Украина сверяет часы по эталону времени в Харькове

Украина сверяет часы по эталону времени в Харькове

Точка на карте
Укринформ
В этом институте хранится 53 из 73-х эталонов мер и весов Украины

Здание Национального научного центра "Институт метрологии", что на улице Мироносицкой в центре Харькова, обращает на себя внимание электронными табло на фасаде. На этих табло днем и ночью сменяют друг друга знакомые каждому человеку цифры: время (с точностью до долей секунды), температура воздуха и атмосферное давление. Сверьте свои часы, а остальные показатели запишите в блокнот - для памяти. Это самые точные данные в Украине. Они буквально сняты синхронной системой электронных датчиков с первичных эталонов, которые созданы в научных лабораториях Института, изготовлены на институтском опытном заводе и хранятся здесь же в особых помещениях, куда вход запрещен всем, за исключением сотрудников, чья должность так и называется: ученый хранитель эталона. Всего же в Институте хранятся 53 из 73-х эталонов мер и весов Украины.

Экскурсию с обещанием показать святая святых - хранилище эталонов - по просьбе корреспондентов Укринформа взялся провести ученый секретарь ННЦ "Институт метрологии", кандидат технических наук Владимир Скляров.

- Система измерений сопровождает нас по жизни, будь то 100 граммов конфет, расстояние от Харькова до Черного моря, жара под 30 градусов Цельсия или литр холодного кваса. Мы также готовы к восприятию других измерений - расстояний до звезд или массы Солнца. Любые измерения помогают нам ориентироваться в окружающем мире, то есть, жить, а также познавать и совершенствовать этот мир. Главное требование к измерениям - быть точными. Обеспечение именно таких измерений - задача нашего Института.

- А с чего все началось в Харькове, какова история Института?

- Для начала заглянем в наш музей, - приглашает Владимир Васильевич.

...Миновав вахтера, проходим через вертушку внутрь. Большой холл, лифт, соединяющий восемь этажей главного корпуса (а во дворе еще три корпуса с крытыми переходами), направо и налево - коридоры с бесчисленными лабораториями.

На одном из этажей - Музей метрологии. Таких, поясняет Владимир Васильевич, всего лишь три на пространстве бывшего СССР: в Харькове, во Львове и в Санкт-Петербурге.

В фонде музея - около 400 экспонатов: старинные эталоны, рабочие средства измерений, книги по метрологии, научные труды, фотоальбомы... Вот латунная полоска длиной в 1 метр, которая до начала 70-х годов применялась как образец единицы длины. Это - позолоченная гиря весом в 1 кг: с начала 20-го века именно она возглавляла поверочную схему средств измерений массы в Украине. А здесь - образцовая мера электрического сопротивления в 1,0 Ом, изготовленная в 1908 году фирмой "Отто Вольф" (Германия) и применявшаяся в поверочной практике вплоть до 1951 года. Здесь же - уникальный экспонат немецкого производства - маятниковые часы Рифлера. Изготовленные в 1925 году, они сохранили точность хода с потерями 0,01 с/за сутки...

- Впечатляет? Забегая вперед, скажу, что погрешность эталона времени и частоты, который хранится в нашем Институте - такова, что для отклонения показаний часов на 1 секунду должно пройти порядка 1 млн лет, - говорит Скляров.

Судя по музейным документам, Институт создан почти 120 лет назад, причем по инициативе знаменитого ученого Дмитрия Менделеева. Именно он осенью 1901 года добился разрешения харьковского губернатора на создание в центре города, на улице Рымарской, первой в Украине и второй после Москвы поверочной торговой Палатки мер и весов. Здесь для всего торгового люда Харьковской области, куда в то время входили части соседних Полтавской и Сумской областей, с помощью специального оборудования поверяли разновесы и обиходные линейки длиной 1 метр. Услуга оказалась востребованной. За 1 год количество поверяемых мер и весов выросло с 500 до 27 тысяч единиц. Сборы в казну за эту работу составили 8 тыс. царских рублей. Этой суммы хватило, чтобы Поверочная палатка не только себя окупила, но и расширила функции до проведения ревизий мер и весов.

