Нанотехнологии в военном деле
СОДЕРЖАНИЕ: Введение 2
|
Реферат
Нанотехнологии в военном деле
Выполнял
Ученик 9 класса б Варлахин Илья
Руководитель
Пурышева Наталья Сергеевна
|
Содержание
1. Введение ------------------------------------------------------------------- 2
2. Виды нано материалов и методы их изучения --------------------- 5
3. Сканирующие зондовые микроскопы ------------------------------- 11
4. Костюм Скорпиона ------------------------------------------------------ 14
5. Оружие на основе нанотехнологий ----------------------------------- 21
6. Умная пыль ---------------------------------------------------------------- 23
7. Заключение ------------------------------------------------------------------ 25
Введение
Прогресс не стоит на месте, и с каждым десятилетием общество получает новую волну технического прогресса. Одно из главных на сегодняшний день направлений прогресса - это нанотехнологии. Они проявляются везде: в медицине, в досуге (телевидение, информационные носители) и т.д. В реферате рассмотрим применение нанотехнологий в военном деле. Развитию военного комплекса в нашей стране всегда уделялось огромное внимание. Еще в годы СССР создавались лучшие образцы военной техники для своего времени. Они доказали это на полях сражений Второй Мировой Войны и в годы противостояния СССР и США. Лучшие образцы военной техники покрыли себя не увядаемой славой – это танк Т-34, штурмовик ИЛ-2, гвардейские минометы Катюша, автомат Калашникова, наши балистические и космические ракеты, орбитальные станции и т.д. Достижения таких высот в технике было возможно благодаря тому, что Советское правительство уделяло огромное внимание комплексному развитию образования в СССР, подготовке инженерных кадров для промышленности, но самое главное развитию фундаментальных направлений в науке: физике, химии, механике. Все это смогло дать хорошие результаты в создании новейших образцов военной техники в сжатые сроки в условиях Мировой войны.
Но сейчас «война» идет на другом фланге науке, которая выдвыгает новые технологии, материалы и их свойства. Также особое внимание теперь уделяется экипировке солдат: легкие и прочные бронежилеты,приборы ночного видения, ультрасовременные приборы связи и навигации, новые способы оказания медицинской помощи, новые технологии в снабжении солдат. Открыть новое поле в разработке всего выше сказанного помогают нанотехнологии.
В реферате приведена информация о военной технике с элементами нанотехнологий. Новые уровни развития военного промышленного комплекса.
Нанотенология – наука, которая способна изменить структуру предметов, путем изменения их молекулярного строения. Углерод – один из главных составляющих всего живого – является главным рабочим материалом для ученых работающих с наноматериалами. Другой стороной нанотехнологии является создание образцов приборов, устройств или их элементов крайне малых размеров, размер одной наночастици 10-9 , это дает возможность создавать маленькте самолеты разведчики, приборы связи и наблюдения, новые медицинские приборы.
Цель реферата – показать все стороны развития наноотрасли в военном комплексе не только в нашей стране, но и за рубежом.
Задачи: рассказать, что из себя представляют нанотехнологии, каково их применение в военном деле, каковы перспективы развития этого направления.
Результатом можно будет считать, окончательный вариант реферата, состоящий из 3х параграфов, введением и заключением, в которых будут указываться вся информация найденная и отредактированная.
§1
Виды нанометериалов и методы их изучения.
Высокотехнологичная война будет беспрецедентно быстрой и разрушительной
Освоение и внедрение нанотехнологий называют третьей научно-технической революцией. Благодаря такому прорыву человек сможет создавать новый мир по своему желанию, даже «конструировать» живую материю, основанную на саморегуляции. В будущем нанороботы будут способны к самовоспроизведению (невольно вспомнишь писателей-фантастов, которые предсказывали выход машин из-под контроля их создателей, что грозило уничтожением человечества). Однако все это дело отдаленного будущего.
Нано — одна миллиардная часть единого целого. Дольная приставка означающая множитель 109 (одна миллиардная).
Введена в обращение в 1960 году. Происходит от др.-греч. , nanos — «гном, карлик» Чаще всего используется для измерения времени (наносекунда) или расстояния (нанометр) в основном в компьютерах и электронике
Наноматериалы
Материалы, разработанные на основе наночастиц с уникальными характеристиками, вытекающими из микроскопических размеров их составляющих.
К современным наноматериалам относятся:
- Фуллерены — молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.
фуллерен С60
- Графен — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, соединенных посредством sp связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большоймеханической жёсткостью и хорошей теплопроводностью (~1 ТПа и ~5103 Вт·м1 ·К1 соответственно). Высокая подвижностьносителей заряда делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.Основной из существующих в настоящее время способов получения графена, в условиях научных лабораторий основан на механическом отщеплении или отшелушивании слоёв графита. Он позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей. Этот метод не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура. Другой известный способ — метод термического разложения подложки карбида кремния гораздо ближе к промышленному производству. Поскольку графен впервые был получен только в 2004 году, он ещё недостаточно хорошо изучен и привлекает к себе повышенный интерес.
