ЛЕДЕНЯЩИЙ ХОЛОД

Фрагмент из журнала OMEGA Lifetime, выпуск Winter Edition

Текст : РОБЕРТ РАЙАН
Фото :ЭНДИ БАРТЕР

Хронометр OMEGA, выдержавший множество испытаний низкими температурами, подтвердил свой легендарный статус и не дает сбоев, даже когда от холода отказывает электроника.

Чуть больше десятилетия назад две команды, британская и норвежская, решили воссоздать прославленное состязание Роберта Скотта и Руаля Амундсена – гонку к Северному полюсу.

Для большей исторической достоверности участники обеих команд должны были носить такую же одежду и пользоваться таким же снаряжением – вплоть до невероятно тяжелых саней, – что и отважные предшественники, отправившиеся на ледовый континент в 1910 году, чтобы на следующий год покорить Южный полюс. Отличие было одно – место проведения экспедиции. Ввоз собак в Антарктиду запрещен ради сохранения ее природной среды. Поэтому решено было проложить аналогичный маршрут в Гренландии. Заметно отличался и подход двух команд к мероприятию. Вечером накануне старта норвежцы, проверив снаряжение, накормив ездовых лаек и смазав полозья саней, рано легли спать. Англичане спокойно сидели в баре. По воспоминаниям руководителя группы, бывшего военного Брюса Пэрри, они твердо знали, что старинные часы их врача Рори О’Коннора помогут им проснуться вовремя: "Мы привыкли просыпаться по 10-секундному сигналу будильника его часов 1911 года. Путешествие начиналось в восемь утра, а будильник мы поставили на пять, чтобы быть готовыми начать движение, едва будет подан сигнал к старту, однако все утро провалялись в постелях, потому что в десять минут первого ночи часы Рори замерзли". Они проспали: жестокий мороз одержал первую победу над людьми. Первую, но не последнюю. (К слову, норвежцы выиграли. Снова.) Этот случай показал, как опасно для полярных исследователей и путешественников (а также для всех, кто зимой пересекает границу вечных снегов и забирается в экстремально высокие широты) полагаться на любую технику, даже на обычные часы, не предназначенную специально для работы при низких температурах. Если бы британская команда пользовалась цифровыми или кварцевыми часами, кто-нибудь заметил бы поломку, поскольку чувствительность электронных схем к холоду общеизвестна. Камеры, компьютеры и мобильные телефоны болезненно реагируют на резкое охлаждение. Каждая цепь – это сложная система компонентов из разных материалов, которые по-разному расширяются и сжимаются, создавая напряжение. Кроме того, сопротивление некоторых компонентов, в том числе литий-ионных батареек, резко возрастает при падении температуры. Батарейка, имеющая стопроцентную емкость при +27 °C, сохраняет ее лишь на 50% при -18 °C. Полярный исследователь Бен Сондерс повторил путь Скотта к Южному полюсу в 2013-2014 годах и убедился, что электроника "не дружит" с морозом. "Условия в Заполярье настолько суровы, что многие электронные приспособления могут утратить свою надежность, и в первую очередь это касается устройств с LCD-экранами, – сказал он. – В морозные дни у нас возникали проблемы с GPS-оборудованием".

"Дело в том, что большинство полупроводников, используемых в электрических цепях, имеют так называемую температуру вымораживания, ниже которой перестают работать".

