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

7 самых ярких звезд искусственного интеллекта 7 самых ярких звезд искусственного интеллекта

Вещи вокруг нас стремительно умнеют, набираясь искусственного интеллекта

Русский репортер
Линия судьбы Линия судьбы

Три яхты Kismet американского миллиардера Шахида Хана

Y Magazine
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Как в научной фантастике появился сюжет о затерянных мирах

Наука и жизнь
Ускользающая простота Ускользающая простота

Как Геннадий Шпаликов не нашел себе места в застое

Weekend
Пыль в глаза Пыль в глаза

Почему возникает конъюнктивит и как его лечить

Лиза
Ар деко и машинки зрения Ар деко и машинки зрения

Как ар деко нарушает законы логики и перспективы

Знание – сила
«Фотокасса» сэкономит еду «Фотокасса» сэкономит еду

В России активно внедряются первые в мире умные весы на основе нейросети

Монокль
«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
Бесстрашная: как Энни Кенни добивалась равноправия, несмотря на аресты и пытки Бесстрашная: как Энни Кенни добивалась равноправия, несмотря на аресты и пытки

Энни Кенни продолжала бороться за политические права женщин даже после пыток

Forbes
Вместо «тренировки волос»: 4 работающих хака, которые помогут мыть голову реже Вместо «тренировки волос»: 4 работающих хака, которые помогут мыть голову реже

Можно ли натренировать волосы, чтобы они медленнее пачкались?

VOICE
Как прожить дольше: 5 здоровых привычек, которые помогут встретить сотый день рождения Как прожить дольше: 5 здоровых привычек, которые помогут встретить сотый день рождения

Вам срочно нужно сделать эти полезные привычки частью своей жизни!

ТехИнсайдер
7 вредных советов, которые быстро уничтожат даже очень хорошую АКБ 7 вредных советов, которые быстро уничтожат даже очень хорошую АКБ

При умелом использовании, АКБ легко привести в негодность за год

ТехИнсайдер
Знаменитые пары с большой разницей в возрасте Знаменитые пары с большой разницей в возрасте

15 примеров, что любви все возрасты покорны

Maxim
Саундтрек «Пингвина»: какая музыка звучит и что она символизирует в сериальном хите этой осени Саундтрек «Пингвина»: какая музыка звучит и что она символизирует в сериальном хите этой осени

Разбор саундтрека «Пингвина»: главные элементы его музыкальной составляющей

СНОБ
Карта памяти: как навигаторы и GPS меняют работу нашего мозга Карта памяти: как навигаторы и GPS меняют работу нашего мозга

Как навигаторы влияют на человеческий мозг и почему не всегда в лучшую сторону

Forbes
Даня Крастер: «Я заболел алкоголизмом и был отчислен из строительного — теперь зудит по поводу этого» Даня Крастер: «Я заболел алкоголизмом и был отчислен из строительного — теперь зудит по поводу этого»

Даня Крастер: невероятный разговор о популярной науке и любви ко всему новому

Maxim
5 вещей, которые следует выворачивать наизнанку перед стиркой 5 вещей, которые следует выворачивать наизнанку перед стиркой

Одежду с какими пятнами стоит выворачивать наизнанку для стирки

ТехИнсайдер
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
Для своих двоих Для своих двоих

Отекают ноги: самые частые причины и что делать в каждом случае

Лиза
Альберт Эйнштейн и Нильс Бор Альберт Эйнштейн и Нильс Бор

Элементы сравнительного жизнеописания

Наука и жизнь
Между искусством и фейком Между искусством и фейком

10 эпизодов сюр(реализм)а в моде

Weekend
Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей Тернистый путь электрокара: когда мир откажется от бензиновых двигателей

Смогут ли торговые войны замедлить распространение электромобилей?

Forbes
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
5 ценных навыков, которым хорошие родители обучают детей прямо сегодня 5 ценных навыков, которым хорошие родители обучают детей прямо сегодня

Ключевые навыки для развития детей по мнению психологов

Psychologies
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
Неарийские корни Неарийские корни

Автор романа «Почётные арийки» — о том, почему он взялся за эту сложную тему

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Как найти музыку из видео: 7 рабочих способов на все случаи жизни Как найти музыку из видео: 7 рабочих способов на все случаи жизни

Простые способы, как найти музыку из видео на телефоне

CHIP
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
ДНК всемогущая ДНК всемогущая

Можно ли узнать все о своем происхождении благодаря генетическим исследованиям?

Grazia
«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