Нанотехнологии в военном деле

  В России первые наноразработки тоже были связаны с оружием, но долгое время они оставались теоретическими. В 90-е годы, когда сворачивались фундаментальные исследования, наноразработки были приостановлены.

Недавно принятая государственная программа развития нанотехнологий предусматривает так называемый французский вариант внедрения – за счет создания государственных корпораций (в отличие от американского, где ставка сделана на частный бизнес).

Мозговым и  управляющим центром отечественных  исследований в новой области  станет корпорация «Роснанотех», которая  по капитализации, как обещает первый вице-премьер Сергей Иванов, может превзойти «Газпром».

Представители наноцентров Московского энергетического института и Российского научного центра «Курчатовский институт» не скрывают: вектор развития нанотехнологий – оборона. Среди других приоритетов охрана государственной границы, защита от техногенных катастроф.

В США уже создан Институт солдатских нанотехнологий – для разработки вооружения и экипировки «солдата будущего». Это будет, собственно, уже не солдат в привычном сегодня понимании, а отдельный самостоятельный механизм. Например, одежда у него будет толщиной всего несколько миллиметров. Ее планируют создать на основе нановолокна из нанополиуретана. Последний по структуре очень напоминает паутину. Это, по сути дела, мягкая броня, защищающая солдата от неограниченного (!) количества пуль – в отличие от современных бронежилетов, где количество принятых пуль ограничено.

Пульс, давление, температуру солдата считывают  микроскопические датчики в костюме, данные передаются врачу, который находится  в сотнях километров от места боевых действий. Тот дает «костюму» команду сделать необходимые инъекции. «Костюм» же предупредит солдата о химической или биологической атаке.

Приказы универсальному солдату будут приходить, отображаясь  на защитном стекле его шлема. Шлем заменит ему и бинокль, и прибор ночного видения. В рюкзаке за спиной солдата разместится аппаратура глобальной системы позиционирования, которая не позволит ему заблудиться даже в самой сложной местности.

В США уже  объявили о замене в будущем традиционных солдат нанороботами, среди которых  большое место занимают именно микроскопические. Например, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) разбросают тысячи мельчайших наносенсоров на территории противника, которые все об этом противнике расскажут.

Американские ученые создали  первый прототип костюма, который «...не человек будет носить, а костюм будет носить солдата...». Так же этот костюм будет связан с огромной сетьюармии США с помощью которых из Пентагона можно будет отправлять команды, следить на солдатом и в крайней ситуации найти его в любой точке планеты. Идея разработчиков состоит в том, чтобы создать интегрированный комплекс систем, так, чтобы не приходилось всякий раз решать, что из жизненно необходимого оборудования взять солдату с собой, а без чего можно обойтись.  
              При этом новая униформа, получившая название "костюм скорпиона", будет весить не более 22,5 кг, что намного удобнее сегодняшнего комплекта оборудования, весящего в совокупности 54 кг.  
Униформа подключит солдата к разрабатываемой в настоящее время "боевой системе будущего" (Future Combat System), на разработку которой Пентагон уже выделил 15 млрд долларов. Элементами этой системы станут легкие танки, мощные компьютерные сети, а также мощный флот, состоящий из дистанционно управляемых летательных аппаратов и роботов. 

В настоящее время новая униформа видится разработчикам следующим образом. Нижнее белье будет оснащено датчиками, контролирующими частоту пульса, температуру тела и ритм дыхания. Сама униформа будет включать медицинские жгуты, которые при необходимости могут дистанционно затягиваться или ослабляться. Броня будет интегрирована с емкостями для хранения воды, боеприпасов, источников питания и всего того, что обеспечит солдату подключение к сети. Для того чтобы сделать костюм толщиной в несколько миллиметров достаточно прочным, исследователи хотят создать его на основе структуры паутины. «Изучив структуру паутины, – заявил Паола Хэммонд, руководитель команды по биологической и химической защите Института солдатских нанотехнологий, – мы создали нановолокна из полиуритана диаметром около 100 нм, которые структурно похожи на обычную паутину, только гибче, легче и жестче настоящей». Жесткость костюму будут обеспечивать наночастицы, присоединяющиеся к определенным участкам волокон, соединяя их между собой. Такая броня сможет принять неограниченное количество пуль, в то время как современные бронежилеты после попадания определенного количества пуль приходят в негодность.

