Все страны мира покупают наши приборы

Эталон, сделанный из металла, может пострадать, а эталон, привязанный к длине волны изотопа и к скорости света в вакууме, не изменится пока жива Вселенная

И.о.Директора ФГУП ВНИИОФИ Андрей Батурин рассказал порталу «Лаборатория 360» о том, как изменились измерительные эталоны, чем сегодня занимаются метрологи и почему карту погоды невозможно создать без «черного тела», сделанного в России.

— Андрей Сергеевич, расскажите, пожалуйста, о том, чем занимается ваш институт?

— Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИОФИ) сегодня является ведущим центром страны в области фотометрии, радиометрии оптического излучения, параметров импульсных электромагнитных полей. Направления работы ВНИИОФИ можно очень грубо разделить на научно-исследовательскую деятельность, разработку передовых технических решений, подготовку научных кадров и услуги по поверке и калибровке разнообразного оборудования. Сфера применения наших разработок очень широка – от высокотехнологичных производств, современных технологий в здравоохранении до новейших образцов техники, эталонного оборудования и уникальных измерительных приборов. Мы являемся головным институтом Росстандарта в области неразрушающего контроля и в области здравоохранения и производства медицинской техники.

— Как метрология вообще и все перечисленные направления соотносятся с конкретными потребностями общества?

— Метрология в принципе – наука об универсальности измерений. Человек буквально с рождения окружен всевозможными измерениями, начиная от массы, температуры и длины, которые известны о новорожденном раньше, чем родители дали ему имя. Каждый день мы в явной или неявной форме оцениваем множество параметров: время, температуру воздуха на улице, освещенность дороги, по которой мы едем, яркость лампы для чтения, уровень износа приборов и механизмов, используемых на производстве.

«Измерения нужны на каждом шагу, и метрология, как наука о методах измерений, способах достижения их точности и единства, развивается и усложняется вместе с развитием общества. Фактически, метрология является необходимым элементом любого научно-технического развития, ведь с появлением новых технологий сразу возникает необходимость измерения результатов, разработки точных измерительных приборов, которые помогут продвинуть эти технологии еще дальше»

Помимо этого, метрология связана с изучением воздействия новых разработок на человека: здесь можно привести такие наглядные примеры, как влияние светодиодного излучения на циркадные ритмы организма, регулирующие смену фаз активности и отдыха и прямо влияющие на состояние нервной системы. Метрологи изучают спектр излучения по нескольким параметрам и разрабатывают стандарты, которые помогают производить максимально экономичные и при этом безопасные для здоровья светодиодные источники. В медицине огромное значение имеет поверка и калибровка оборудования, которое применяется при операциях и физиотерапевтическом лечении пациентов. В области технологий сейчас очень актуальны разработки, связанные с использованием лазеров – институт работает и над этими задачами, создавая современное метрологическое обеспечение для исследований и создаваемых приборов. Оборудование, которое разрабатывает и поверяет ВНИИОФИ, работает в спектре от бытовых тепловизоров, которые помогают «увидеть» утечку тепла из окон и дверей подъездов, до сложных измерительных приборов, работающих на спутниках на орбите Земли.

— Вы упомянули такой параметр, как универсальность измерений. Что это означает?

— Универсальность измерений важна во всех случаях научно-технического взаимодействия, разработки регламентов для оборудования, в торговле и так далее. Если вы занимаетесь измерениями в некоем идеальном пространстве и пользуетесь одним эталоном длины, веса, яркости и так далее, то никаких проблем не будет – ровно до тех пор, пока не возникнет необходимость обменяться результатами с другим человеком, который в своем пространстве проводит измерения, пользуясь своим эталоном. Если ваши эталоны разные, сличить результаты будет крайне сложно. Именно поэтому с развитием международной торговли человечество перешло от измерений в локтях и талантах на универсальные эталоны метра и килограмма. Это один аспект проблемы. Второй – в том, что в современном мире при создании масштабных проектов проводятся комплексные измерения, в которых задействовано множество разнообразной аппаратуры, и для получения результатов все данные необходимо объединить. Эта задача встает, например, при составлении метеорологических, температурных карт поверхности Земли, данные для которых получает множество спутников. Чтобы свести воедино, проанализировать данные и разработать корректный прогноз погоды, урожайности, поведения прибрежных вод, арктических процессов, нужно быть уверенными в том, что все измерения произведены по общему стандарту, и их данные коррелируют. Поэтому метрологи занимаются, например, такой деятельностью, как сверка государственных первичных эталонов.