Внутренние компоненты смартфонов, ноутбуков и GPS-навигаторов могут быть сильно повреждены и даже физически разрушены (при низкой температуре пластик становится очень хрупким). При сильных перепадах температур эти устройства страдают от конденсации влаги, что также губительно сказывается на их функциональности. Поэтому производители мобильных телефонов указывают интервал рекомендуемой температуры эксплуатации. Samsung обещает отличную работу своих моделей в условиях от -20 до +50 °C, а диапазон комфортных температур для устройств Apple 0-35 °C. Дело в том, что большинство полупроводников, используемых в электрических цепях, имеют так называемую температуру вымораживания, ниже которой перестают работать. Согласно информации с сайта extremetemperatureelectronics.com (адресованного инженерам и техническим специалистам, работающим при температурных максимумах и минимумах), существует также опасность разрушения материала полупроводника,приводящего к неустранимой поломке. Возможно, старые добрые механические часы с ручным заводом тоже подвержены этим опасностям? По одной из версий, в механизме часов врача британской команды из-за сильной стужи в палатке загустела смазка. Ведь точки контакта со смазкой являются самыми уязвимыми местами часового механизма. Смазочный материал большинства часов застывает при -30 °C, но загустеть, как известно, может уже при -20 °C. Именно поэтому в специальных сериях часов OMEGA используются смазочные масла особого типа, не замерзающие при морозах от -40 до -55 °C. Другая версия заключается в сжатии металлических деталей часов из-за холода, вызвавшем перекос механизма. Шестерни с малым крутящим моментом останавливаются легче имеющих сильный крутящий момент. Как бы то ни было, команда Брюса Пэрри убедилась, что остановившиеся часы могут привести к беде.

Журнал OMEGA Lifetime провел следующий тест. Часы OMEGA охладили до -70 °C, поэтапно снижая температуру на 5 °C, а затем вернули в нормальную температуру среды. Для эксперимента была выбрана модель Seamaster Planet Ocean 600M Co-Axial Master Chronometer.

Чтобы получить право называться профессиональным хронометром, модель должна пройти серию строгих тестов, подтвержденных и сертифицированных Швейцарским федеральным институтом метрологии (METAS). В ходе тестов часы тщательно испытывают на устойчивость, в том числе к воздействиям магнитных полей, различных температур и воды, а также проверяют среднесуточную точность хода. Тестам предшествует внутреннее освидетельствование на соответствие требованиям и стандартам, в ходе которого механизм охлаждается до -20 °C. После получения сертификата METAS часы Seamaster поместили в особую холодильную камеру, температура в которой постепенно снижалась от комнатной до -70 °C. На заводную головку часов был установлен микрофон, чтобы следить за работой механизма по мере охлаждения воздуха. Через четыре часа при -70 °C часы вернули в комнатную температуру. Как и следовало ожидать, в экстремальном холоде часы остановились. Смазочное масло загустело, а затеми застыло задолго до -70 °C (анализ и обработка подробных данных продолжались на момент передачи этой статьи в печать). Специалистов, однако, интересовало, будет ли обратимым эффект воздействия аномально низкой температуры. Результаты показали, что масло, используемое в часовом механизме, не разрушилось и вернулось в норму, снова оказавшись в рекомендованном диапазоне температур. Более того, побывав в экстремальных условиях, часы прошли строжайшие тесты METAS. Этот процесс был повторен с другими хронометрами Seamaster с тем же результатом – пребывание в сверххолодной среде не повреждало механизм, что совершенно не гарантировано в случае электронных систем. Аналоговый мир берет реванш! Компания OMEGA не впервые ставит такого рода эксперимент, поскольку осуществляет многолетнюю программу низкотемпературного тестирования. Десятилетия загадок и недомолвок окружают проект "Аляска" – настоящую "Зону 51" в мире измерения времени.

"Компания OMEGA осуществляет многолетнюю программу низкотемпературного тестирования. Десятилетия загадок и недомолвок окружают проект "Аляска" – настоящую "Зону 51" в мире измерения времени".

СЕРТИФИЦИРОВАНО ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ

В 1964 году молодой инженер в области аэрокосмической техники, сотрудник НАСА Джеймс Раган получил задание разработать программу проверки работоспособности различных часов в экстремальных условиях космического полета (например, при высадке на Луну). Раган обратился в компании-производители с просьбой предоставить хронографы, в том числе в OMEGA.