Одним из наиболее сложных элементов системы станет шлем со встроенными миниатюрными камерами, позволяющими следить за противником в темноте. Каждый солдат сможет получать изображение с помощью неохлаждаемых инфракрасных камер, которые даже в сегодняшней американской армии нашли пока только лишь ограниченное применение. Также шлем солдата оснащен сенсорами, детектирующими вибрации костей черепа и челюстей. Эта система успешно заменяет обычный микрофон, использовавшийся ранее. Весь обмен информацией будет производиться через проектор, который передает информацию прямо на сетчатку. Так у солдата появится ряд «операционных окон», которые будут информировать солдата о приказах, о противнике, заменят бинокль и приборы ночного видения, а также будут отображать состояние организма. Солдаты смогут обмениваться данными в реальном времени с транспортными средствами, вертолетами, танками, роботами поддержки и другой техникой. Возможно также дистанционное управление техникой солдатом.Потерявшие связь со своим подразделением солдаты - проблема иракской и других войн последнего времени - смогут благодаря современному шлему отобразить перед глазами цифровые карты местности и данные о собственном местонахождении. На них же могут выводиться изображения, получаемые беспилотными самолетами или, например, датчиками других бойцов подразделения. Шлем будет оснащен также лазерной системой опознавания "свой-чужой". 

Еще одной составной частью обмундирования станет заплечный рюкзак, благодаря которому модель экипировки «солдата будущего» получила название «F-16 на ногах». В этом рюкзаке разместится система позиционирования и навигации, которая позволит военно-служащему проделать все те операции по навигации, что и компьютеры самолета F-16. «Этот солдат может пересечь джунгли, ни разу не сбившись с пути», — говорит Де Гэй, один из исследователей создаваемой будущей экипировки. В новом костюме воин сосредоточится только на одном — на ведении боя.

Кроме того, униформа будет обладать открытой архитектурой, а также, возможно, автоматической "хамелеонообразной" системой камуфляжа. Винтовка у бойца будущего также будет новой. Через пять лет на смену М16 и М4 придет ХМ29 (производитель - немецкая компания Heckler & Koch). Она рассчитана на те же патроны, но также сможет стрелять программируемыми "гранатами воздушного взрыва". Сможет она стрелять также и "несмертельными" боеприпасами. Изучается возможность облегчения униформы за счет использования пористых материалов, которые могут закрываться, блокируя доступ химическим веществам, а также разработки волокон, которые могут "застывать" в определенном положении, превращаясь в шину для сломанной конечности. Исследуется также возможность контроля за попаданием токсичных веществ в организм с вдыхаемым воздухом, в результате чего в организм автоматически будет введено необходимое лекарство. Со временем датчики смогут даже определять место ранения. 

 
 Экипировку «солдата будущего» планируется создать к 2020 году. Однако к этому времени она может уже устареть, так как параллельно с ней разрабатываются боевые нанороботы, которые должны заменить солдат на поле боя. Американская армия уже объявила о своих планах массовой замены солдат роботами. Ожидается, что к 2015 году около трети военной техники США сможет работать в полуавтономном режиме. Боевые роботы будут действовать на земле и в воздухе. Беспилотные самолеты будут разбрасывать на поле боя тысячи сенсоров, которые будут прослушивать окружающую местность, различать звуки, издаваемые вражеской военной техникой, и передавать полученную информацию в штаб.

