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

Франция заморская Франция заморская

«А знаете ли, что у алжирского дея под самым носом шишка?»

Дилетант
Как за каменной стеной Как за каменной стеной

Почему города становятся заповедниками для редких животных

N+1
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Как в научной фантастике появился сюжет о затерянных мирах

Наука и жизнь
Тильда Суинтон. Как правило — без правил Тильда Суинтон. Как правило — без правил

Если я хорошо выгляжу, то это благодаря своим генам, жизни в горах Шотландии

Караван историй
Цвет и его имя Цвет и его имя

В каком порядке народы приобретали чувствительность к цветам спектра?

Знание – сила
В авиастроении сменился командный состав В авиастроении сменился командный состав

Чем спровоцированы кадровые перестановки в российском авиастроении

Монокль
Что такое киберфлешинг: зачем мужчины отправляют женщинам дикпики Что такое киберфлешинг: зачем мужчины отправляют женщинам дикпики

Что толкает мужчин высылать малознакомым девушкам снимки своих гениталий

Psychologies
Микронос, смена цвета глаз и заплатка на язык: самые безумные и опасные виды пластики Микронос, смена цвета глаз и заплатка на язык: самые безумные и опасные виды пластики

Список самых бесполезных пластических операций

VOICE
Построить свое королевство Построить свое королевство

Есть у каждой семьи давняя история, о которой мы знаем или догадываемся

Psychologies
Прорыв в будущее ядерной энергетики Прорыв в будущее ядерной энергетики

Задача создания устойчивой ядерной энергосистемы может быть решена в десятилетия

СНОБ
Последняя задача робототехники Последняя задача робототехники

Современные складские машины способны работать в 500 раз быстрее людей

ТехИнсайдер
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
Бегом-бегом: 6 секретов, как сэкономить время и везде успеть Бегом-бегом: 6 секретов, как сэкономить время и везде успеть

Как научиться трезво оценивать свой список задач и успевать намного больше?

Psychologies
Zoloto Zoloto

Как путь к статусу рок-звезды у Владимира Золотухина занял десять непростых лет

Собака.ru
Живу и радуюсь! Живу и радуюсь!

Верна ли позиция, что лучше быть готовым к трудностям, а не к радостям?

Лиза
Юрий Уляшев: «Эта книга открывает человеку новые возможности» Юрий Уляшев: «Эта книга открывает человеку новые возможности»

Бизнесмен Юрий Уляшев — о своей книге «EMBA.СКОЛКОВО.ФУНДАМЕНТ»

Караван историй
Что такое «теория красных ногтей» — и правда ли, что этот цвет помогает привлечь мужчину Что такое «теория красных ногтей» — и правда ли, что этот цвет помогает привлечь мужчину

Почему красный цвет маникюра некоторым кажется таким «могущественным».

Psychologies
Новые реалии — новые правила: ректор РАНХиГС Алексей Комиссаров — о трансформации бизнес-образования Новые реалии — новые правила: ректор РАНХиГС Алексей Комиссаров — о трансформации бизнес-образования

Ректор РАНХиГС о ценности рейтингов, требованиях времени и «корочке» пилота

СНОБ
Нужно ли удалять аденоиды или само пройдёт? Нужно ли удалять аденоиды или само пройдёт?

Что такое аденоиды и может ли ребенок их «перерасти»?

Здоровье
Как утильсбор на агротехнику превратился в аналог заградительных пошлин Как утильсбор на агротехнику превратился в аналог заградительных пошлин

Дорожающая техника негативно скажется на рентабельности аграриев

Forbes
Здания-рекордсмены: постройки России, которые попали в Книгу рекордов Гиннесса Здания-рекордсмены: постройки России, которые попали в Книгу рекордов Гиннесса

Здания России, которые побили самые разные мировые рекорды

ТехИнсайдер
Просто само совершенство Просто само совершенство

Когда и почему погоня за идеалом мешает тебе быть счастливой

Лиза
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 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
Мембрана для извлечения водорода Мембрана для извлечения водорода

Мембрана из ванадиевого сплава — залог прогресс в водородной энергетике

ТехИнсайдер
8 самых красивых японских внедорожников в истории 8 самых красивых японских внедорожников в истории

Невероятные японские внедорожники, не получившие должного внимания

4x4 Club
От Винни-Пуха до биткоина От Винни-Пуха до биткоина

9 вещей, которые запрещены в Китае

Лиза
7 самых смешных и глупых штрафов ПДД, о которых вы даже не догадывались 7 самых смешных и глупых штрафов ПДД, о которых вы даже не догадывались

Самые смешные автомобильные штрафы с дорожных камер фиксации ПДД

РБК
Машина времени Машина времени

Как Дэниел Аршам стал главным художником мировой luxury-индустрии

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай» Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай»

Люди меня встречают и в большинстве случаев просят: «Можно пожать вашу руку?»

Коллекция. Караван историй
Открыть в приложении