Предмет и задачи курса "Метрология, стандартизация, сертификация"

1.1 Космическая деятельность: понятие, основные направления, особенности

Космическая деятельность в Казахстане регламентируется и регулируется Законом Республики Казахстан "О космической деятельности" от 06.01.2012 года № 528-IV ЗРК (далее - Закон).

Космическая деятельность по определению связана с непосредственным исследованием и использованием космического пространства. В соответствии с п/п 7 статьи 1 Закона, космическая деятельность - деятельность, направленная на исследование и использование космического пространства для достижения научных, экономических, экологических, оборонных, информационных и коммерческих целей.

Создание и применение космических технологий всегда преследовало стратегическую цель. Сегодня, спустя более 50 лет после начала космической эры, космическая деятельность из области идеологического противоборства и военного соперничества все в большей степени превращается в сферу экономической деятельности, международного сотрудничества.

Космическая деятельность в мировом масштабе является постоянно развивающимся источником инновационных технологий фактически во всех областях современной жизнедеятельности человека. При этом от развития космической деятельности в прямой зависимости находятся и многие отрасли производства и услуг в мировой экономике. В этой связи с каждым годом космическая деятельность привлекает внимание все большего числа не только государств и их объединений, но и крупных транснациональных корпораций. Ведущие страны мира последовательно наращивают свой научный и производственный потенциал в этой сфере.

В настоящее время в космической деятельности в той или иной мере принимают участие более 80 государств. При этом из этого количества особенно выделяются 30 государств, активно и целенаправленно развивающих свои национальные космические (гражданские и военные) программы, имеющих собственные космические аппараты, предоставляющих определенные космические услуги на коммерческой основе, принимающих активное участие в международных космических проектах. Но только в 8-ми странах мира в полной мере представлен весь спектр космической деятельности. К ним относятся: Россия, США, Франция, Япония, Китай, Индия, Украина и Израиль. В ближайшие годы этот список могут пополнить Южная Корея и Бразилия.

В целом данные государства являются группой высококонкурентоспособных игроков космического рынка.

Существенно выросли затраты на космическую деятельность. К примеру, за последние 10 лет общемировой космический бюджет вырос на 10 млрд. долл. США и в настоящее время составляет более 50 млрд. долл. США (например, бюджет НАСА в 2011 - 18,5 млрд. долл., в 2012 - 17,8 млрд. долл., бюджет Европейского космического агентства на 2013-2015годы запланирован в объеме 10 млрд. евро). В дальнейшем прогнозируется стабильный среднегодовой рост мирового космического бюджета на уровне 1 млрд. долл. США в год.

В структуре космической деятельности выделяются следующие основные сегменты:

услуги спутниковых систем связи и вещания;

производство КА;

оказание пусковых услуг;

услуги систем дистанционного зондирования Земли;

производство и эксплуатация наземного оборудования космических систем, в том числе навигационного.

Наибольшей инвестиционной привлекательностью среди указанных сегментов космической отрасли обладают системы спутниковой связи и навигации, а также оказание услуг на их основе. Они значительно превосходят остальные сегменты по объему, степени коммерциализации и по темпам роста.

Существенно более низкой степенью коммерциализации, доходами и темпами роста отличаются сегменты пусковых услуг и производства КА. Вместе с тем, именно они лежат в основе космической отрасли и обеспечивают дальнейшее ее развитие. В этой связи развитие мировой космической индустрии обеспечивается за счет государственной поддержки в сегментах производства космических аппаратов и ракет космического назначения (РКН).

Наиболее быстрорастущим и перспективным в космической отрасли является рынок систем дистанционного зондирования Земли, спутниковых навигационных систем и услуг на их основе.

В космических программах различных государств большое внимание уделяется проведению научных исследований. В частности, перспективным является создание принципиально новых экологически безопасных двигателей и силовых установок для многоразовых космических носителей. В связи с этим, вызывают пристальный интерес исследования по разработке нового поколения ядерных энергетических установок для КА.

Получили дальнейшее развитие работы программы исследования Земли из космоса. В этой области основные акценты направлены на исследование глобальных долговременных изменений с использованием многолетних рядов данных ДЗЗ, а также на развитие систем крупномасштабного картографирования на основе космических снимков сверхвысокого разрешения.

Также большое внимание уделяется фундаментальным исследованиям ближнего и дальнего космоса с использованием наземных и космически базируемых технических средств, создаваемых, в том числе, в рамках перспективных международных проектов.

В целом, вектор развития мировой космической деятельности направлен на взаимную увязку различных космических и наземных систем для предоставления полного комплекса услуг широкому спектру пользователей в рамках "единого информационного пространства". С интеграцией спутниковых и наземных телекоммуникационных систем, систем дистанционного зондирования Земли и глобальных навигационных систем связывают развитие нового поколения коммуникаций в широком смысле.

