Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) Росстандарта является одним из ведущих национальных метрологических институтов России. В институте хранят и эксплуатируют треть от всех национальных эталонов России – эталон времени, эталон большой длины и другие национальные эталоны. 18 февраля институт отмечает свое 65-летие. О модернизации национальных эталонов, о проверке качества московской водопроводной воды, о точности часов на Спасской башне Кремля в интервью специальному корреспонденту РИА Новости Дмитрию Струговцу рассказал директор института Сергей Донченко.
— Продолжается реорганизация метрологических институтов Росстандарта. Как изменения коснулись ВНИИФТРИ и ожидаются ли дальнейшие перемены?
— Росстандарт нацелен привести организационную структуру системы метрологического обеспечения, в том числе подведомственных институтов, в соответствии с современными требованиями. В рамках первого этапа в структуру ВНИИФТРИ вошел Сибирский научно-исследовательский институт метрологии (СНИИМ), который имеет статус филиала. В нем эксплуатируется резервный вторичный эталонный комплекс времени и частоты, который является составной частью государственной службы времени и частоты России. Присоединение СНИИМ позволит нам проводить более скоординированную политику в области совершенствования и улучшения имеющихся эталонных комплексов. На сегодняшний день у нас сконцентрировано около 30 процентов первичных государственных эталонов РФ. Но тот же эталон времени и частоты по своей важности и стратегическому значению для государства превосходит многие другие. На него завязано все: транспорт, связь, космос, наука. И на его поддержание и развитие выделяются существенные средства – треть от всего бюджетного финансирования. Всего же у нас в институте эксплуатируется более 50 первичных государственных эталонов, ключевые из них соответствуют по точности эталонам ведущих мировых лабораторий.
— Какие новые эталоны созданы или модернизированы за последнее время?
— За последние пять лет мы создали четыре новых первичных эталона, модернизировали 15 действующих эталонов, в том числе самых важных, которые участвуют в международных сличениях и признаются во всем мире – эталон времени и частоты, большой длины и температуры.
Если говорить о новых эталонах, то создан государственный эталон поглощенной дозы ионизирующего излучения. Он необходим для измерения доз радиации в лучевой терапии, выдаваемых медицинским оборудованием. Создан первичный эталон твердости, который будет использоваться для проверки корректности испытаний металлических элементов конструкций, используемых при создании крупных инфраструктурных проектов.
Создан эталон массовых концентраций кислорода в жидких средах. Показатель растворенности кислорода – один из основных параметров воды. Он показывает насколько вода является, говоря простым языком, "живой" или "мертвой". Четвертый — эталон массовой доли и массовой концентрации неорганических компонентов в водных растворах. Раньше эти образцы покупались за рубежом, а сейчас мы полностью перешли на собственное производство.
— Вы уже успели сравнить с вашим эталоном какие-нибудь образцы питьевой воды? Например, в Москве какая вода?
— Хорошая. Могу успокоить горожан, в столице из крана течет хорошая вода. Я говорю о содержании кислорода. Хорошая вода в том плане, что она не "убитая". Почему? Потому что ее берут из естественных источников. Понятно, что ее обеззараживают, но не "убивают" жесткой кислотой, как делают некоторые производители бутилированной воды, которую нам иногда привозят на анализ. Некоторые фирмы делают свою воду полностью нейтральной с помощью химического воздействия, а уже потом добавляют минеральный состав. Бывает, что вы пьете-пьете, а напиться не можете. Потому что в такой воде имеется нехватка необходимых компонентов. Я скажу аккуратно, не вся бутилированная вода хороша. В то же время здоровье человека во многом определяется именно тем, что мы пьем. И в этом отношении показатель растворенного в ней кислорода занимает не последнее место. Именно поэтому нам была поставлена задача создать эталон для проверки предлагаемой на рынке и водопроводной воды.
— То есть продающуюся в магазинах бутилированную питьевую воду привозят к вам на тестирование?
