница и общественный деятель

Forbes
Диана Милютина о главной роли в «Чистых», Театре Ленсовета и работе в кино Диана Милютина о главной роли в «Чистых», Театре Ленсовета и работе в кино

Вся школа жизни, все драки со старшим братом, мне это тоже закалило характер

Коллекция. Караван историй
Вышел из тени Вышел из тени

С какими тенями борется актер Борис Хвошнянский?

Men Today
Шедевр реактивного искусства Шедевр реактивного искусства

Третье поколение космических двигателей SpaceX Raptor: с прицелом на Марс

ТехИнсайдер
«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
Альберт Эйнштейн и Нильс Бор Альберт Эйнштейн и Нильс Бор

Элементы сравнительного жизнеописания

Наука и жизнь
«Это__была__мечта» «Это__была__мечта»

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

OK!
Как отменяют Макгрегора: удалили из видеоигры, магазины изымают напитки с его именем Как отменяют Макгрегора: удалили из видеоигры, магазины изымают напитки с его именем

Все про процесс «отмены» Макгрегора

Forbes
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
Зеленый свет Зеленый свет

Сегодня многие верфи разобрались в том, что же такое sustainability

Y Magazine
9 причин, по которым ногти становятся желтыми, и что делать в каждом случае 9 причин, по которым ногти становятся желтыми, и что делать в каждом случае

Вычислить причину, по которой ногти стали желтыми, не так-то просто

VOICE
Владислав Третьяк: «Тарасов сказал: «Молодой человек, будем работать. Если выживешь — станешь великим. Завтра — в хоккейную шахту!» Владислав Третьяк: «Тарасов сказал: «Молодой человек, будем работать. Если выживешь — станешь великим. Завтра — в хоккейную шахту!»

Если хоккей перестанет существовать, мир никогда не забудет Суперсерию 1972 года

Коллекция. Караван историй
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
Что такое AGS, или Как может совершенно случайно развиться аллергия на красное мясо Что такое AGS, или Как может совершенно случайно развиться аллергия на красное мясо

Как проявляется аллергия на красное мясо?

ТехИнсайдер
В чем разница между обычным фотоаппаратом и кинокамерой? Узнайте простой ответ! В чем разница между обычным фотоаппаратом и кинокамерой? Узнайте простой ответ!

Что стоит учесть, выбирая камеру? Чем они отличаются?

ТехИнсайдер
Что такое «эмоциональное наводнение» и как с ним справиться Что такое «эмоциональное наводнение» и как с ним справиться

Что делать, когда реакция организма на перемены становится чрезмерной?

Psychologies
Как выбрать щетки дворников: 6 главных вещей и еще 4 мелочи, о которых молчит продавец Как выбрать щетки дворников: 6 главных вещей и еще 4 мелочи, о которых молчит продавец

Нужны ли вам крутые фишки, которые есть в дорогих моделях дворников?

ТехИнсайдер
Сделаем секс снова великим Сделаем секс снова великим

Как приложить усилия к тому, чтобы разжечь пламя страсти в паре с новой силой?

Men Today
Прошлое, стертое с лица планеты: 5 утраченных памятников культурного наследия Прошлое, стертое с лица планеты: 5 утраченных памятников культурного наследия

Какие предметы культурного наследия были бесследно уничтожены?

ТехИнсайдер
«Выгон»: драма с Сиршей Ронан о борьбе женщины с алкогольной зависимостью «Выгон»: драма с Сиршей Ронан о борьбе женщины с алкогольной зависимостью

Как в фильме «Выгон» раскрывается проблема женского алкоголизма

Forbes
Заплатить долги Заплатить долги

Что и кому мы должны в семье? И кто это решает?

Psychologies
Философия зрения: вчера, сегодня, завтра Философия зрения: вчера, сегодня, завтра

Философия зрения начинается там, где мы перестаем доверять видимому

Знание – сила
Экономика падения Берлинской стены Экономика падения Берлинской стены

Поспешная интеграция Восточной Германии в Западную обошлась очень дорого

Монокль
Ар деко и машинки зрения Ар деко и машинки зрения

Как ар деко нарушает законы логики и перспективы

Знание – сила
Открыть в приложении