Нанооружие

Нанооружие — собирательное название всех принципиально новых видов техники, вооружения и военного оснащения, функционирование и боевое применение которых опирается на достижения в области современных нанотехнологий.

Военные нанотехнологии

Существующие нанотехнологии возникли и сформировались как многопрофильная научно-техническая дисциплина на стыке физики, химии, биологии, медицины и материаловедения. В большинстве развитых стран программы по их развитию считаются одними из самых приоритетных инновационных направлений. Например, в 2000 году администрация американского президента Клинтона запустила проект Национальная нанотехнологическая инициатива (англ. National Nanothecnology Initiative (NNI)), который объединил усилия более чем двух десятков федеральных агентств, связанных с созданием, использованием и регламентированием использования нанотехнологий. С момента запуска этого проекта на разработку нанотехнологий только правительством США было затрачено более 20 млрд долларов, в дополнение к ним часть финансовых средств выделяется по линии Управления перспективных исследовательских проектов (англ. DARPA). Общая сумма вложенных инвестиций продолжает оставаться под грифом «совершенно секретно», однако анализ имеющихся в публичном доступе положений бюджета позволяет заключить, что на военные разработки уходит от трети до половины израсходованных финансовых ресурсов.

Как указывает американский физик и изобретатель Луис Дель Монте, созданные нашей цивилизацией нанотехнологии представляют значительную опасность для существования человечества в целом. Риск этой опасности получил количественную оценку со стороны экспертного сообщества Конференции рисков глобальной катастрофы (англ. Global Catastrophic Risk Conference), которая была проведена в Оксфордском университете в 2008 году. В соответствии с их прогнозами существует вероятность 19 %, что к концу этого столетия человечество будет полностью уничтожено, причём наиболее вероятными причинами катастрофы названы молекулярное нанооружие (5 %), сверхразумный искусственный интеллект (5 %), традиционные войны (4 %) и рукотворная пандемия, вызванная задействованием биологического оружия (2 %).

В настоящее время научное сообщество полагает, что разработка современных нанотехнологических средств уничтожения позволяет получить в руки боевой потенциал, сопоставимый по разрушительности с ударной мощью оружия массового поражения. Одной из наиболее ужасающих перспектив называют появление нанороботов с элементами коллективного разума (см. роевой интеллект), которые могли бы использовать окружающую их среду для воспроизводства себе подобных машин. «Рой» таких боевых единиц мог бы атаковать свою цель на молекулярном уровне, в буквальном смысле разбирая её на атомы для ремонта и строительства всё новых и новых «подкреплений» (см. «серая слизь»). Миниатюрный размер такого средства поражения делает детектирование его наличия крайне затруднительным, а доставку к «целевой аудитории» — совершенно необременительной. В соответствии с прогнозами, примерно к середине XXI века существование подобных машин станет реальностью, а война с их использованием скорее всего приведёт к уничтожению 90 % населения планеты за несколько недель.

В этой перспективе создаваемые нанотехнологии выступают как новый класс вооружений, который будет доминировать на полях возможных грядущих сражений. В контексте его значения один из американских адмиралов в 1995 году заявил:

Обладание таким оружием и его размещение пока не регламентируется никакими международными обязательствами и договорённостями. В связи с этим Китай, Российская Федерация и Соединённые Штаты фактически уже начали новую гонку вооружений, а другие страны (в первую очередь Германия) в любой момент готовы к ней присоединиться.

Однако процесс совершенствования военных нанотехнологий несёт с собой и некоторые неявные аспекты. Например, появление принципиально новых нановооружений не даёт возможности адекватно оценить их боевой потенциал, изменившуюся расстановку сил и геополитические возможности обладающего ими противника. Вдобавок, о налаживании производства нанооружия исключительно трудно получить какую-либо информацию, так как его выпуск можно осуществлять сетью отдельных разрозненных объектов, не выдавая ведение там каких-либо работ заметными внешними признаками. Особенно пугает то, что увеличивая и без того прогрессирующее неравенство стран, социумов и политических игроков, нанотехнологии вносят элемент независимости техносферы от человеческого фактора. Кроме этого, сочетание возможности сконцентрировать большое количество энергии с относительной технологической простотой делает обладание нановооружением очень заманчивой идеей для террористов всех мастей и стран-изгоев.

Направления и пути применения нанотехнологий

Среди наиболее приоритетных целей развития современных военных нанотехнологий выделяют проекты по разработке защитных и самовосстанавливающихся систем, работы по снижению заметности (маскировке) существующих образцов вооружения и по уменьшению их энергопотребления. Особый интерес вызывают устройства по детекции химико-биологических загрязнений и опасных веществ, комплексы связи и средства обнаружения, так называемых, «невидимых» боевых единиц противника, построенных по технологии «стелс», конструкционные материалы на базе нанообьектов, новые энергетические ресурсы и боеприпасы.

В связи с этим, в рамках военной наноиндустрии активно развиваются научно-исследовательские проекты по созданию:

• наноматериалов двойного назначения с заданным набором специальных характеристик;
• биомедицинских препаратов и материалов;
• углеродных наноструктур и наночастиц (фуллеренов, нанотрубок и т. п.);
• и др.

