An apple weighs about one newton. The world record for jet engine thrust is 570,000 newtons.

リンゴ1個の重さは約1ニュートン。ジェットエンジン推力の世界記録は57万ニュートンです。

And the Saturn V rocket that launched people to the moon had a thrust of 33,360,000 newtons.

人類を月へ運んだサターンVロケットの推力は、なんと3336万ニュートンでした。

But how can we measure forces this big accurately?

でも、これほど巨大な力を正確に測るにはどうすればいいのでしょう?

Well, we need to ask this guy.

それは、この人に聞くしかありません。

Hi, my name's Rick Seiforth. I'm a physical scientist in the mass and force group.

どうも、リック・サイフォースです。質量・力グループの物理科学者をしています。

Am I supposed to look at the camera?

カメラを見ればいいんですか?

Sure.

ええ、どうぞ。

Okay.

わかりました。

You can look at anything you like.

好きなところを見て大丈夫ですよ。

Yeah.

はい。

Rick manages a deadweight machine that can apply 4,448,222 newtons.

リックが管理するのは、444万8222ニュートンもの力をかけられる分銅式の機械です。

Why such a strange number?

なぜこんな半端な数字なのでしょうか?

Because that's exactly equal to one million pounds of force.

それはちょうど100万重量ポンドと等しい値だからです。

There are 20, 50, 50,000 pound increments in this machine.

この機械には5万ポンド単位の重りが20個あります。

20 times 50 equals one million pounds.

20個×5万ポンドで、合計100万ポンドになります。

Cumulatively, that's 4.45 meganewton.

合計すると4.45メガニュートンです。

Elsewhere in the world are there larger masses that people have calibrated?

世界のどこかに、これより大きな質量を校正している場所はあるんでしょうか?

I ask that question to every visitor we get.

来る人来る人にその質問をしているんです。

And I've not gotten one response that says, yeah, I know where bigger stuff is calibrated.

でも「もっと大きいのを校正してる場所知ってるよ」と答えた人は一人もいません。

So if I really want to go out on a limb and brag, I'll say these are the largest mass objects ever calibrated anywhere.

だから思い切って言わせてもらえば、これは世界最大級に校正された質量物体です。

The machine works like this.

この機械の仕組みはこうです。

Below ground are the 20 carefully calibrated masses.

地下には、精密に校正された20個の分銅があります。

Their weight is used to calibrate force sensors, also called force transducers, in the lab upstairs.

その重さを使って、上の実験室にある力センサー(フォーストランスデューサー)を校正するのです。

This is a one million pound capacity, 4.45 meganewton, and this is 13.3 meganewtons.

こちらは容量100万ポンド、4.45メガニュートン。こちらは13.3メガニュートンです。

Three million pounds of force.

300万重量ポンドの力です。

This is the biggest machine of its type in the world, and obviously one of a kind.

この種の機械としては世界最大で、まさに唯一無二の存在です。

One of these would be placed on the compression head right here.

このうちの一つが、ここの圧縮ヘッドに設置されます。

Then a hydraulic ram in the attic starts to raise the green lifting frame.

すると天井の油圧ラムが動き出し、緑色のリフトフレームを持ち上げ始めます。

And once the force transducer contacts the red loading frame, well then it starts lifting the weights downstairs.

力センサーが赤い荷重フレームに接触すると、階下の重りを持ち上げ始めます。

And as the lifting frame continues to rise, more and more of the 50,000 pound weights become suspended by the force sensor.

フレームが上昇し続けるにつれ、5万ポンドの重りが次々と力センサーに吊り下げられていきます。

And since the weights create an accurately known force, the readouts from the force transducer can be precisely calibrated.

重りが生み出す力は正確にわかっているので、力センサーの出力を精密に校正できるのです。

These devices are then sent out into the field.

こうして校正された装置は、現場へと送り出されます。

Well literally, literally there's a test stand that's set up with one of these gizmos, a force transducer embedded in a test stand somewhere.

文字通り、どこかの試験台にこの装置――力センサーが組み込まれているんです。

Fire!

点火!

And we have ignition of NASA's Space Launch System solid rocket motor powering us on our journey to Mars.

NASAのSLS固体ロケットモーターが点火し、火星への旅を後押しします。

And so the rocket is fired up, perhaps ramped up, ramped down, and those forces are monitored.

ロケットは点火され、出力を上げ下げしながら、その力が常に監視されます。

You know, the old movies you'd hear, oh go to 104% of power.

昔の映画でよく「出力104%まで上げろ」なんてセリフがありますよね。

Well how do they know it's 104% of power? Because somebody's measured it somewhere.

でもそれが104%だとどうやってわかるのか。それは誰かがどこかで測定しているからです。

When it comes to minimizing uncertainty, these guys aren't messing around.