Новая жизнь для Поверочной палатки началась в 1922 году, когда ее пребразовали в Главную палату мер и весов - центральное метрологическое учреждение Украины - и поставили задачу изучать и разрабатывать методику любых физических измерений, создавать технологии и образцы измерительных приборов.

Тогда-то в центре города, на улице Мироносицкой, и построили нынешнее здание Института метрологии. А через десять лет Институт получает статус Украинского НИИ метрологии и стандартизации, еще через год - Украинского НИИ метрологии.

Ученый-хранитель эталона длины Сергей Ковшов
Ученый-хранитель эталона длины Сергей Ковшов

- А на каком оборудовании тогда работал Институт?

- Почти все оборудование было импортным, и когда оно приходило в негодность, требовались немалые средства на приобретение нового. Поэтому одной из основных задач Института стала разработка отечественных приборов, создание собственной метрологической базы.

Уже в довоенные годы Институт обеспечивал единство мер и весов в Украине и создавал новые образцы измерительных приборов. Именно здесь создали эталонные радиочастоты для всего СССР, счетчики реактивной энергии, датчики для первого в Советском Союзе оборудования по изучению Солнца.

После войны Институт начал проводить исследования в новейших областях измерений, таких как высокие температуры, квантовая электроника, радиофизика... Здесь, в частности, создали первые в СССР кварцевые резонаторы для кварцевых часов, первые маятниковые часы для астрономических обсерваторий страны, первый в отечественной практике образцовый ядерный измеритель напряженности магнитного поля.

- Уже тогда, - поясняет Владимир Скляров, - мировое признание получили и определенные нашими учеными сверхточные фундаментальные константы, то есть, неизменные значения величин. Среди них - скорость света, измеренная с помощью двухлучевого интерферометра, и лазерный светодальномер для уточнения больших и сверхбольших длин.

В 60-е годы Институт обзавелся специальным конструкторским бюро и экспериментальным заводом "Эталон". А через десять лет Госстандарт СССР утвердил первый харьковский государственный эталон: это был эталон единицы мощности электромагнитных колебаний в определенном диапазоне частот. Спустя время к немуприбавился уникальный прибор, предназначенный для измерения электронной температуры импульсной плазмы в диапазоне температур от 10 тыс. градусов до 10 млн градусов Кельвина - для больших термоядерных установок.

- Очередной расцвет Института пришелся, надо полагать, на годы независимости?

- С первых лет независимости Украины Институт стал головной организацией по обеспечению единства измерений в Украине, затем - метрологическим центром Государственной службы единого времени и эталонных частот. В 2002 году Институт получил статус Национального научного центра. Тогда же достижения наших ученых по созданию национальной эталонной базы Украины, иными словами, метрологической независимости страны, были отмечены Государственной премией Украины в области науки и техники - за разработку метрологических лазеров и их внедрение в первичный эталон единицы длины, - поясняет Владимир Скляров.

- Так что же это за эталоны? Можно их увидеть в действии?

- Для этого придется спуститься под землю...

Вслед за Владимиром Скляровым спускаемся по лестнице в нулевой этаж. Вход огражден тяжелой дверью. На двери простая табличка: "Государственный эталон единицы длины". Нас встречает хранитель эталона, старший научный сотрудник Сергей Ковшов. Еще несколько шагов - и мы перед термобарокамерой, где в вакууме как раз и находится лазерный луч - эталон длины в 1 метр, чья точность измеряется цифрой с одиннадцатью нулями. По словам Сергея, это самая точная единица длины, признанная в Европе - национальное достояние Украины...