Предложенная Раганом программа испытаний включала серию тестов. Часы подвергались воздействию высоких температур, давления, влажности, атмосферы чистого кислорода, а также ударным воздействиям, перегрузкам при ускорении, резкому переходу в условия вакуума, вибрациям и акустическим помехам и, среди прочего, низким температурам (очень часто в сочетании с другими воздействиями, например высоким давлением). Во время температурных испытаний хронометры четыре часа выдерживали при -18 °C, затем отогревали до нормальной температуры, тестировали и повторно проверяли на соответствие сертификационным стандартам (тесты схожи со строжайшими испытаниями OMEGA Lifetime, описанными выше). Однако температура -18 °C не кажется экстремальной по сравнению с параметром теста OMEGA Lifetime. Поверхность Луны может остывать до -200 °C, температура на экваторе Марса опускается до -90 °C (на полюсах до -125 °C), и даже на ночной стороне орбитального корабля бывает -100 °C. Для сравнения: зафиксированный в Антарктиде температурный рекорд составляет -89,2 °C; для жителей сибирского города Верхоянска в январе является нормой лютый мороз -45 °C, а среднийпоказатель для вершин Эвереста в том же месяце составляет -36 °C, а иногда доходит до -60 °C. (Следует, однако, учесть, что в реальности наручные часы едва ли окажутся в столь суровой среде. Тепло тела и одежда человека обеспечивают для них более комфортные условия, как бы низко ни опустился столбик термометра.) Часы Speedmaster уже доказали, что выдерживают -18 °C. В 1956 году часы этой модели провели несколько часов за бортом канадского самолета Douglas DC-6B, летевшего полярной трассой из Эдмонтона в Амстердам. Рейс проходил на высотах до 5300 метров, где температура может опускаться ниже -18 °C. В аэропорту Схипхол КВС и наземная команда проверили часы и убедились, что они превосходно функционируют. Ответ на вопрос о выборе показателя низкой температуры для тестов НАСА мы получим в следующем году, когда OMEGA и Смитсоновский институт обнародуют результаты своих исследований в ходе революционного тестирования часов, проведенных в 1960-е годы. Уже сейчас мы знаем точно: только часы OMEGA Speedmaster прошли все тесты Рагана, причем блестяще, и 1 марта 1965 года получили сертификат допуска НАСА к участию "во всех пилотируемых космических полетах".

Интересный факт: НАСА не заказывало разработку особых часов для космических экспедиций. Будущие "лунные часы" – Moonwatch – были "готовым коммерческим продуктом": та же самая модель предлагалась и потребителям.

Однако еще до миссии "Аполлон-11" 1969 года, когда Speedmaster стали первыми часами, побывавшими на Луне, и Нил Армстронг и Базз Олдрин впервые ступили на ее поверхность, OMEGA решила дополнительно усовершенствовать хронометры, официально одобренные НАСА, и создать настоящие космические часы. Впервые работая в непосредственном контакте с Джеймсом Раганом, инженером и руководителем всех тестовых программ НАСА, компания развернула секретный проект "Аляска", название которого с годами породило определенные заблуждения. В космосе очень холодно, на Аляске тоже достаточно холодно, но не это предопределило выбор названия. В то время это было просто кодовое слово для внутреннего употребления в OMEGA (для всех секретных проектов). Его использование должно было гарантировать тайну, поскольку крайне важно, чтобы конкуренты компании (особенно американские) не узнали, что OMEGA напрямую сотрудничает с военными и выполняет спецзаказ на космические часы. Проект "Аляска" был не единичным, а представлял собой серию из четырех этапов, начавшуюся в 1969 году. Первый этап был реализован в эпоху регулярных высадок на Луну (и настойчивого стремления НАСА прилуниться на теневую, обратную сторону спутника Земли). На этом этапе были созданы первые в мире часы в корпусе из полированного титана. В 1970 году выпускается выдающаяся новая версия прототипа космических часов Speedmaster Professional – с укрупненным защитным кожухом из красного алюминия, похожим на бублик. Алюминий, отличающийся низкой теплопроводностью, был призван защитить механизм от переохлаждения и перегрева, а красное покрытие – от излучения определенной длины волны. При надетом кожухе часы выдержали бы температуру окружающей среды от -148 до +260 °C – колоссальный рабочий интервал. Эта модель также имеет белый циферблат для отражения теплового излучения и длинный белый ремешок с застежкой Velcro, который можно надеть поверх объемного скафандра.