Таким образом, основной целью космической деятельности является создание и использование космической техники, космических материалов и космических технологий, результатов космической деятельности в интересах содействия социально-экономическому развитию, укреплению обороноспособности и безопасности государства.

Космическая деятельность включает создание (в том числе разработку, изготовление, испытания), а также использование и передачу космической техники, космической технологии, иной продукции и услуг, необходимых для ее осуществления.

К космической деятельности относятся: научные космические исследования; космическая связь, в том числе теле- и радиовещание с использованием космических систем; дистанционное зондирование Земли из космоса, включая экологический мониторинг и метеорологию; использование космических навигационных и топографических систем; пилотируемые космические полеты; производство в космосе материалов и иной продукции; другие виды деятельности, осуществляемые с помощью космической техники.

Космическая отрасль отличается существенными особенностями в части организации работ и их технической специфики, к которым можно отнести:

- наукоемкость и высокотехнологичность продукции;

- высокую степень кооперации разработчиков и изготовителей космической техники и научных организаций;

- безопасность и качество конечной продукции в значительной степени зависят от глубины и качества проработки конструкции, характеристик комплектующих изделий и материалов;

- высокие требования к характеристикам и качеству материалов и технологического оборудования;

- сложные и многоэтапные процедуры испытаний, подтверждения соответствия и контроля космической техники;

- особые условия продажи и сопровождения продукции космической деятельности в эксплуатации;

- тесную интеграцию гражданской и военной составляющей космической деятельности, технологии "двойного назначения".

Проблемы безопасности космической деятельности

На раннем этапе развития ракетно-космической техники (РКТ) основное внимание уделялось созданию собственно объектов техники. По мере появления все более современных и мощных ракетно-космических комплексов, увеличения частоты запусков, накопления опыта эксплуатации РКТ и осуществления космической деятельности постепенно пришло понимание, что и РКТ и космическая деятельность способны оказывать влияние на окружающую природную среду, приводить при авариях и катастрофах к гибели людей, нанесению вреда жизни и здоровью персонала и населения, значительным материальным и финансовым ущербам.

Как показывает мировой опыт, ракетные и космические комплексы, их составные части, а также, процессы, связанные с реализацией их жизненного цикла, могут оказывать на человека, животный мир и растительность, почву, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, включая озоновый слой, космическое пространство, различные виды имущества, следующие виды опасных и вредных воздействий:

- физико-механические (механические, ударная волна, сейсмическое, акустическое);

- излучения (тепловые, световые, ионизирующие, электромагнитные, радиоактивные);

- пожарное;

- химическое;

- биологическое.

Коммерциализация - главный фактор, управляющий сейчас развитием космонавтики и ее экологическими последствиями. В этой сфере обращаются десятки и сотни миллиардов долларов, нарастание объема этого рынка составляет не менее 5% в год. Активное коммерческое освоение ближнего космоса качественно меняет ситуацию. При отсутствии хорошей законодательной базы и адекватного контроля со стороны общества, при бесплатности использования природной среды, особенно околоземного космического пространства, возникают серьезные негативные последствия. Мы все время опаздываем в своих оценках. К сожалению, не известно ни одной организации в мире, которая всерьез занималась бы оценкой экологических последствий космической деятельности, ее коммерциализации, развития космического рынка.

Сейчас космическая деятельность подошла к такому опасному рубежу, когда материализуются благие порывы и осуществляются самые крупные проекты. Создаются глобальные системы, и не только телекоммуникационные - есть намерения создать системы и покруче. Мы на грани этого, информация о многих из таких проектов уже опубликована. Перед нами встанут новые проблемы: космической энергетики, выноса производства за пределы Земли, удаления радиоактивных отходов, запасов радиоактивных материалов и оружия в космос, защиты от астероидной опасности и т.д. Проблемы есть даже в таких, казалось бы, безобидных проектах, как создание международной космической станции.

1.2 Перспективы развития космической деятельности

Основу развития, движущую силу современной космической деятельности представляют три основных фактора.

1) Развитие космической деятельности связано в первую очередь с развитием информационного общества. Цифровое теле- и радиовещание, мобильная телефонная связь, мультимедийные комплексы, интернет и предоставляемые через него услуги, навигационные системы, наблюдение Земли из космоса - все это представляет собой огромный, стремительно развивающийся рынок, для которого спутник является хотя и не единственным, но весьма перспективным техническим средством. Так, например, мировой трафик, связанный с сетью интернет через спутники возрос в десятки раз. Что касается рынка товаров и услуг, связанных со спутниковыми навигационными системами, то он, по оценкам, составит, в 2010 году несколько десятков миллиардов евро.