Несколько этажей на лифте вверх - и мы у другой заветной двери. На этот раз, на табличке написано: "Государственная служба единого времени и эталонных частот". На первый взгляд, обстановка попроще: за двойным стеклом - обычные электронные часы, звук не слышен, но глаз видит движение цифр в особом окошечке: секунды складываются в минуты, минуты - в часы. Однако, поясняет хранитель эталона, начальник лаборатории Владимир Солдатов, не все так просто, ведь секунды отсчитываются на атомарном уровне, с учетом более 9 миллиардов колебаний ядра атома цезия в секунду. Точность такова, что за 1 млн 300 тысяч лет часы могут отстать или уйти вперед всего-то на 1 секунду. Мониторинг состояния эталона осуществляется круглосуточно, он хранится при постоянной температуре - плюс-минус 0,01 градуса Цельсия. Никаких форс-мажоров здесь просто не может быть. Эталон времени скоординирован со шкалой времении 66-ти стран мира. Шкала времени Украины сверяется - сличается, как говорят ученые - со всемирно координированным временем UTC (Париж)...

NTP-сервер эталона времени
NTP-сервер эталона времени

А мы переходим на другой этаж, где хранится государственный первичный эталон единицы температуры. В уютном помещении растут цветы и разве только кофейника не хватает. Тут же размещены мудреные приборы и устройства, без которых, оказывается, такого эталона просто не может быть.

- Дело в том, - поясняет хранитель эталона, ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Екатерина Иванова, - что современная метрология знает лишь одну температуру: термодинамическую. В естественных условиях она не существует, а появляется лишь благодаря динамике, связям с другими видами энергии. Значит, нужно создать условия, при которых эта температура возможна, к примеру, применить нагревание.

Во время работы с эталоном единицы температуры
Во время работы с эталоном единицы температуры

Та же вода при нагревании до 100 градусов превращается в пар, а при охлаждении до 0 градусов - в лед. Контрольные точки изменения состояния субстанции - в данном случае, воды - называются реперными или опорными. Тройная точка - такое состояние вещества, при котором твердая, жидкая и газообразная фазы находятся в тепловом равновесии. Если взять сверхчистые, без примесей, металлы - галлий, индий, олово, цинк, алюминий, серебро, медь, то при нагревании выше точки плавления они плавятся, а при остывании ниже точки плавления затвердевают. В чем значение реперных точек? - Они фиксируют истинное значение температуры, по сути, эталонное, с учетом которого осуществляется калибровка или поверка всех видов устройств для измерения температуры - от обычного медицинского градусника до высокоточных термопар в сталелитейной промышленности. В этом эталоне реализована классическая схема воспроизведения единицы температуры с помощью основных реперных точек международной температурной шкалы МТШ-90. Это национальное достояние страны...

Нас ждет еще один эталон, на этот раз - единицы давления, причем в 4-х экземплярах: два - избыточного давления, и два - абсолютного. Как поясняет ученый хранитель эталона, ведущий инженер профильной лаборатории Алексей Зуев, широко известны обычные тонометры для измерения артериального давления человека. Другие приборы, к примеру, технические манометры и преобразователи давления, применяются в промышленной сфере, к примеру, там, где используются прессы.

Этот эталон - не единичный образец, - поясняет Алексей Зуев. - Это целый комплекс средств измерительной техники, их не меньше тридцати, для воспроизводства давления в конкретном диапазоне с наивысшей точностью. Эталон применяется для калибровки других, вторичных эталонов в целях единства измерений в области давлений в Украине. Тоже национальное достояние. Как, впрочем, все 53 эталона, которые созданы и хранятся в Институте.

Сделано многое. Над чем же сегодня работают сотрудники Института?

Об этом рассказывает генеральный директор ННЦ "Институт метрологии", доктор технических наук, профессор Павел Иванович Неежмаков, недавно избранный членом Международного Комитета мер и весов (Франция).