Однако всеобщий интерес к Луне постепенно пропал. В декабре 1970 года НАСА отменило 18-20-ю миссии "Аполлона" из-за недостатка финансирования. Часы для теневой стороны Луны больше не были нужны, проект свернули, и OMEGA Speedmaster Moonwatch остались единственными сертифицированными наручными часами для космических полетов.

Однако в 2008 году компания представила модель Speedmaster Professional Alaska Project с калибром 1861 ограниченным выпуском в 1970 экземпляров – в честь года ее создания. Как и оригинальная версия, часы Alaska Project Limited Edition комплектуются красным наружным корпусом и дополнительным длинным белым ремешком. Сегодня эта редкая модель пользуется большим интересом коллекционеров. У НАСА был список других миссий, требовавших идеального хронометража, в том числе по изучению нашей планеты. "Скайлэб" (1973–1979) – первая орбитальная космическая станция – размещала разнообразное научно исследовательское оборудование, в том числе камеру для съемки земной поверхности (ETC). Это была камера высокого разрешения с пятидюймовой пленкой и 18 дюймовым объективом, способная делать черно белые, цветные и инфракрасные снимки Земли. В рамках второй фазы сотрудничества с НАСА – проекта "Аляска II" (стартовал в 1972 году) – OMEGA создавала и всесторонне тестировала специальные приборы с камертонным механизмом для временного кодирования срабатывания фотокамеры. Все официальные фотографии ETC имеют наложенное изображение часов, на котором вы можете увидеть логотип OMEGA. Параллельно продолжалисьсекретные работы над прототипом космических часов на основе Speedmaster Professional. Проект "Скайлэб" имел продолжение в виде программы космических кораблей многоразового использования "Спейс Шаттл", в котором участвовала компания OMEGA. В рамках программы "Шаттл" фотографирование и выход в открытый космос должны были стать рутинными процессами, и точный, удобный хронометр становился обязательной частью снаряжения астронавтов. OMEGA изготовила для НАСА еще одну партию инновационных прототипов, в том числе на основе камертонного механизма, который был задействован в фотокамере ETC. В ходе проекта "Аляска IV" компания создала модифицированные версии модели Speedmaster с LCD дисплеями и предоставила космическому агентству двенадцать сертифицированных для космических полетов часов Speedmaster Professional Quartz с опорным генератором ST186.0004 для проверки в реальных условиях эксплуатации. НАСА решило заново протестировать Speedmaster Professional, и снова часы с честью выдержали испытание. Повторная сертификация для использования на кораблях "Спейс Шаттл" была успешно пройдена, и в конце 1978 года НАСА получило первую партию из 56 экземпляров. Казалось, дальнейшие улучшения невозможны.

"У НАСА был список других миссий, требовавших идеального хронометража, в том числе по изучению нашей планеты".

Однако у совершенства нет пределов, и исследования ведутся по сей день. В 1998 году OMEGA подарила нам Speedmaster X‑33 в титановом корпусе с кварцевым механизмом – часы, которые до сих пор регулярно отправляются на МКС, непосредственный итог научных и технических наработок проектов "Аляска I–IV". На этапе разработок модель получила неофициальное название "Марс" в честь очередной масштабной цели НАСА. Тем не менее в течение нескольких десятилетий освоения космического пространства только часы Speedmaster Professional были сертифицированы НАСА для использования в открытом космосе. Это не значит, что X‑33 или другая подобная модель не смогла бы выдержать температурные перепадыв 110 °C (от +20 °C днем до -90 °C, вполне обычных ночью) и жестокие пылевые бури на Марсе. В конце концов, не кто иной, как Джеймс Раган, руководитель исторической тестовой программы НАСА, которой мы обязаны появлением "лунных часов" Moonwatch, сказал: "Я верю, что участникам всех будущих пилотируемых миссий нужен будет персональный хронограф. Я также убежден, что, когда первый астронавт ступит на марсианскую поверхность, у него на запястье будет хронограф OMEGA". Это слова человека, который когда‑то выбрал Speedmaster в качестве космических часов. С таким специалистом не поспоришь.