Харківський інститут метрології має давню історію. Ще у 1901 році з ініціативи Дмітрія Менделєєва у місті відкрили повіркову палату, що зайнялася уніфікацією вимірювання ваги і відстаней, переважно для контролю торгівлі в Російській імперії. У Радянській Україні Харків спочатку був столицею, а отже центральний орган повірки республіки також був тут. У 1934 році столицю перенесли до Києва, але Харків залишився найважливішим центром контролю за точністю вимірювань. Повіркова палата поступово почала проводити дослідження і переформатувалася в інститут метрології, що обслуговував не лише радянську Україну, але і південно-західну частину РРФСР, Молдовську РСР та республіки Кавказу. До 1955 року саме в Харкові визначали московський час. Після здобуття Україною незалежності інститут став одним з найважливіших наукових центрів, що відповідають за точність вимірювань у нашій державі.
Через свою давню історію інституція розташована у самому центрі Харкова, на вулиці Мироносицькій, за кількасот метрів від облради, тому сильно постраждала під час обстрілів центральної частини міста.
Прямих потраплянь по інституту не було, але вибухові хвилі та уламки від сусідніх прильотів зруйнували більшість вікон. По найстаршому корпусу вибухова хвиля вдарила з одного боку, виламала вікна і двері, пройшла наскрізь всю будівлю і «вийшла» з іншого боку.
Над входом у центральний корпус висить електронне табло, де показують найточніші в країні київський час, температуру повітря та атмосферний тиск. Шибка цього табло розбита, але воно працює, як і сам інститут.
Ми зустрілися з директором Павлом Неєжмаковим. У його кабінеті вікна забиті , стіл посічений осколками, скляні дверцята шафи з дипломами і нагородами склеєні скотчем.
Пан Павло порівнює метрологію з повітрям – ніхто його не бачить, але без нього не проживеш і п’яти хвилин. Наприклад, для синхронізації руху поїздів, літаків чи банківських операцій потрібен точний час. В інституті є декілька атомних годинників – так звана групова міра, похибка якої – одна секунда на 1,3 мільйона років. За допомогою інтернет-серверів з цим часом щодня звіряється кілька мільйонів користувачів.
Окрім того, для виробництва різної продукції потрібна точна, міжнародно визнана вага. За цієї умови продукцію можна експортувати в інші країни без додаткових платних сертифікацій. Похибка у вимірюванні обсягів електроенергії, нафти і газу в масштабах країни може коштувати мільйони, саме тому метрологія – дуже цінна наука.
Інститут став важливим науковим центром після Другої світової. У 1960-х тут проводили вимірювання швидкості світла. Показники, отримані в інституті, – одні з найточніших у світі. Також тут проводили вимірювання фундаментальної сталої – протона, значення якої впливає на точність вимірювання електричного струму та надвисокої температури плазми у термоядерному реакторі. Всі ці результати досліджень були визнані світовою метрологічною спільнотою.
За радянських часів інституція активно працювала на оборонку. Популярні фотоапарати «ФЕД» створено в цьому інституті як військову технологію для аерозйомки. Також тут розробили прилади, що вимірюють відстань у діапазоні до десяти кілометрів з похибкою в п’ять міліметрів, прилади для абсолютного вимірювання прискорення земного тяжіння, системи зближення супутників з космічними кораблями, прилади, що визначають великі об’єкти під водою, аналізуючи коливання її поверхні.
В основі усіх цих технологій лежить надвисока точність, для її отримання використовують систему еталонів, за якими звіряють усі вимірювальні пристрої. Після розпаду Радянського Союзу більшість еталонів залишилася в Росії, тому Харківський інститут метрології сконцентрувався на розробці еталонів для нашої країни.
Пан Павло провів дослідження, яке довело економічну доцільність національної системи еталонів. Звертатися за послугами повірки і калібрування в закордонні інституції значно дорожче.
З 77 національних еталонів 52 створив, доглядає і вивчає саме цей інститут. Кожен еталон має свого зберігача, який стежить за ним і досліджує його.
Еталони під дією різних чинників можуть змінюватися, а отже, втрачати свою еталонність, тому їх зберігають у спеціальних умовах. Наприклад, еталон кілограма зберігається під скляним ковпаком у підвальному приміщенні, зі спеціальною системою кондиціонування на бетонному столі, що не пов’язаний з фундаментом споруди (щоб на виміри не впливала вібрація). Калібрування ваги проводять вночі, коли не їздить метро. З 2018 року у світовій метрології замість фізичного еталону кілограма у вигляді гирі використовують рівняння, в яке входить стала Планка, але для калібрування зручніше використовувати старий метод.
Еталон одиниці електричного опору – це дуже складне спеціальне устаткування, в якому використовуєтся рідкий гелій для створення космічної температури в 1,2 градуса Кельвіна. Кімната, у якій зберігається обладнання, також має спеціальне кондиціонування, а ще вона повністю обшита металом, щоб мінімізувати електромагнітний вплив.
