Военные нанотехнологии -
ISBN 5-94836-096-2
Скачать (прямая ссылка):
Аналогичные разработки ведутся относительно горючего для твердотопливных ракетных двигателей, где планируется значительное повышение удельной энергии топлива (но тоже не более чем вдвое), а также обеспечение более эффективного регулирования процесса горения. Новые взрывчатые вещества («запрограммированные» на уровне строения композитов, создаваемых при использовании HT) планируется применять также в качестве запальных устройств JBuigess, 2002: 10|.
Практического использования и широкого внедрения в военные программы взрывчатых веществ и реактивных топлив, создаваемых на основе HT, следует ожидать примерно через 5-10 лет.
4.1.9. Камуфляж и средства маскировки
В принципе, нано rex пологи и предоставляют разработчикам множество новых методов изменения цвета (или визуально воспринимаемой окраски) предметов и разнообразных поверхностей. Прежде всего можно упомянуть о создании защитных и маскировочных покрытий на основе технологий, используемых в гибких дисплеях. Например, мобильные частицы пигмента, покрывающие поверхность скрываемого объекта, могут изменять свое положение или ориентацию, «выставляя» участки или грани с требуемой окраской. В более сложных вариантах маскировки некоторые участки поверхности могут изменять свою поверхностную структуру в субволновом масштабе, создавая новую окраску, подобно тому, что происходит при движении крыльев бабочек и других насекомых (в этом случае восприятие окраски зависит от направления наблюдения). Такой «активный» камуфляж ff" 160 Глава 4. Потенциальные возможности военных применений HT
принимающих или следящих элементов, результатом чего может стать создание обширной и связной системы распределенных датчиков. В принципе, такие нанодатчики могут обладать исключительно высокой чувствительностью, позволяющей им, например, регистрировать и взвешивать отдельные молекулы или микроорганизмы, используя микроскопические кронштейны, специальным образом подготовленные покрытия и т.д. Нанотехнология предоставляет множество новых возможностей для создания высокоэффективных и высокоизбирательных биодатчиков с самыми разнообразными практическими применениями. Так: называемые интерфейсные платы могут не только получать информацию от целого набора сенсорных клеток (как это осуществляется в каналах ионообменных мембран живых организмов), но и обрабатывать ее, включая перевод в «оцифрованную» форму IDARPA MOLDICE, 2003]. Наборы или решетки (arrays) термочувствительных нанодатчиков уже сейчас могут, например» воспринимать и создавать инфракрасные «изображения» целых клеток (без использования привычной для таких исследований сложной криогенной техники), а недостаточная чувствительность этого метода вполне компенсируется его дешевизной и удобством практического применения.
Общеизвестно» что миниатюризация размеров практически всех типов датчиков приводит к снижению их чувствительности» что почти всегда имеет простое физическое обоснование, так как небольшие приборы всегда регистрируют меньшие значения измеряемой величины. Очевидно, что малые антенны и воспринимающие поверхности поглощают меньшие количества излучения, мембраны с малой площадью слабее прогибаются под воздействием регистрируемого давления, тонкие слои вещества поглощают меньшие количества излучения» малая пробная масса в датчиках ускорения соответствует более высокой резонансной частоте и т.п. Такие эффекты имеют общий характер» и на практике именно они сильно ограничивают возможности миниатюризации разнообразных приборов» не позволяя уменьшать размеры их деталей до нанометрического уровня (в некоторых случаях существенные физические ограничения проявляются гораздо раньше, еще на микроскопическом масштабе).
Размеры датчиков, входящих в состав более крупных и сложных систем (включающих в себя воспринимающие элементы, блоки обработки сигналов, каналы связи и электропитание), очень часто ограничиваются «снизу» условиями работы других составляющих системы» например минимальной длиной антенны, размерами источника пита- 4.1. Военные приложения HT | 166
ния и т.д. Применение HT даже в этих случаях может оказаться весьма эффективным средством дальнейшей миниатюризации хотя бы за счет снижения размеров отдельных элементов и деталей.
Для обеспечения связи и энергопитания большого числа датчиков, вводимых в какие-то крупные предметы снаряжения и устройства (винтовки, сиденья транспортных средств, носилки, детали конструкции летательных аппаратов и многое другое), проще всего подключать их к общей системе этих крупных установок. Такие «распределенные» датчики, обеспеченные постоянной (возможно, проводной) связью и питанием, практически уже давно используются для логистики, контроля оборудования, слежения за состоянием окружающей среды и проверки условий безопасности.
Распределенные датчики, предназначаемые для эксплуатации в реальных боевых условиях, должны удовлетворять совершенно иным требованиям. Они должны быть способны к автономной работе и быстрым перемещениям, что уже требует отдельной системы энергопитания и беспроволочной связи (например, по радио или световыми сигналами). Существующие образцы датчиков боевого применения имеют размеры в несколько сантиметров I Blumrich, 1998], однако успехи микроэлектроники позволяют надеяться, что уже в ближайшие годы размеры снизятся до 1 мм, как предлагается в проекте Smart Dust IDARPA MEMS, 2003]. Проблемы питания и связи микродатчиков разработчики предполагают решить «пассивным» механизмом при помощи постоянно направленного на датчик излучения дистанционно удаленного лазера. На поверхности датчика открывается или закрывается «окно» (оптический затвор, располагаемый перед отражателем), что позволяет передавать отраженным лучом необходимую информацию. Недостатком такой связи является то, что она может осуществляться только в пределах прямой видимости, но, с другой стороны, противнику будет очень трудно перехватывать такие сообщения. Другим очевидным недостатком описываемой системы является то, что она позволяет легко «обнаружить» носитель датчика, но в некоторых ситуациях (например, при использовании дешевых беспилотных самолетов-разведчиков) потеря транспортного средства или носителя может оказаться приемлемой ценой за получаемую информацию.