— Привозят и воду, но, главное, привозят на сличение оборудование, с помощью которого проводится тестирование воды на самом производстве. С учетом того, как много аппаратуры к нам привозят, можно говорить о своеобразном буме на рынке изготовления питьевой воды. Как правило, все компании добросовестно относятся к проверяющей аппаратуре, вовремя ее закупают, сличают с эталоном. Не могу поручиться за качество их продукции, но то, что у них есть оборудования для проверки – факт. Со временем качество природной воды будет ухудшаться, ее нужно будет все чаще проверять на пригодность.
— А что собой представляет этот эталон?
— Это достаточно сложная установка, в которой хранятся специальные эталонные образцы воды, с которыми проводится сличение. По габаритам она занимает у нас в институте два этажа.
— Продолжая тему воды. В 2015 году ваш институт разрабатывал прибор для измерения шума в морской воде, который должен был позволить услышать самые малошумные объекты. В каком состоянии эта разработка сейчас?
— Главная задача нашего института в этой области — разработка и модернизация эталонной измерительной аппаратуры, включая государственный первичный эталон единицы звукового давления в водной среде, который также в прошлом году прошел модернизацию. Но мы также занимаемся созданием и рабочих средств измерений, в частности, разработкой измерительной гидроакустической аппаратуры для измерения шумности в водной среде. Одним из направлений экологического контроля является мониторинг подводного акустического шумового загрязнения водных акваторий, вызванного источниками антропогенного происхождения (производственная деятельность, забивка свай в морское дно и его бурение, морская сейсморазведка, шумы судоходства). Еще в 2008 году Международная морская организация (IMO – International Maritime Organization), созданная при ООН, приняла в качестве высокоприоритетной программу работ "Шум от коммерческого судоходства и его влияние на морскую фауну" с целью разработки рекомендаций по снижению шумности коммерческих судов. Эта программа интенсивно реализуется, повсеместно проводятся измерения подводного шума, производимого коммерческими судами и другими источниками, разрабатываются и согласовываются нормативные документы, призванные регламентировать допустимые уровни акустического воздействия на окружающую среду, и на очереди введение жестких ограничений на эксплуатацию особо шумных объектов, например, шумности судов при заходе в порты, поскольку акустический шум негативно влияет на экологию, водные экосистемы. Как, например, для авиации, в водной среде также действуют определенные ограничения для уменьшения негативного воздействия. Мы создаем очень точные приборы в этой части и думаем, в скором времени они будут востребованы.
— Они закупаются? Где уже установлены? Поставляются ли за рубеж?
— У нас в стране широкомасштабных измерений шумности судов пока не проводят, поэтому наши наработки пока имеют ограниченное применение. А экспорт их за рубеж по причинам прикладной значимости на сегодня невозможен.
— Сообщалось, что ученые вашего института создали прибор для экспресс-анализа синтетических красителей в винах. Когда прибор будет выпущен в продажу?
— По прибору, позволяющему в режиме реального времени обнаружить некачественное вино, мы действительно добились хороших результатов в экспресс-диагностике. Метрологические возможности института позволяют решать и такого рода задачи. Метод, положенный в основу идентификации, запатентован нами совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности. На базе наших собственных производственных мощностей мы готовы приступить к серийному выпуску аппаратуры для широкого применения. Стоимость прибора не будет "кусаться" и будет доступна для простого потребителя. Нужно понимать, что с его помощью можно будет проводить только предварительный тест на наличие синтетических красителей, для обращения в суд этого будет недостаточно и не отменяет действующую процедуру проведения контрольных анализов. Но наше изобретение не позволит обмануть ценителя вин, подсунув ему подделку, позволит сохранить здоровье.
— А поддельную водку можно будет распознать? У нас же в стране это большая проблема.
— Потенциальные покупатели вина, особенно дорогого, относятся к другой категории. Они готовы потратить деньги на прибор для экспресс-проверки качества вина. Кроме того, сам принцип работы прибора основан на изучении спектра света, который изменяется в зависимости от наличия растворенных в жидкости синтетических красителей, которых в водке нет. Мы, скорее, будем работать над адаптацией прибора для тестирования соков на наличие синтетических красителей, чтобы понимать — он натуральный или подкрашенный.