При этом под понятием наноматериала понимается вещество любой химической природы, структурные элементы которого имеют пространственные размеры менее 100 нм хотя бы в одном из своих измерений. Как правило, такие соединения приобретают качественно новые функциональные и эксплуатационные характеристики, которые могут быть обусловлены эффектами масштабирования.

Конструкционные материалы

Особый интерес вызывает создание неорганических неметаллических бронематериалов, а также — металлических сплавов с уникальным сочетанием теплофизических, электромагнитных, эмиссионных и других характеристик. Уже сейчас широкое применение нашли композиционные материалы с нанопримесями, которые придают исходным веществам прочность, огнестойкость, упругость, твёрдость и другие свойства. Кроме этого, подобные открытия обещают появление, например, так называемых, «электромеханических красок», состоящих из наномеханизмов. Предполагается, что они позволят быстро сменить цвет покрытой ими поверхности, предотвратить развитие на ней коррозионных процессов и даже — устранять её мелкие повреждения. Если же в их состав удастся ввести системы оптических матриц, то окрашенная ими военная техника вполне сможет приобрести свойство невидимости.

Появление в связи с этим нового направления — наноинженерии поверхности — даёт возможность развивать методы и технологии формирования поверхностей с заданными (или даже — управляемыми) прочностными, трибологическими и отражательными параметрами. В настоящее время достигнутые результаты в этой области включают в себя разнообразные нанотехнологические покрытия для снижения термомеханической эрозии, улучшения антифрикционных свойств, защиты от воздействия микроорганизмов и т. п. В качестве конечной цели наноинженерии поверхностей заявляется разработка интеллектуальных саморегулирующихся наноструктурированных покрытий из широкой номенклатуры доступных материалов.

Источники и аккумуляторы энергии

В настоящее время главные работы в области накопления, хранения и преобразования энергии ведутся преимущественно в направлении снижения энергопотребления существующей техники. Однако альтернативным вариантом является создание принципиально новых устройств, например — высокоэффективных топливных элементов на основе водорода, сверхлёгких и гибких солнечных батарей из нанокомпозитов, миниатюрных генераторов с высокой удельной мощностью и т. п. Значительный научный интерес вызывает идея разработки соматических (телесных) генераторов электроэнергии, которые бы занимались преобразованием в электричество тех видов энергии, которые в избытке циркулируют по человеческому телу (энергия биохимических реакций, механическая энергия движения, температурные градиенты и др.).

Экипировка солдата

Использование для создания нового боевого снаряжения наноуглеродных материалов позволит перейти от традиционного военного обмундирования к сверхлёгкой многофункциональной экипировке, которая обещает значительно увеличить боевые возможности, защищённость и автономность действий каждого военнослужащего. Её совмещение с моторизованными приводами экзоскелета открывает перспективу увеличить силу солдата примерно на 300 %. В такой системе бронирование человека осуществляется с помощью «жидкой брони», принцип действия которой основан на свойствах самосгущающейся взвеси силикатных наночастиц, которые способны сформировать высокопрочное защитное покрытие используя энергетику ударного воздействия поражающего элемента (пули, осколка и т. п.). Дополнительной мерой безопасности станет оснащение персональной экипировки нанодатчиками для обнаружения опасных химических и биологических агентов во внешней среде; информирование об их присутствии предполагается с помощью отображения данных прямо на сетчатку глаза бойца.

Снижение заметности

Появление новых маскировочных устройств обязано своим существованием особым свойствам специальных растворов фуллеренов. Благодаря им реально снизить уровень заметности перспективных образцов новой боевой техники примерно в два—три раза в широком диапазоне частотного спектра, обеспечив электромагнитную совместимость бортовой радиоэлектроники и её высокие технические характеристики (эксплуатационные, массогабаритные и другие).

Одним из перспективных способов маскировки является покрытие поверхности объекта подвижными пигментационными элементами, которые обладают способностью поворачиваться к наблюдателю нужной частью, обладающей определённым цветом. В более сложном варианте возможна вариация поверхностных свойств материала в субволновом диапазоне частот, что позволит получить новый цвет или узор окраски — так называемый «активный камуфляж». Из его недостатков известно только то, что он защищает исключительно от наблюдения с некоторого заданного азимутального направления. Кроме этого, внедрение материалов, обладающих управляемым светопоглощением в инфракрасном и видимом спектре, позволит формировать на обмундировании солдат или на внешних поверхностях боевой техники нужные отражательные паттерны, которые можно будет видеть с помощью специального оборудования и использовать для опознания «свой/чужой».

Электронная компонентная база

Стремительная миниатюризация компонентной базы современной электроники позволила уменьшить её активные элементы до размеров менее 0,1 микрона и создать запоминающие устройства ёмкостью более 1012 бит. Одновременное увеличение пропускной способности военных телекоммуникационных систем в сотни раз открыло возможность вывести ситуационную осведомлённость военнослужащих всех звеньев на качественно новый уровень, предоставляя средства дистанционного наблюдения за окружающей обстановкой, вплоть до мониторинга физиологического состояния каждого бойца.

Предполагается, что за счёт новых нанотехнологий быстродействие и объём физической памяти вычислительной техники вырастет в ближайшие два десятилетия на четыре порядка. Всё это будет сопровождаться неуклонным снижением её размеров и энергопотребления, что позволит снабжать миниатюрными компьютерами все виды военного оснащения, боеприпасов и вооружений (вплоть до личного оружия, полевой формы и т. п.).