Графен.
- Углеродные нанотрубки — протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и обычно заканчивающиеся полусферической головкой.
Нанотрубки Углерода
- Нанокристаллы - или кристалл (от греч. , изначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл) — объект нанотехнологий на микроуровне:наночастицы, нанопорошки — объекты, у которых три характеристических размера находятся в диапазоне до 100 нм. Идеальный нанокристалл — это трёхмерная частица совершенной структуры, лишенная всех дефектов строения, скорее это математический объект, имеющий полную, свойственную ему симметрию, идеально гладкие грани и т. д. Идеальный нанокристалл (кристалл) является теоретической моделью, широко используемой в теории твёрдого тела. Реальный нанокристалл всегда содержит различные дефекты, неровности на гранях и пониженную симметрию вследствие воздействия окружающей среды. Реальный нанокристалл вообще может не обладать кристаллографическими гранями, но у него сохраняется главное свойство — закономерное положение атомов в решётке.
Нанокристалы оксида титана Ti3
O4
- Аэрогель - (от лат. aer — воздух и gelatus — замороженный) — класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Такие материалы обладают рекордно низкой плотностью и демонстрируют ряд уникальных свойств: твёрдость, прозрачность, жаропрочность, чрезвычайно низкую теплопроводность и т. д. Распространены аэрогели на основе аморфного диоксида кремния, глинозёмов, а также оксидов хрома и олова. В начале 1990-хполучены первые образцы аэрогеля на основе углерода. Аэрогели относятся к классу мезопористых материалов, в которых полости занимают не менее 50 % объёма. Как правило, этот процент достигает 90—99, а плотность составляет от 1 до 150 кг/м. По структуре аэрогели представляют собой древовидную сеть из объединенных в кластерынаночастиц размером 2—5 нм и пор размерами до 100 нм. Самое легкое и твердое вещество.
Аэрогель.
- Наноаккумуляторы — в начале 2005 года компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании инновационного нанотехнологического материала для электродов литий-ионных аккумуляторов. Аккумуляторы с Li4 Ti5 O12 электродами имеют время зарядки 10-15 минут. В феврале 2006 года компания начала производствоаккумуляторов на своём заводе в Индиане. В марте 2006 Altairnano и компания Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 успешно завершились испытания автомобильных наноаккумуляторов. В июле 2006 Altair Nanotechnologies получила первый заказ на поставку литий-ионныхаккумуляторов для электромобилей.
Методы исследования
В силу того, что нанотехнология — междисциплинарная наука, для проведения научных исследований используют те же методы, что и «классические» биология, химия, физика. Одним из относительно новых методов исследований в области нанотехнологии является сканирующая зондовая микроскопия. В настоящее время в исследовательских лабораториях используются не только «классические» зондовые микроскопы, но и СЗМ в комплексе с оптическими микроскопами, электронными микроскопами, спектрометрами комбинационного (рамановского) рассеяния и флюоресценции, ультрамикротомами (для получения трёхмерной структуры материалов).
Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ, англ. SPM — Scanning Probe Microscope ) — класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трёхмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением. Сканирующий зондовый микроскоп в современном виде изобретен (принципы этого класса приборов были заложены ранее другими исследователями) Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером в 1981 году. За это изобретение были удостоены Нобелевской премии по физике за 1986 год, которая была разделена между ними и изобретателем просвечивающего электронного микроскопа Э. Руска.
СЗМ Solver P47 PRO
Отличительной СЗМ особенностью является наличие:
- Зонда,
- Системы перемещения зонда относительно образца по 2-м (X-Y) или 3-м (X-Y-Z) координатам,
регистрирующей системы.
Регистрирующая система фиксирует значение функции, зависящей от расстояния зонд-образец. Обычно регистрируемое значение обрабатывается системой отрицательной обратной связи, которая управляет положением образца или зонда по одной из координат (Z). В качестве системы обратной связи чаще всего используется ПИД-регулятор.
Принцип работы сканируюшего микроскопа.
Работа сканирующего зондового микроскопа основана на взаимодействии поверхности образца с зондом (кантилевер, игла или оптический зонд). При малом расстоянии между поверхностью и образцом действие сил взаимодействия (отталкивания, притяжения,и других сил) и проявление различных эффектов (например, туннелирование электронов) можно зафиксировать с помощью современных средств регистрации. Для регистрации используют различные типы сенсоров, чувствительность которых позволяет зафиксировать малые по величине возмущения. Для получения полноценного растрового изображения используют различные устройства развертки по осям X и Y .
Основные технические сложности сканирующего зондового микроскопа:
- Конец зонда должен иметь размеры сопоставимые с исследуемыми объектами.
