Нанотехнологии у сприйнятті сучасних системах озброєння

Нанотехнологии у сприйнятті сучасних системах вооружения

Свидиненко Юрий.

Не секрет, що застосування високих технологій у сучасної військової техніки є запорукою успішного ведення бойових дій в. Завдяки цьому підвищується автономність використовуваної бойової техніки, і навіть її ефективність. Вже існують автономні розвідувальні роботы-самолеты і роботи, які допомагають вести наземні бойові дії. Використання нанотехнологій на бойовий техніки і системах озброєння дозволить створити радикально нові військові устрою. Деякі з досягнень у царині нанотехнологій вже використовують у військовому обмундируванні і озброєнні. І, звісно, існують проекти «зброї майбутнього », розробці якого військові агентства виділяють чималі інвестиції. У статті буде описано, що реально реалізовано сегодня.

На сьогоднішній день військові нанотехнологи шукають нових матеріалів, поліпшенням систем управління військової технікою й розробкою систем захисту бактеріологічного й хімічної зброї. Причина цьому — дедалі частіші терористичні акції. Тепер від ворога спочатку потрібно захиститися, і потім вразити його високоточним зброєю. Розповідь нижче буде побудовано на кшталт огляду найуспішніших, реально функціонуючих продуктів.

Навигация і управление

Компания Crossbow, що спеціалізується розробка різних електронних пристроїв, випустила систему навігації NAV420, що дозволяє управляти військової технікою з відривом. У цьому блок навігації можна залучити до літаку, кораблю, бойової машині чи танку. NAV420 також забезпечує зв’язку з GPS, видає точні координати, швидкість, і висоту тієї машини, де встановлено.

Блок захищений від вібрації, герметичний, і може працювати у різних погодні умови. Його вже використав управлінні безпілотними літаками Global Hawk, у нових машинах типу Hummer, керованих дистанційно, соціальній та досвідчених зразках морських розвідувальних судів. Система NAV420 настільки гнучка, що її використовують льотчики авіаносців як автопілоту. Як багато хороших відгуків на роботу навігатора в погану погоду і шторм, коли пілоту важко посадити літак на авианосец.

Математик Алекс Райан з дослідницького відділення Міністерства оборони США розробив алгоритми управління групою бойових одиниць, використовуючи у своїй природний аналог — вулик бджіл. Як стверджує Алекс, колективні комахи вміють вести війну з своїми ворогами кількома способами, і навіть, кожна одиниця вулика знає, що йому потрібно робити. Алекс планує випробувати свій алгоритм на «вулику «літаючих безпілотних дронов, які перебувають набагато менше, ніж Global Hawk. Далі, математик спробував змоделювати самовоспроизводящийся керований «вулик «з наномашин, здатний виконувати ряд операцій. І тут Алекса зазнав невдачі - отримана система поводилася занадто хаотично, щоб нею можна було управляти. Як каже, «змодельована мною система реплікаторів невдовзі поринає у повний хаос. «Вченому пощастило створити алгоритм виконання деяких військових операцій у «ульем «однотипних механізмів, але щодо його перевірки потрібні додаткові дослідження. Принаймні, репликативного зброї військові поки створювати не збираються за його неконтролируемости.

Высокая точність системи навігації і швидкість визначення швидкості транспортного кошти, якою вона встановлено, залежить від вбудованих МЭМС-сенсоров і МЭМС-акселерометров. Ці сенсори виготовлені з допомогою фотонанолитографии і наступної мікроскладення.

Самолет Global Hawk вже былв небі над полями бою проти Іраку. З його допомогою в командирів була інформація у часі розташування військових одиниць противника. Завдяки системі навігації літак міг вести розвідку з великих висот, що дуже допомагало у разі виникнення лежить на поверхні пилових бур, що у перші ж дні війни у Іраку.

Другие швидкодіючі НЭМС-акселерометры використовуватимуться на військової екіпіруванні майбутнього покоління у тому, щоб детектувати удар кулі про бронежилет настільки швидко, щоб встиг включитися зовнішній экзоскелет костюма.