- Сразу скажу, что ННЦ "Институт метрологии" по своим возможностям в сотни раз превосходит давнюю поверочную Палатку мер и весов, созданную в Харькове благодаря Дмитрию Менделееву. Площадь корпусов - 36 тысяч квадратных метров, число сотрудников - более двухсот, и три десятка из них - кандидаты и доктора наук. На 2019 год из общего фонда государственного бюджета на разработки Инситута выделено 16,5 млн грн, в то время, как в 2014-м году было всего 1,6 млн грн. Тогда вице-премьер-министр Украины Степан Кубив лично доказывал необходимость создания и финансирования госпрограммы развития эталонной базы страны, и в 2015 году такая программа была создана. Тогда же началось поэтапное выделение средств на ее реализацию.

В период 2013-2018 годов в рамках бюджетной программы содействия взаимной торговле между Украиной и Европейским Союзом наш Институт получил 95 млн грн на модернизацию государственных первичных эталонов. Институт осуществляет и хозрасчетную деятельность, чтобы пополнить копилку средств, необходимых для модернизации прежних и создания новых эталонов. За рубежом в развитых странах - это США, Германия, Британия, Франция, Италия, Швейцария - на такие цели расходуют многие миллиарды долларов или евро.

Скажу, почему не жалеют средств: современная метрология как воздух пронизывает всю социальную структуру общества. Представьте, что воздуха не стало, как долго мы сможем дышать? Без метрологии как системы измерений нет государства. Если метрология уйдет в небытие, человечество вернется к неандертальскому периоду.

Теперь - о координации действий ученых. Европейская Ассоциация национальных метрологических институтов ЕВРAМЕТ (EURAMET) объединяет 33 страны в качестве действующих членов и еще 77 - в качестве ассоциированных. Украина как партнер участвует в реализации научно-исследовательских проектов в рамках ЕВРAМЕТ, в частности, осуществляет измерения больших длин, к примеру, десяти километров в атмосфере с точностью до 1 мм, в распространении современных мер массы (новейший эталон меры веса ватт-баланс, 5-й образец которого создан за десятки млн долларов в США, имеет точность в 10 минус 8-й степени, и он должен циркулировать во всех странах мира), измерении уровня излучений в рентген-кабинетах, в сличении международных эталонов...

Чтобы стать полноправным членом такой организации как ЕВРAМЕТ, Украине нужен статус членства в ЕС и... деньги. В названных выше развитых странах 100 процентов исследований в области метрологии финансируется из госбюджетов. Надеемся, что со временем мы станем членом ЕС, во всяком случае, мечтаем. Говорите, нужно создать эталон мечты? Было бы неплохо (смеется)...

ученый-хранитель государственного эталона единицы давления Алексей Зуев за работой
Ученый-хранитель государственного эталона единицы давления Алексей Зуев за работой

Новые задачи перед метрологами мира ставит сама жизнь. К примеру, как только возникла тема энергосбережения, появилась необходимость в создании эталона единицы светового потока - люмена. Благодаря такому эталону мы можем оценить параметры продукции производителей тех же электрических лампочек. Перед тем, как поступить на рынок, такая продукция должна быть всесторонне проверена на предмет соответствия заявленным параметрам. Как правило, параметры завышены на 10-20 процентов. В тех же развитых странах производителей товаров штрафуют за несответствие заявленным параметрам. У нас это тоже должно стать нормой, тем более, что в 2018 году Украина стала членом Метрической Конвенции, объединяющей 60 стран в статусе полноправных членов и 42 - ассоциированных, а я был избран членом Международного Комитета мер и весов, объединяющего страны, где действует Международная система единиц SI.

Сегодня мы работаем над самым современным направлением в метрологии: использованием квантовых эффектов для создания эталонов и измерительной техники высшего уровня точности. И преуспели: уже созданы квантовые эталоны электрического напряжения на основе эффекта Джозефсона, электрического сопротивления на основе квантового эффекта Холла, магнитной индукции на основе ядерного магнитного резонанса.

Исследуем ли мы возможность создания эталонов для цифровых технологий, где речь идет о количестве информации? Таких эталонов пока нет. Для этого нужна модернизация самой системы единиц SI. Это дело будущего. Но в системе измерений будущее тоже занимает свое место, так как порой наступает быстро. Вот один пример: погрешность в 1 секунду при измерении времени будет наступать спустя 20 млрд лет. Такая точность необходима в навигации и дистанционном измерении гравитационного поля Земли, и это уже реальность...