— Вы сказали, что полтора десятка эталонов были модернизированы. Что изменилось?
— Среди усовершенствованных – эталон времени и частоты. Сейчас наш государственный первичный эталон, который формирует национальную шкалу времени, демонстрирует чуть ли не лучшие показатели в мире. За рубежом уже обратили на это внимание и интересуются нашими разработками, за счет чего мы достигли таких показателей. Свои ноу-хау мы раскрывать, конечно, не будем, но благодаря модернизации водородного стандарта частоты удалось добиться больших точностей. Кроме того, в этом году заканчиваем создание новых оптических часов, благодаря которым показатели нашего эталона будут на уровне ведущих лабораторий мира. Пока у наших коллег из США приборы были чуть точнее.
Под выросшие требования потребителей модернизирован эталон большой длины – линейка 60 метров, 1 и 4 км, а также эталон большой длины между нами и Иркутском — 4 тысячи километров. По этим эталонам калибруется оборудование, которое задействовано в строительных работах. Например, на нем калибровали аппаратуру для строительства крупнейших инженерных объектов. Высокая точность эталона проверялась и признается и европейскими коллегами.
— Сообщалось, что в этом году начнутся испытания мобильного гравиметра, прибора, позволяющего определять местоположение по гравитационному полю планеты. В каком состоянии находятся эти работы?
— Такой гравиметр создан, сейчас действительно идут его испытания, сопряженные с автомобилем. Следующий этап, который запланирован на этот год, тестирование на беспилотнике. Поставлена задача сделать его для практического применения еще меньше по габаритам в три раза.
— Какие перспективы открываются перед практическим применением гравиметрии?
— Она позволит по-новому взглянуть на навигацию для транспорта, осуществлять новыми методами поиск полезных ископаемых, обнаружить карстовые пустоты при строительстве объектов железнодорожного транспорта. Те же беспилотники с гравиметром планируется использовать для поиска залежей полезных ископаемых в северных регионах нашей страны. Ну, и главное, на базе гравиметрических измерений можно построить новую навигационную систему. Сейчас все ведущие страны, в том числе и Россия, этим занимаются.
— То есть скоро мы вместо GPS и ГЛОНАСС будем пользоваться гравиметрической навигацией?
— Еще не скоро. У спутников есть свое огромное преимущество – высокая точность, но и свои недостатки – невозможность работать в туннелях, под землей. Сейчас ведется формирование Федеральной целевой программы развития ГЛОНАСС на 2021-2030 годы. Основные задачи, которые ставятся, это повышение точности до метра в абсолютном режиме, то есть без использования функциональных дополнений, а также создание так называемой бесшовной навигации, когда в приборе задействованы все виды навигации и они функционируют при изменении условий незаметно для потребителя. То есть появляются возможности определять местоположение вне зоны видимости спутников – в туннелях, в городской застройке. Для этого спутниковую навигацию необходимо интегрировать с другими способами навигации. В новой программе предусмотрено проведение соответствующих исследований по интеграции с навигацией на базе аномалий гравитационного поля, на магнитных аномалиях.
Кроме того, для системы ГЛОНАСС мы ведем разработку новых наземных часов. Они будут более чем в 10 раз точнее имеющихся.
— А часы на Спасской башне Кремля сверяют с национальным эталоном, хранящемся в вашем институте?
— Там тоже не обошлось без ГЛОНАСС. В башне стоит навигационный датчик, который принимает сигнал точного времени от российской навигационной системы, а она через сеть вторичных часов сверяет свое время с нашим эталоном. То есть можно не беспокоиться: время на Спасской башне полностью синхронизировано с государственным эталоном. Точности для бытового использования вполне достаточные.
Всего же к нашему серверу поступает более 150 миллионов запросов на сверку часов в сутки. Это разные потребители — все автоматизированные системы контроля соблюдения ПДД, все станции связи, телекоммуникации, все банки и финансовые организации на территории России и даже за рубежом синхронизируются с нами. Без точного времени ни штраф за нарушения ПДД не выписать, ни позвонить, ни совершить банковский перевод.