Также МЭМС-сенсоры і системи навігації з їхньої основі використовуватимуться на снарядах, ракети і торпедах нової генерації. Так було в 2005 року починається випуск 155 мм керованого снаряда Excalibur і керованого снаряда XM395 для 120 мм мортир. Снаряд XM395 обладнаний лазерним шукачем, що визначає відстань до цілі й координує курс снаряда по даним, отриманим системою навігації з GPS. Також у XM395 використовуються микроактюаторы, з допомогою яких розкриваються стабілізатори снаряда у процесі польоту. Усі системи навігації працюють завдяки інерційним вимірювальним пристроям на МЕМС основі. Система із трьох гіроскопів й трьох МЭМС-акселерометров, що з GPS, є навігаційний блок.

Также МЭМС-сенсоры використовують у системи моніторингу і охорони заданої території від вторгнення будь-яких погодні умови. Раніше розроблена система дистанційних сенсорів Improved Remote Battlefield Sensor System (IREMBASS) була дорогої і великогабаритною. Компанія L-3 Communications Inc. розробила REMBASS II, що використовує МЕМС для скорочення розмірів сенсорів.

Также, дослідженнями у сфері удосконалених систем навігації займається американська військова дослідницька організація DARPA.

Защита від біологічного та хімічного оружия

Нанокомпании кілька років поспіль вдосконалюють системи захисту від хімічного і біологічного оружия. Только 2002 року уряд США виділило на дослідження коштів біологічної та хімічного захисту півмільярда доларів. У результаті за термін фінансування з 2002 по 2004 поруч компаній було розроблено ефективні захисні кошти. Засоби захисту простираються від захисних рукавичок, які пропускають токсичні речовини і по спеціальних кремів, які зменшують токсичність патогенів, які потрапили на шкіру солдата. Наведемо що з них.

Компания NanoScale Materials Inc. нинішнього року запропонувала комерційний продукт з урахуванням нанотехнологій, який нейтралізує токсичні хімікати. «Природно, однією з основних застосувань нового продукту буде військове, «сказав Том Аллен, віце-президент компані.

Со часу террактов 11 вересня у США компанія удосконалювала засоби захисту від хімічного і біологічної зброї. «Наша основна специфікація полягає у випуску продуктів, ефективно нейтралізують хімічні й біологічні військові агенти», каже Аллен. «Звісно, нашу технологію можна використовувати й у мирному руслі - за захистом людей, працівників токсичном виробництві,» — додав віце-президент.

Один з продуктів компанії - порошок FAST ACT (First Applied Sorbent Treatment Against Chemical Threats), який знешкоджує токсичні хімікати. Порошок складається з активних наночасток, пов’язуваних і деактивируют близько 24 відомих токсичних хімічних сполук (і навіть деякі кислоти), що використовуються у хімічних атаках. Порошок можна використовувати при високих температурах нижче нуля, а також у різноманітних середовищах. На відміну від кремів, може бути ефективний й у распыленном стані (а захисні креми повинні прагнути бути вологими), й у розчині. Компанія Gentex Corp., США спільно з NanoScale Materials Inc. розробила захисний костюм для солдатів, у якому використовується матеріал, інтегрований з порошком FAST ACT.

Для захисту від суперечка Bacillus anthracis, бактерії, найбільш поширеної як військового бактеріологічної агента, компанія Nanomaterials Research Corp. запропонувала використовувати фуллерени, з'єднані з антитілами. Результати клінічних випробувань препарату показали, що він вбиває саму бактерію і його суперечки доти, як концентрація патогенів в організмі призведе для її смерті. У цьому, з зараження організму антраксом минуло 24 години.

Другая компанія, CombiMatrix, запропонувала чіп визначення біологічної небезпеки розмірами з поштову марку. Пристрій може присутність кількох видів різного бактеріологічної зброї. На базі CombiMatrix випустила детектор HANAA, яке можна використовувати в польових умовах. Прилад міститься у долоні, харчується від батарейок і важить близько кілограма. Його принцип дії грунтується на реплікації ДНК зразка, з допомогою полімеразної ланцюгову реакцію. Коли ж шуканої ДНК стає достатньо визначення, прилад її обробляє з допомогою флуоресцентних міток і співвідносить одним із запрограмованих типів патогенної ДНК. Весь процес обробки 4х різних зразків займає 30 хвилин. З допомогою нанотехнологій було створено кремнієва микро-камера, у якій відбувається процес нагрева-охлаждения ДНК. Подейкують розробники приладу, він може впізнати патоген при концентрації 10 бактерій один пробі (1 проба є капсулу діаметром 5 мм 2 див длиной).