Что касается международных контактов, то наш Институт поддерживает международные связи с национальными метрологическими институтами Европы. Подписаны двусторонние международные соглашения с Польшей, Молдовой, Беларусью и Узбекистаном. На завершающем этапе - договор с Грузией.

Институт обеспечивает деятельность Национального секретариата Евро-Азиатского сотрудничества государственных метрологических учреждений (СООМЕТ), сотрудничает с Европейской ассоциацией национальных метрологических институтов (EURAMET), с Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM), принимает участие в выполнении "Соглашения о взаимном признании национальных эталонов и сертификатов калибровки и измерений, выдаваемых национальными метрологическими институтами" (CIPM MRA), проводит международные сличения, имеет собственные калибровочные и измерительные возможности. Мы получили разрешение на право наносить логотип CIPM MRA на все сертификаты калибровки. Сам факт является официальным признанием возможностей Украины в этой сфере деятельности.

- Опыт огромный. А кадры? Кто готовит специалистов для метрологии?

- В Институте действует филиал кафедры метрологии и измерительной техники Харьковского национального университета радиоэлектроники, который и я в свое время окончил. У нас проходят практику студенты Харьковского национального технического университета "ХПИ", Харьковского национального аэрокосмического университета имени Жуковского "ХАИ", Харьковского национальнойго университета городского хозяйства имени Бекетова.

Студентам есть чему поучиться: в Институте действует сразу семь научных центров измерений: температурных, оптических, механических, пространственно-временных, квантовых и электромагнитных, а также - информационных технологий и международного сотрудничества.

Отсюда понятно, что все наши 53 эталона, внесенные в Госреестр Украины, охватывают температурные и теплофизические, оптические и оптико-физические измерения, а также измерения частотно-временных и линейно-угловых величин, электрические, магнитные, радиоэлектронные и механические измерения, измерения давления, затрат, уровня и объема, ионизирующих излучений... При этом вся созданная в Институте эталонная база является национальным достоянием Украины.

Из-за особенностей режима труда мы не всегда открыты для прессы, но уже более 30 лет подряд издаем "Украинский метрологический журнал" (в свое время - первый в стране) и "Информационный бюллетень по международной метрологии". В минувшем году Институт перерегестрстрирован в Государственном комитете телевидения и радиовещания Украины, входит в Государственный реестр издателей, изготовителей и распространителей издательской продукции.

Вместо эпилога. Павел Иванович Неежмаков как недавно избраный член престижного Международонго комитета мер и весов (Париж) сегодня озабочен главным: после присоединения Украины к международной Метрической Конвенции следущим важным шагом должно стать утверждение ННЦ "Институт метрологии" в новом качестве: Национального метрологического института (NMI) Украины, который будет представлять нашу страну в Европейской Ассоциации национальных метрологических институтов.

Сам факт, убежден генеральный директор, позволит Украине войти в европейскую метрологическую систему и интегрироваться в европейский рынок.

Светлана Лигостаева, Харьков

Фото Вячеслава Мадиевского

При цитировании и использовании каких-либо материалов в Интернете открытые для поисковых систем гиперссылки не ниже первого абзаца на «ukrinform.ru» — обязательны, кроме того, цитирование переводов материалов иностранных СМИ возможно только при условии гиперссылки на сайт ukrinform.ru и на сайт иноземного СМИ. Цитирование и использование материалов в офлайн-медиа, мобильных приложениях, SmartTV возможно только с письменного разрешения "ukrinform.ua". Материалы с пометкой «Реклама», «PR», а также материалы в блоке «Релизы» публикуются на правах рекламы, ответственность за их содержание несет рекламодатель.

© 2015-2021 Укринформ. Все права соблюдены.

Дизайн сайта — Студия «Laconica»

Расширенный поискСпрятать расширенный поиск
За период:
-