Военные нанотехнологии -
ISBN 5-94836-096-2
Скачать (прямая ссылка):
ческой областью - новые типы оружия, оценке которых посвящена данная книга. При составлении предлагаемого обзора автору пришлось пользоваться самыми разнообразными источниками (поскольку в настоящее время почти отсутствуют периодические и систематические обзоры состояния исследований в области HT) и во многом полагаться на собственные мнения и соображения. Пока совершенно неясно, какие именно исследования станут основой для создания реальных типов оружия будущего, поэтому предлагаемый ниже перечень является весьма неполным, тем более что многие, наиболее перспективные военные разработки в области Н Г уже засекречены и не обсуждаются в открытой печати. Естественно, что многие потенциальные возможности использования HT в военной технике остаются невыявленными, а их значение станет очевидным и важным лишь в будущем. С учетом всего сказанного читатель вправе рассматривать предлагаемый обзор в качестве общего описания, являющегося исходной точкой для дальнейшего информационного поиска. Автор опирался в основном на американские публикации (в частности, на отчеты DARPA1), хотя в них, как отмечалось выше, отсутствуют сведения о некоторых весьма важных возможных применениях H Г в военной области (особенно для создания оружия массового уничтожения).
Разумеется, все приводимые ниже оценки сроков реализации проектов и внедрения результатов исследований в промышленное производство являются очень грубыми, поскольку время создания новой военной техники зависит от множества факторов (и не в последнюю очередь от уровня финансирования). С другой стороны, необходимо помнить о «сюрпризах» и неожиданностях, неизбежно сопровождающих любые крупные научно-технические начинания. На этом пути вполне реальны как неожиданные успехи и резкие прорывы в каком-то узком направлении из-за междисциплинарного обмена идеями и методиками (биолог назвал бы это «перекрестным опы лением»), так и неудачи, обусловленные, например, возникновением практически непреодолимых технических препятствий. Все рассматриваемые ниже разработки автор, из соображений удобства, условно разделяет на следующие категории по срокам реализации:
• внедрение в течение ближайших 5 лет;
• внедрение в сроки от 5 до IO лет;
• внедрение за период 10-20 лет;
• более 20 лет; 4.1. Военные приложения HT | 144
• умозрительная категория проектов, к которой можно отнести «фантастические» проекты, о возможности внедрения которых нельзя сказать ничего определенного, хотя их реализация не запрещена известными нам законами природы.
4. /. 1. Электроника, фотоника, магнитные
материалы
В микроэлектронике переход к нанотехнологиям является наиболее естественным и обещает прежде всего дальнейшую миниатюризацию отдельных компонент электронных схем, особенно после уже начавшегося внедрения устройств с применением нанотрубок и отдельных биомолекул. Общепринятая точка зрения сводится к тому, что технические применения в наномасштабе ограничены наличием квантовых эффектов, однако стоит учесть, что именно эти эффекты могут быть использованы разработчиками для достижения практических целей. Например, могут быть созданы быстродействующие вычислительные и другие устройства (практически не нуждающиеся в элект ропитании), основанные на использовании спиновых состояний электронов или атомов. В таких разработках, являющихся просто продолжением общего процесса миниатюризации электронных схем, внедрение нанотехнологий будет означать не просто дальнейшее уменьшение размеров транзисторов, но и в некоторых случаях создание принципиально новых электронных элементов типа механичес ких резонаторов фильтров в гигагерцовом диапазоне частот.
В фотонике (генерация, передача, переключение и обработка оптических сигналов) использование HT создает массу новых возможностей для конструирования и производства принципиально новых типов волноводов, фильтров, переходных устройств, модуляторов и т.п., причем настройка в оптическом диапазоне может осуществляться поглощением и излучением квантовых точек (см. раздел 2.1.4). Фотонными кристаллами называют структуры с периодически меняющимся коэффициентом преломления, благодаря чему свет (подобно электронам в обычном кристалле) может распространяться лишь на некоторых заданных частотах и/или в определенных направлениях. Сочетание таких структур позволяет создавать разнообразные устройства (волноводы, переключатели и т.п.) для передачи и обработки оптических сигналов [проекты AFOSR; Pomrenke, 2002:44 50; NRL work: Kafafi, 2003: 12—17]. Интегральные микроэлектронные и нанофотонные схемы и устройства отличаются поразительной миниатюрностью, высо- ff" 160 Глава 4. Потенциальные возможности военных применений HT
кой скоростью обработки данных (порядка нескольких террабит/сек, т.е. ~ IOljбит/сек) и экономичностью (Pomrenke, 2002: 44],
Нанотехнологии позволяют развить сразу несколько направлений усовершенствования дисплеев. Прежде всего можно отметить эффект полевой эмиссии в электровакуумных приборах, позволяющий отказаться от нагреваемых катодов. Современный вариант решения этой классической проблемы состоит в том, что для обеспечения надежною и высокоточного сканирования электронного луча по экрану необходимо прилагать к острым концам щупов электронных микроскопов (например, изготовленных из нанотрубок) очень высокие напряжения. Устройства такого типа по-прежнему остаются вакуумными приборами, похожими по принципу действия на привычные электронные дисплеи, однако использование нанорешеток позволяет сделать их значительно более экономичными и (что гораздо важнее) плоскими [NRL work: Colton, 2003: 26).