В июле нынешнего года Джон Баркер, профессор Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго, заявил, что вместе с коллегами ему удалось создать математическую модель собирания кибернетических микроустройств в стаи. «Большинство частиц могут «разговаривать» только с ближайшими соседями, но когда их много, они могут «общаться» на куда больших расстояниях, – поясняет ученый. – В ходе моделирования мы добились объединения 50 устройств в единый рой – и сумели это сделать, несмотря на сильный ветер». По его словам, с помощью микроустройств радиусом в миллиметр можно будет в случае необходимости формировать рои и заставлять их двигаться в нужном направлении. В Пентагоне тут же среагировали на изобретение и придумали ему применение: облако нанороботов, несущих заряд, окутывает бронированную машину противника и взрывается. 
Может такое «облако» использоваться и в интересах разведки. Сценарий действий здесь может быть таким. Распыленное в окрестностях важного объекта «облако» незаметно перемещается в его сторону. Попутно выбираются оптимальные места для размещения «субоблачков». «Облако» видеонаблюдения, каждая пылинка которого представляет собой отдельный пиксель матрицы с интерфейсом связи с соседями, стремится занять лучшую позицию для большего обзора пространства. «Жучки» или, возможно, «мошки» устанавливают «контроль за звуками». Самая сложная часть — передача информации в штаб разведки — в ближайшее время вряд ли сможет обойтись без засылки агента с устройством. Кстати, в Афганистане американцы уже применяли нечто подобное, получившее название «Smart Dust» («умная пыль»). Микроскопические датчики размером всего несколько сантиметров разбрасывались с самолетов в определенном районе. Их сигналы поступали на командный пункт, где анализировались специалистами. Таким образом собирались данные о расположении отрядов «Талибана», передвижении техники и даже возможных засадах противника.

§ 3

Оружие  на основе нанотехнологий

«Фалконы», ОЛА и танки-хамелеоны

Для ударов с воздуха  Пентагон планирует создать новое  поколение вооружений, в том числе  огромные сверхзвуковые беспилотные  летательные аппараты и бомбы, которыми можно атаковать из космоса, что позволит США поражать противника с собственной территории со скоростью света. Эксперты подсчитали, что в течение 25 лет новая технология сделает США независимыми от военных баз и сотрудничества с региональными союзниками. Стремление к самодостаточности отчасти вызвано трудностями, с которыми Америка столкнулась, добиваясь международного сотрудничества в связи с кампанией в Ираке.

Новое оружие разрабатывается  в рамках программы под кодовым  названием "Фалкон". Конечная ее цель - создание "сверхзвукового крейсерского судна многоразового использования, которое способно подниматься в воздух с обычного военного аэродрома и поражать цели, находящиеся на удалении в 9 тысяч морских миль (17 тысяч км), менее чем за два часа". Машина, еще не имеющая названия, сможет брать на борт груз весом 12 тысяч фунтов (5 тонн) и летать на скорости, в 10 раз превышающей скорость звука. Приведение в движение боеголовки такого размера на такой скорости представляет собой сложную техническую проблему, и, по оценке специалистов, разработка новой технологии займет более 20 лет.

Однако уже  в ближайшие семь лет ВВС США  разработают более дешевую оружейную  систему "глобального охвата". Ее основу составят ракеты-носители одноразового использования, известные как малые пусковые устройства, которые будут выводить боеголовку в космос и сбрасывать на цель. На американском военном жаргоне боеголовку называют обычным летательным аппаратом (ОЛА). Это бомба без двигателя, которую будут наводить на цель во время снижения. ОЛА может нести 1 тысячу фунтов взрывчатки (500 кг), но при такой скорости взрывчатка, может быть, и не нужна. Обычный титановый стержень сможет пробить 70 футов твердой породы (около 20 метров), а ударная волна будет иметь огромную разрушительную силу. Бомбу можно использовать против бункеров, находящихся глубоко под землей. В настоящее время ВВС ищут новые способы атаки подобных целей. Первые полетные демонстрации ОЛА намечены на середину 2006 года, а первый полет малого пускового устройства, как планируется, пройдет уже в этом году.