В сфере телекоммуникаций, которая еще долгое время будет оставаться наиболее динамично развивающейся областью использования космического пространства, главные усилия должны быть сосредоточены на научных исследованиях и совершенствовании технологий, целесообразно осваивать и такие новые прикладные направления, как дистанционная медицина и дистанционное обучение.

2) Еще одной новой потребностью современного общества, проявляющейся в мировом масштабе и требующей государственного участия, являются защита планеты и обеспечение устойчивого развития. В этой области спутники также призваны сыграть первостепенную роль. Отслеживание климатических изменений, прогнозирование природных катастроф, контроль за загрязнением окружающей среды, промышленностью, управление природными ресурсами - таков далеко не полный перечень задач, которые можно решать при помощи спутников, являющихся незаменимым средством наблюдения, безотказно работающим в любом масштабе пространства и времени.

В области охраны окружающей среды и обеспечения устойчивого развития весьма перспективным с экономической, научной и гуманитарной точек представляется объединение космических и некосмических средств для обеспечения глобального, непрерывного и устойчивого контроля за состоянием окружающей среды на всех уровнях.

3) Наконец, характерная для современного общества погоня за новыми знаниями, подстегиваемая новыми возможностями получения информации, а также исчезновение серьезных идеологических барьеров являются теми факторами, которые благоприятствуют разработке и реализации научных проектов мирового масштаба. Космос, свободный от земных сдерживающих факторов и призванный дать ответы на такие фундаментальные вопросы, как происхождение жизни, представляет собой идеальную среду для объединения усилий ученых разных стран. Примером может служить осуществление крупномасштабных проектов по созданию международной космической станции и изучению Марса.

Для того чтобы обеспечить динамичное и устойчивое развитие космической деятельности необходимо расширять космические научные исследования. Это позволит развивать новые технологии и поддерживать на должном уровне их конкурентоспособность.

В настоящее время актуальны следующие вопросы качества и надежности РКТ и их составных частей:

- обеспечение повышенных уровней надежности перспективных средств выведения;

- обеспечение постоянного роста сроков активного существования (долговечности) полноразмерных и малых КА связи, навигации, метеообеспечения и дистанционного зондирования Земли;

- обеспечение надежности и безопасности международной космической станции;

- развертывание и восполнение многоспутниковых низкоорбитальных систем ("Orbcomm", "Globalstar", "Гонец");

- обеспечение надежности РН и КА на основе использования отказоустойчивой бортовой аппаратуры;

- развитие и совершенствование методологии задания требований, оценки и контроля качества и надежности РКТ и их составных частей;

- совершенствование международной стандартизации ракетно-космической техники;

- оптимальное комплексное управление рисками космической деятельности.

Несмотря на несомненную привлекательность рынка космических услуг, он имеет целый ряд рисков и существенных особенностей, главная из особенностей состоит в том, что для предоставления космических услуг необходима сложная, а во многом уникальная материально-техническая база. Разработка всей необходимой базы для производства и эксплуатации космической техники (включая научный, проектный и производственный комплекс) требует больших трудозатрат и денежных средств.

К космической технике предъявляются повышенные требования по безопасности как технологической, так и экологической. В связи с этим стандартизации и сертификации космической техники представляет собой весьма сложный процесс. Причем международный характер коммерческой космической деятельности предполагает унификацию сертификационных требований для производителей космической техники из разных стран.

1.3 Основные объекты технического регулирования и терминология в области космической деятельности

Основные объекты технического регулирования и терминология в области космической деятельности

В соответствии с законом Республики Казахстан "О техническом регулировании" объектами технического регулирования являются:

- продукция - результат процесса или деятельности, представленный в материальной вещественной форме;

- процессы - совокупность взаимосвязанных и последовательных действий (работ) по достижению какого-либо заданного результата, включая процессы жизненного цикла продукции (проектирования, производства, эксплуатации, хранения, транспортировки, реализации, уничтожения и утилизации);

- услуга - результат деятельности поставщика по удовлетворению потребностей потребителя, как обязательно осуществленного при взаимодействии поставщика и потребителя, и, как правило, нематериальна.

Необходимо отметить, что в отношении объектов технического регулирования устанавливаются обязательные и/или добровольные требования техническими регламентами, стандартами и иными нормативными документами.

В области космической деятельности объектами технического регулирования соответственно являются:

1) продукция космической деятельности (различные изделия ракетно-космической и космической техники, в том числе комплексы, системы и их составные части);

2) процессы жизненного цикла продукции космической деятельности;

3) услуги, оказываемые потребителям с использованием различной космической техники, технологий и систем.

На рисунке 1 показаны основные объекты и изделия ракетно-космической техники.