不確かさを最小限にすることにかけては、彼らは本気で取り組んでいます。

This piece right here is approximately 50,036.27 pounds of mass.

この一つの質量は約5万36.27ポンドです。

Approximately.

あくまで「約」ですが。

Approximately, yeah.

ええ、約です。

Think about that for a moment.

ちょっと考えてみてください。

Each of these pieces has a mass equivalent to 10 minivans, and their exact value is known to within several American nickels.

このひとつがミニバン10台分の質量に相当し、しかも誤差は5セント硬貨数枚分しかわかっているのです。

Just a few American nickels were the difference.

その差はほんの数枚の5セント硬貨程度なんです。

That tiny uncertainty is measured with respect to the very definition of the kilogram, using K20.

そのわずかな不確かさは、キログラムの定義そのものに基づき、K20という原器を使って測られています。

That's the United States fundamental mass standard.

K20はアメリカの質量の基準となる原器です。

This is done by comparing combinations of known weights, starting with K20, with larger unknown weights,

K20から始まる既知の重りの組み合わせを、より大きな未知の重りと比較することで行われます。

gradually working up to larger and larger masses.

そうやって少しずつ、より大きな質量へと積み上げていくのです。

For example, here a single 5 kilogram mass is compared to two 2's and a 1.

例えば、5キログラムの分銅1個を、2キロ2個と1キロ1個と比較します。

At some point in this process, they convert and start working in pounds,

この過程のどこかで単位をポンドに切り替えます。

going from 50 pound masses to 500 pounds and then 2500 pounds.

50ポンドの分銅から500ポンド、そして2500ポンドへと進んでいきます。

And then, using a scale in the floor, to reach 10,000 pounds, and then 20,000, and finally 30,000 pounds.

さらに床に埋め込まれたスケールを使って、1万ポンド、2万ポンド、最終的には3万ポンドまで到達します。

Combinations of these huge weights are then used to calibrate the 50,000 pound masses which form the weight stack.

こうした巨大な重りの組み合わせを使い、重り台を構成する5万ポンドの分銅を校正するのです。

And we have to have that because what we sell is the vertical force vector that's generated by these weights hanging in the gravitational field.

これが必要なのは、私たちが売っているのが、重力場に吊るされたこれらの重りが生む垂直方向の力そのものだからです。

We sell that with an uncertainty attached to it of 0.0005%.

その不確かさはわずか0.0005%として提供しています。

5 parts per million, so that means at full 1 million pounds of applied force, we guarantee that to be accurate, if you will, within 5 pounds.

つまり100万分の5、100万ポンドの力をかけた時に、誤差5ポンド以内の精度を保証しているということです。

Not only does that mean the masses have to be accurately calibrated,

それには質量を正確に校正するだけでなく、

it also means the gravitational acceleration at this location has to be taken into account.

この場所の重力加速度も考慮に入れる必要があります。

There's actually slightly less than Earth's standard gravity, so an additional 600 pounds are required.

実はここの重力は地球標準よりわずかに小さいので、600ポンド分を追加する必要があります。

Plus, the buoyant force must be counteracted.

さらに、浮力の影響も打ち消さなければなりません。

Since these masses displace 125 pounds of air, a further 125 pounds must be added to reach a million pounds of force.

この重りが125ポンド分の空気を押しのけるため、100万ポンドに達するにはさらに125ポンドを足す必要があるのです。

What strikes me as kind of amazing is that this machine needs to exist in a way.

驚かされるのは、そもそもこんな機械が必要だということです。

When I would have thought about it, like how would Boeing measure its forces,

ボーイングはどうやって力を測っているんだろう、と考えたことがあるんですが、

I would have thought, okay, they just calibrate a device that works up to x, but then they can generalize.

ある値まで校正した装置があれば、あとは一般化できるだけだろうと思っていました。

Well, generalize, you know what I mean?

つまり、応用が利くだろう、という意味です。

Yes, there's an axiom that says one physical test is worth a thousand expert opinions,

実は「実物での一回の試験は、専門家の千の意見に匹敵する」という格言があります。

and that has proven itself time and again, particularly in the world of physical testing.

そしてそれは、特に物理試験の世界で何度も証明されてきました。

If you're getting on an airplane that somebody has built, are you willing to accept a 10% uncertainty on these numbers,

誰かが作った飛行機に乗るとして、その数値に10%の誤差があってもいいと思いますか?

or do you want it to be the uncertainty of these measurements to be down in the mud?

それとも、この測定の不確かさを極限まで小さくしてほしいですか?

I think that's what you want.

きっと後者を望むはずです。

Tick tock, tick tock.

時計の針は、今この瞬間も進んでいます。