Вместе с  тем корпорация "Боинг" разрабатывает  для Пентагона крылатую ракету, способную  находить и уничтожать сразу несколько  мобильных целей. Ракету будет отличать небольшой вес - около 450 кг, что позволит запускать ее с борта истребителя    F-22, а не бомбардировщика. Затем она самостоятельно сможет пролететь еще 1600 км. Использовать ракету предполагается против таких целей, как передвижные пусковые установки баллистических ракет или группа бронетехники. Поскольку их местонахождение может меняться, нанесение по ним ударов имеющимися сейчас на вооружении крылатыми ракетами, по мнению экспертов Пентагона, зачастую малоэффективно.

Новая же ракета будет  способна, снизив скорость и высоту над заданным районом, сама скорректировать местонахождение цели. Время поиска ограничено 15 минутами. Причем вся информация с борта ракеты будет поступать в командный центр. На ракете планируется разместить 2-3 боеголовки с перспективой их увеличения до 10-13. Полетные испытания прототипа нового оружия намечены на конец 2005-начало 2006 года.

Российские специалисты  провели ряд системных исследований и базовых разработок ключевых технологий военной робототехники. Это позволило  создать ряд экспериментальных  и действующих образцов роботизированных систем и комплексов военного назначения. Как заявил главком Сухопутных войск Алексей Маслов, создание безэкипажных мобильных боевых и обеспечивающих робототехнических комплексов – одно из ключевых и перспективных направлений развития средств вооруженной борьбы. Исследования проводятся в рамках комплексной целевой программы. Роботизированными комплексами различного назначения планируется оснастить мотострелковые и танковые соединения Сухопутных войск. В итоге сократится численность боевых расчетов, снизится неблагоприятное влияние человеческого фактора в боевых условиях.

Умная пыль

Первый тестовый комплект «умной пыли» под названием SmartMesh состоит из 12 миниатюрных устройств, называемых «пылинками». Цена всего  комплекта, включающего сами устройства и ПО, составляет $4950 Устройства связаны беспроводными линиями передачи и могут передавать данные с сенсоров, контролирующих температуру, скорость ветра, влажность либо иные параметры. Фактически они представляют собой беспроводные роутеры с батарейным питанием. С их помощью можно создавать, например, системы управления производственными процессами либо охранные системы. Скорость обмена данными у «пылинок» относительно низка, что позволяет обеспечить низкое энергопотребление и питание от автономных источников. Это, в свою очередь, позволяет существенно снизить стоимость эксплуатации систем на их основе, поскольку отпадает необходимость в проводке сетей электропитания, а также обеспечивает беспрецедентную гибкость системы.

       Архитектура сетей на основе «умной пыли»

SmartMesh представляет  собой «слой», позволяющий организовать  обмен данными между двумя  другими «слоями» — датчиками,  с одной стороны, и информационной  системой, в рамках которой они функционируют, с другой. Каждая «пылинка» представляет собой узел беспроводной сети обмена данными с ультранизким энергопотреблением. Передача данных осуществляется от узла к узлу, аналогично тому, как происходит передача пакетов в сети интернет — за исключением того, что в системе «умной пыли» применяется вместо TCP/IP, ставшего фактическим промышленным стандартом, иной протокол передачи данных. Еще одно отличие — в том, что разработана технология, позволяющая держать устройства в выключенном состоянии большую часть времени. «Если держать радио все время включенным, — резонно отмечает Крис Пистер, — батарейки протянут лишь считанные недели». Новая технология позволила добиться ошеломляющего результата — отдельная «пылинка» на батарейках АА без их замены может проработать три года. Программное обеспечение Business 2.0, поставляемое в комплекте с «пылинками», позволяет им самим организовать сеть и обеспечить столь низкое энергопотребление.