Рисунок 1 - Объекты ракетно-космической техники

Основные термины и определения в области космической деятельности:

1) космическая деятельность - деятельность, направленная на создание и использование космической техники, космических материалов и космических технологий, исследование и использование космического пространства для достижения научных, экономических, политических, оборонных, информационных, экологических, коммерческих и иных целей;

2) космическое пространство - это пространство, простирающееся за пределами воздушного пространства на высоте свыше 100 километров над уровнем моря;

3) космический объект - космический аппарат и (или) средство его выведения в космическое пространство и их составные части;

4) космический аппарат - техническое устройство, предназначенное для вывода в космическое пространство с целью исследования и (или) использования космического пространства;

5) космическая система - совокупность функционально-взаимосвязанных орбитальных и наземных технических средств, предназначенных для самостоятельного решения задач в космическом пространстве;

6) средство выведения - ракета-носитель, разгонный блок, авиационная ракетно-космическая система, предназначенные для вывода космических аппаратов в космическое пространство;

7) космический ракетный комплекс - это совокупность ракеты-носителя и технических средств, сооружений, технологического оборудования и коммуникаций, обеспечивающих прием, хранение, подготовку к пуску и пуск ракеты-носителя с космическим аппаратом;

8) ракета-носитель - техническое устройство, предназначенное для вывода космических аппаратов в космическое пространство;

9) ракетно-космическая техника (РКТ) - совокупность орбитальных средств, средств подготовки, выведения и управления космическими аппаратами, а также технических средств, обеспечивающих их эксплуатацию. РКТ представляет собой конструктивное или функциональное объединение ракетной и космической техники;

10) ракетная техника - совокупность ракет и оборудования, предназначенного для подготовки к пуску, пуска ракет и поддержания их в готовности к пуску;

11) космическая техника - техника, предназначенная для исследования, освоения и использования космического пространства и внеземных объектов в целях решения научных, технических, социально-экономических и оборонных задач;

12) ракетный комплекс - совокупность ракета-носителя (РН) конкретного типа с ее возможными модификациями, технических средств, сооружений и коммуникаций, предназначенную для проведения заданной технологии работ с РН и (или) ракетами космического назначения, собранными на базе данной РН, по их подготовке к пуску, содержанию в установленных готовностях, пуску и управлению на активном участке траектории полета ракеты космического назначения;

13) космический комплекс - совокупность функционально взаимосвязанных орбитальных и наземных технических средств, предназначенная для самостоятельного решения задач в космическом пространстве и из него или для обеспечения решения таких задач в составе космической системы. Космический комплекс может включать в свой состав космические аппараты, средства подготовки, выведения на орбиту, управления космическими аппаратами и их посадки, сооружения и обеспечивающие средства;

14) космическая технология - наука о процессах производства материалов и изделий в условиях космического пространства, о сущности процессов сборки, монтажа, технического обслуживания космических объектов, наука о связях этих процессов и закономерностях их развития.

Космическая технология, как наука и как сфера практической деятельности сегодня развивается по трем основным направлениям:

1) исследование возможностей получения в условиях космоса веществ, материалов и деталей, обладающих уникальными свойствами, которые нельзя или весьма затруднительно получить в земных условиях;

2) разработка методов, технологий создания космической техники и космических объектов, сборки, монтажа, технического обслуживания объектов в космосе;

3) разработка и применение технологий использования результатов космической деятельности в целях решения научных, технических, социально-экономических и оборонных задач;

15) космические средства - к ним относятся: ракеты-носители (РН), космические аппараты (КА), разгонные блоки (РБ), технологическое оборудование стартовых и технических комплексов, баз хранения, средства измерительных комплексов, средства управления КА, средства посадочных и поисково-спасательных комплексов.

16) космодром - комплекс технических средств, устройств, зданий, сооружений и земельных участков, предназначенный для обеспечения подготовки и осуществления запусков космических объектов;

17) район падения отделяющихся частей ракет-носителей - земельный участок, на который падают (приземляются) отработавшие и отделившиеся в полете элементы и (или) фрагменты ракет-носителей;

18) спутниковая навигация - процесс решения задач навигации с использованием глобальной навигационной спутниковой системы для определения координатно-временных параметров объектов;

19) глобальная навигационная спутниковая система - космическая система, предназначенная для определения координатно-временных параметров (географических координат и высот, скорости и направления движения, времени) наземных, водных и воздушных объектов;

20) система высокоточной спутниковой навигации - функциональные дополнения глобальной навигационной спутниковой системы, включающие технические средства наземного и (или) космического базирования;

21) дистанционное зондирование Земли - процесс получения информации о поверхности Земли путем наблюдения и измерения из космического пространства собственного и отраженного излучения элементов суши, океана и атмосферы.