- Обеспечение механической (в том числе тепловой и вибрационной) стабильности на уровне лучше 0,1 ангстрема.
- Детекторы должны надежно фиксировать малые по величине возмущения регистрируемого параметра.
- Создание прецизионной системы развёртки.
- Обеспечение плавного сближения зонда с поверхностью.
§ 2
Костюм Скорпиона
Практическое применение нанотехнологий, как и всяких новинок, первыми ищут военные. Новая техника, уверены ученые в погонах, в корне изменит характер боевых действий – война станет быстрой и разрушительной.
Первыми изобретателями нанооружия стали американцы. По данным Национальной нанотехнологической инициативы (ННИ) США, в 2006 году в Афганистане были испытаны системы слежения за передвижением войск союзников НАТО, чтобы координировать их действия. А эксперты Института глобального климата и экологии «Росгидромета» говорят, что нанооружие как разновидность климатического оружия могло быть испытано США еще во Вьетнаме в начале 70-х годов прошлого века – тогда там искусственно вызывались муссонные дожди.
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 тыс. 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.
По мнению авторов разработки, по мере того как концепция «умной пыли» будет получать все более широкое распространение, производители станут оснащать датчиками буквально каждую деталь, устройство и каждое помещение, что откроет возможность контроля и управления за широким спектром технологических процессов или, к примеру, за энергопотреблением, в режиме реального времени. Это позволит, в частности, повысить эффективность производства, создать более надежные охранные системы (оснастить датчиками вибрации весь охраняемый периметр) и улучшить урожайность полей (разместив датчики влажности и кислотности в почве у каждого растения).
Воплощение идеи «умной пыли» в жизнь потребовало немалых инвестиций. Dust Networks на ее разработку получила в общей сложности более $7 млн. от таких компаний, как Foundation Capital, Institutional Venture Partners. Одной из них стала In-Q-Tel — венчурная компания, финансируемая ЦРУ. Данных о том, во сколько обойдутся заказчикам большие промышленные сети «умной пыли», Dust Networks пока что не приводит.
Заключение
Однако опаснее химического и биологического оружия станут невидимые виды вооружения. Они возможны благодаря наносборке и молекулярному конструированию. Такие нанороботы вообще могут уничтожить биосферу земли, используя ее как строительный материал. В реальности ситуация с наногонкой такова: более 50 государств в этом году инвестируют в нанотехнологии более 12 млрд долл. Прежде всего это США, государства Евросоюза, Япония и Китай. Россия, по сути, в эту гонку только вступает. Но результаты уже есть.
Безусловно, военные всех стран говорят о том, что уже стало открытой информацией. Что делается в закрытых исследовательских и внедренческих организациях, мы не узнаем еще очень долго. Известно разве что главное свойство нанооружия – против него нет другой защиты, кроме нанозащиты. Масштаб исследований и рост числа полуфантастических проектов сдерживаются лишь гипотетической опасностью – пока неизвестна токсичность наноматериалов. Есть, безусловно, и опасность геополитическая: страна, первая освоившая и выпускающая вооружения во всем нанодиапазоне, приобретет огромную военную силу, которой мало кто сможет противостоять.
Мощность нанофабрик в отличие от ядерного комплекса может расти не по дням, а по часам. Миллионы военных боевых устройств можно будет выпускать за считанные часы. И неприятель не сможет узнать об этом даже с помощью изощренной технической и электронной разведки. Баланс сил может измениться мгновенно. И, пожалуй, главная опасность: вдруг кто-то не сможет удержаться от искушения вновь попробовать овладеть миром в одиночку.
Желание решить свои социально-экономические проблемы путем агрессии с использованием нанотехнологии по отношению к другим народам может вызвать не предсказуемые последствия, поскольку возникновение одного вида вооружения ведет к появлению конрторужия. Например, с появлением авиации появились средства ПВО и т.д.
Список литературы:
· Деловая газета СитСити http://citcity.ru/4884/ ссылка действительна на 10.02.2011
· Сайт №1 о нанотехнологиях в России nanonews.net. Николай Поросков, записи из блога на 10.02.2011 http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/nanogonka-vooruzhenii
· Русский сайт о жизни в Америке http://www.rosconcert.com/common/arc/story.php/52703
Ссылка действительна на 30.11.2010
· Российский сайт ядерного не распространения http://nuclearno.ru/text.asp?9628 ссылка действительна на 30.11.2010
· Википедия - свободная энциклопедия
o Фуллерены http://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E0%EA%E8%E1%EE%EB
o Графен http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%F0%E0%F4%E5%ED
o Нанокристаллы http://ru.science.wikia.com/wiki/%D0%9D%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB
o Аэрогель http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%FD%F0%EE%E3%E5%EB%FC
o Наноаккумуляторы http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E0%ED%EE%F2%E5%F5%ED%EE%EB%EE%E3%E8%FF