Еталон довжини в один метр отримують за допомогою лазерного обладнання, яке також розміщене у спеціальній камері, що розташована на окремому фундаменті.
Температурні еталони (від 0 до 1084 градусів Цельсія) отримують за допомогою обладнання, що фіксує точну температуру плавлення води та точок плавлення або тверднення різних надчистих металів.
Точність частот електромагнітного випромінювання перевіряють у закритих – так званих безлунних – камерах, обшитих спеціальними поглиначами. Одну з них виготовили у самому інституті. Таку камеру можна було б купити за 1,5 мільйона євро, а харківські науковці на її виготовлення витратили 50 тисяч гривень.
Серед найновіших розробок – еталон люмена, тобто одиниці світлового потоку. Цей еталон став дуже актуальним після поширення світлодіодних лампочок. Лампочка розжарювання, поки не перегорить, дає стабільний світловий потік. А у світлодіодній лампочці він змінюється з часом. Відповідно, неможливо зробити стабільний світлодіодний еталон для вимірювання світлового потоку. Для цього вчені взяли лампочку розжарювання і за допомогою скляних фільтрів зімітували спектральну характеристику світлодіодної лампи. Так похибка у вимірюванні світлового потоку цих ламп з 5–7% скоротилася до 1%. Інститут перевіряв різні лампочки з українського ринку, і у деяких виробників виявив відхилення на 20%.
Більшість еталонів зберігаються під землею, тому не постраждали від вибухів. Атомний годинник розміщений на другому поверсі. У приміщення, де він розташований, залетіло кілька уламків, але годинник не постраждав і не припиняв свою роботу ні на секунду.
Зараз його планують перенести у підвал, а в разі перебоїв з інтернетом інститут вже має доступ до Старлінку.
25 лютого співробітник установи Дем’ян Кравченко, що жив на Північній Салтівці, яка перебувала під постійними обстрілами, переселився в інститут. Він цілодобово наглядав за роботою атомного годинника у найважчі часи, коли установа майже не працювала. 17 квітня під час обстрілу території інституту касетною бомбою пан Дем’ян загинув.
Окрім приміщень на Мироносицькій, інститут також має свій комплекс у Липцях на північній околиці Харкова. Там є унікальна система еталонних реперів для калібрування GPS-приймачів, антен і тахеометрів, якою можуть похвалитися ще тільки чотири країни. Також у Липцях зберігаються 10 еталонів іонізуючого випромінювання, які використовують для калібрування рентген-апаратів та обладнання променевої терапії, і два еталони твердості.
Росіяни окупували Липці відразу 24 лютого. База інституту розташована на висоті, з якої окупанти обстрілювали Харків аж до відступу у вересні. У Липцях не було ні електрики, ні постачання продуктів, люди жили з натурального обміну. Тамтешніх працівників інституту росіяни брали в полон і катували електричним струмом, але, на щастя, вони вижили і вже у Харкові. Пан Павло ще не відвідував тамтешній комплекс, бо чекає на розмінування території бази.
Якщо не враховувати Липці, то в Харкові інституту завдано збитків на близько 70 мільйонів гривень. Вивезли вісім шеститонних контейнерів битого скла; від морозів зруйнована система опалення.
З 220 працівників інституту зараз у Харкові близько 140. Багато евакуювалося в інші регіони, десять молодих жінок з дітьми виїхали за кордон. Використовуючи міжнародні контакти, пан Павло влаштував їх у тамтешні метрологічні інститути, щоб під час перебування за кордоном вони могли обмінятися досвідом та встановити наукові контакти з європейськими спеціалістами.
Зважаючи на специфіку зберігання еталонів, їх дуже важко евакуювати. Можна, звісно, зібрати обладнання і вивезти, але без спеціальних умов ні про яку точність не йдеться. Тому інститут будує плани, як убезпечити еталони на місці.
Попри всі труднощі, інституція продовжує свою діяльність. Після простою у березні–квітні, у травні замовники потроху почали звертатися за послугами з повірки та калібрування. У жовтні вийшли на половину минулорічних обсягів робіт. Не припиняється також наукова діяльність. Вчені працюють над системою точного вимірювання на далекі відстані в межах європейських проєктів «GeoMETR», «DOSEtrace», «RevStdLED», «RealMass», приміряються до досліджень з машинної обробки результатів вимірювань для систем, що працюють без участі людини (наприклад, автопілот автомобіля). Харківський інститут метрології має всі передумови для успішного розвитку, він дуже важливий для бізнесу та євроінтеграції.
Щоб осягнути, як влаштований фізичний світ, можна використати точні вимірювання, що базуються на еталонах, але зрозуміти еталонне варварство Росії неможливо.
Репортаж здійснено в рамках проєкту за підтримки Відділу преси, освіти та культури Посольства США в Україні. Погляди авторів не обов’язково збігаються з офіційною позицією уряду США.