— Как это происходит на практике?

— Эта процедура проводится на базе международных объединений метрологов. Механизм достаточно сложный, но предельно логичный. Сначала метрологи разных стран договариваются о том, что именно будут измерять – например, выбирают конкретный источник света. И проводят несколько раундов измерений по определенному ряду параметров в лабораториях разных стран. После этого результаты сводят в единый график и сличают, чтобы выявить отклонения. По результатам таких сличений по мере необходимости страны вносят изменения в свои первичные эталоны.

«Сличения первичных государственных эталонов очень важны, например, для взаимного признания качества высокотехнологичного оборудования: зная, что страна имеет точный первичный эталон и подтвержденные измерительные возможности, другая страна, получая проверенное коллегами оборудование, может быть уверена в том, что оно соответствует всем требованиям»

Это позволяет избежать затратных перепроверок и здорово сократить бюрократические процедуры, так как результаты поверок признаются автоматически.

— А как выглядят современные эталоны?

— Современная метрология как раз проходит очень интересный этап замены рукотворных эталонов, так называемых артефактов, на некие объективные величины, привязанные к физическим константам – длинам волн, количеству молекул вещества в определенном объеме и так далее. Это уводит нас от рисков искажений: если эталон метра, сделанный из металла (а первый рукотворный эталон метра, соответствовавший одной сорокамиллионной части Парижского меридиана, был сделан в 1799 году из платины), может пострадать от внешних факторов, то тот же эталон, привязанный к длине волны изотопа криптона и к скорости прохождения света в вакууме, не изменится до тех пор, пока наша Вселенная функционирует в соответствии с универсальными физическими законами. Поэтому современные эталоны выглядят как средства измерений или комплексы средств измерений. И умение обеспечивать точность измерений является предметом профессиональной гордости метрологов. Сегодня на базе ВНИИОФИ размещена уникальная база, включающая 28 государственных первичных эталонов, хранителями которых являются ведущие научные сотрудники нашего института.

— Как обстоят дела с международной репутацией России в области метрологии?

— Российская метрология пользуется заслуженным уважением коллег всего мира. Россия является постоянной участницей международных организаций и договоров, которые обеспечивают взаимодействие в сфере метрологии, и доказывает свою компетентность не только в поддержании процедур и процессов, но и в сфере разработок.

«В нашем институте разрабатывают «черные тела» — эталоны для измерений излучения инфракрасного спектра, которые признаны лучшими Международным бюро мер и весов. Эти приборы мы продаем во все страны мира, они, в частности, используются на метеорологических спутниках, о которых я уже рассказывал»

Мы горды своей разработкой нового принципиального устройства метрологических «черных тел», в которых размещается вставка из материала с точно известной температурой плавления – такие приборы позволяют получать измерения очень высокой точности.

— В вашем рассказе прослеживается линия постоянного развития, хотя на бытовом уровне измерения не воспринимаются как область, в которой возможен какой-то прогресс.

— Совершенно верно, метрология – это динамично развивающееся направление науки и техники, в которой находят отражение все современные технологические тренды. В нашей сфере и конкретно в нашем институте сегодня есть возможности для профессионального, научного, творческого роста и активного международного сотрудничества для специалистов из разных областей физики, электроники, приборостроения. У нас в разработке находится множество интересных тем, в том числе таких, которые сегодня находятся на переднем крае научно-технического прогресса: к примеру, метрологическое обеспечение квантовой криптографии.

— Как и где вы находите кадры? Сказывается ли на подборе специалистов так называемая «утечка мозгов»?

— У нас есть к чему приложить силы молодых ученых, выпускников технических вузов и физических факультетов. Есть нужда в молодых управленцах с техническим образованием, способных, например, возглавить лабораторию, или научное направление. Не стану скрывать, что институт очень ждет притока новых кадров, и нам есть, что им предложить.