Так як такі токсини, як рицин, не містять ДНК, і неможливо знайти впізнано детектором HANAA, то CombiMatrix також випустила пристрій з урахуванням иммуннохимического чіпа, що може впізнавати 5 токсинів типу рицина.

Эти устрою були успішно випробувані на спеціальному танку «FOX «під час війни у Іраку. Танк виявив сліди рицина, зарину, суперечки антраксу та інші токсины.

Также для біологічного захисту придадуться наноматеріали. Девід Додерер, інженер з U.S. Global, заявив, що ця компанія розробила повітряні фільтри з урахуванням нановолокон, які спочатку призначалися для астронавтів НАСА. Завдяки ультрамалым порам (близько 50 нм), фільтр не пропускає окремі вірусів та бактерій.

Конечно, і детектори, і засоби захисту, будуть вживатись і на громадянці: в охороні аеропортів, багатоповерхових будинків, лікарень, урядових установ тощо. Глави компаній серйозно вірять, завдяки їх зусиллям, міжнародний тероризм зможе використовувати біологічне і хімічна зброя.

Новые материалы

Применение наноматеріалів у військовому устаткуванні відкриває нові змогу поліпшення його міцності. Зусилля сучасних нанотехнологов зосереджені на керамічних матеріалах. За словами Девіда Райзнера, перзидента компанії Inframat Corp., покриття з нанокерамики застосовують у 150 областях: те й вали пропелерів, і телескопічні перископи, тощо. Нанокерамика використовується скрізь, де необхідно водонепроникність і захист від корозії. Також новий матеріал значно жорсткіше звичайній кераміки, й ломок.

Используя наноструктури з карбіду кремнію, ученим пощастило в троє підвищити жорсткість матеріалів з урахуванням звичайного SiC. Сьогодні компанія NanoTriton випустила покриття NanoTuf™ для прозорих полімерних поверхонь, що у кілька разів збільшує міцність пластика. NanoTuf™ складається з наночасток в розчині. При заподіянні їх на пластикову поверхню вони утворюють сверхтвердую плівку, яка лише захищає від біологічних і хімічних агентів, а й від влучення кулі! На малюнку нижче наведено приклад тесту захисного скла для солдатського шолома, обробленого NanoTuf™, куди потім випустили кілька пуль.

Военные машини припускають оснастити спеціальної «электромеханической фарбою », що дозволить змінювати їм колір на кшталт хамелеона, і навіть відверне корозію і зможе «затягувати «дрібні ушкодження на корпусі машини. «Фарба «складатиметься з великої кількості наномеханизмов, які дозволять виконувати всі перелічені вище функції. На дослідження «нанокраски «міністерство оборони США виділило дослідникам близько 2х мільярдів доларів у рік. Також, з допомогою системи оптичних матриць, які окремими наномашинами в «фарбі «, дослідники прагнуть домогтися ефекту невидимості машини чи літака. Мініатюрні камери будуть зчитувати зображення з одного боку устрою, передаючи його за фотоелементи з другого боку, формуючи, в такий спосіб, зображення заднього фону попереду машини. А перші випробування прототипу будуть до, ніж у 2005 року. А впровадження його за полі бою — в 2009.

Список литературы

1. SmallTimes, internet.

2. SmallTimes, internet.

3. Defence Update, internet.

4. Офіційний сайт компанії Crossbow;

5. Офіційний сайт компанії Inframat Corp.;

6. Офіційний сайт компанії CombiMatrix;

7. Офіційний сайт компанії NanoScale Materials Inc.;

8. Офіційний сайт компанії U.S. Global;

9. Офіційний сайт компанії L-3 Communications Inc.;

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.